RU201386U1

RU201386U1 - DC ELECTRIC TRAIN

Info

Publication number: RU201386U1
Application number: RU2020127260U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Анатольевич Ушаков; Григорий Алексеевич Голубев; Павел Петрович Неустроев; Игорь Сергеевич Пиньженин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы"
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2020-12-11

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции электропоездов постоянного тока.Электропоезд постоянного тока пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления, с тяговым оборудованием и прицепного пассажирского вагонов и выполнен с возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее в том числе токоприемники, быстродействующие выключатели, заземляющие разъединители постоянного тока, дроссели сетевого фильтра, тяговые преобразователи, преобразователи собственных нужд и аккумуляторные батареи и оснащен системой управления электропоездом. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций, состоящих из соединенных между собой межвагонными переходами моторных головных с кабинами управления или прицепных моторных со сквозным проходом и с тяговым оборудованием вагонов, и промежуточных пассажирских вагонов, а система управления электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд и аккумуляторная батарея - в вагоне с тяговым оборудованием. Причем изменение составности электропоезда производится введением дополнительных тяговых секций, включающих прицепной моторный со сквозным проходом вагон, и промежуточных пассажирских вагонов путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями.Полезная модель направлена на создание электропоезда постоянного тока с возможностью гибкого конфигурирования электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда.The utility model relates to railway transport and concerns the design of DC electric trains. The DC electric train of a five-car basic structure consists of head motor cars with a control cabin, with traction equipment and trailed passenger cars and is made with the ability to change the composition. The electric train contains traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed switches, earthing DC disconnectors, line filter chokes, traction converters, auxiliary converters and storage batteries, and is equipped with an electric train control system. At the same time, the electric train of both the main and the derivative composition is made according to the block-modular principle of identical functionally complete traction sections, consisting of interconnected inter-car passages of motor head units with control cabins or trailed motor cars with a through passage and with traction equipment of cars, and intermediate passenger cars, and the control system of the electric train is made in the form of an onboard microprocessor control and diagnostics system of the MPSUiD, which provides the ability to flexibly configure the composition of an electric train up to 20 cars. In each traction section, a traction converter is located in a motor car, and the rest of the above traction electrical equipment, a converter for auxiliary needs and a storage battery are located in a car with traction equipment. Moreover, the change in the composition of the electric train is carried out by the introduction of additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electric system and the control system of the electric train by inter-car quick-disconnect electrical connections. The utility model is aimed at creating a DC electric train with the possibility of flexible configuration of the electric train both in the factory and in the depot due to the use of a block-modular principle in the layout of the electric train by using functionally complete traction sections connected to the electric system and the control system of the electric train by inter-car quick-disconnect electrical connections without configuring the software of the microprocessor control system and diagnostics of the electric train.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции электропоездов постоянного тока.The utility model relates to railway transport and concerns the design of direct current electric trains.

Электропоезда второй половины XX века, например, электропоезда постоянного тока ЭТ2, ЭТ2М, ЭР2Т и ЭД2Т отечественного производства, оснащены аналоговой (релейной) системой управления, в которой последовательность включения аппаратов определяется механическими блокировочными контактами, нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми. Блокировочные контакты одного аппарата, как правило, установлены в цепь питания катушки другого аппарата, для функционирования одного аппарата от действия другого. При этом основную роль играет электрическая схема цепей управления электропоезда.Electric trains of the second half of the 20th century, for example, electric trains of direct current ET2, ET2M, ER2T and ED2T of domestic production, are equipped with an analog (relay) control system, in which the sequence of switching on of devices is determined by mechanical interlock contacts, normally open or normally closed. Interlocking contacts of one device, as a rule, are installed in the power circuit of the coil of another device, for the operation of one device from the action of another. In this case, the electrical circuit of the electric train control circuits plays the main role.

Для электропоездов аналоговой (релейной) системой управления характерна жесткость логики, ограничивающей функциональность управления режимами работы тяговых электродвигателей, низкий технический уровень, а также невозможность совмещения функций управления и диагностики, реализации модульных принципов построения электропоездов, выполнения с высокой точностью графика движения, выбора рациональных с позиций экономии электроэнергии и выполнения требований безопасности режимов движения и тем самым облегчения труд машиниста.For electric trains, an analog (relay) control system is characterized by rigidity of logic limiting the functionality of controlling the operating modes of traction motors, a low technical level, as well as the impossibility of combining control and diagnostic functions, implementing modular principles of constructing electric trains, executing a traffic schedule with high accuracy, choosing rational from the standpoint energy saving and fulfillment of safety requirements of driving modes and thus facilitating the work of the driver.

Известен электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями (см. Патент РФ на полезную модель №109442, кл. В61С 17/00, опубл. 20.10.2011, Бюл. №29, заявка №2011120230/11 от 19.05.2011). Данный электровоз состоит из двух или более идентичных секций. Каждая их секций содержит раму, на которую установлен кузов, кабина управления, две двухосные тележки. При компоновке устанавливаемого в кузов локомотива оборудования применен модульный принцип, а именно объединение максимально возможного числа оборудования по функциональным параметрам в модули. При этом сформированы пять основных модулей: первый модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей первой тележки, второй модуль обеспечивает питание и охлаждение двигателей второй тележки, третий модуль предназначен для управления работой силового и низковольтного оборудования, а также для защиты электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания, четвертый модуль является источником сжатого воздуха, в пятом модуле расположено сантехническое оборудование.Known is a direct current electric locomotive with asynchronous traction motors (see RF patent for utility model No. 109442, class B61C 17/00, publ. 20.10.2011, bull. No. 29, application No. 2011120230/11 dated 19.05.2011). This electric locomotive consists of two or more identical sections. Each of their sections contains a frame on which a body is installed, a control cabin, two biaxial bogies. When assembling the equipment installed in the body of the locomotive, a modular principle was applied, namely, the combination of the maximum possible number of equipment according to functional parameters into modules. At the same time, five main modules are formed: the first module provides power and cooling of the motors of the first bogie, the second module provides power and cooling of the motors of the second bogie, the third module is designed to control the operation of power and low-voltage equipment, as well as to protect the electric locomotive from overloads and short-circuit currents, the fourth module is a source of compressed air, the fifth module contains sanitary equipment.

Недостатком известного электровоза с применением модульного принципа компоновки его секций является ограниченный характер, охватывающий только секцию электровоза.The disadvantage of the known electric locomotive using the modular principle of the layout of its sections is its limited nature, covering only the section of the electric locomotive.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является двухсистемный электропоезд Desiro Rus фирмы Siemens (см. Руководство по эксплуатации электропоезда Desiro Rus A6Z00033062562 версия С от 28.01.2014 и В. Циглер, Р. Манглер. Desiro RUS - перспективный пригородный электропоезд. Железные дороги мира - 2012, №4).The closest in technical essence to the claimed utility model is the two-system electric train Desiro Rus from Siemens (see the Operation Manual for the electric train Desiro Rus A6Z00033062562 version C dated 01.28.2014 and V. Ziegler, R. Mangler. Desiro RUS is a promising suburban electric train. Railways Peace - 2012, no. 4).

Конфигурация электропоезда основной составности включает в себя пять разных типов вагонов:The configuration of the main train includes five different types of cars:

два головных моторных вагона А и В с кабинами управления;two head motor carriages A and B with control cabins;

два прицепных промежуточных вагона С и Е с тяговым оборудованием;two trailed intermediate cars C and E with traction equipment;

один прицепной средний вагон D.one trailed medium car D.

Состав электропоезда формируется по схеме (A+C+D+E+B). В состав электропоезда допускается ввод дополнительного прицепного вагона. На участках с высоким пассажиропотоком конструкция электропоезда позволяет осуществлять соединения двух электропоездов в один состав с возможностью управления сдвоенным составом из одной кабины управления. Управление и контроль сложным электротехническим и электронным оборудованием производится центральной системой управления (ЦСУ), предназначенной для защиты и управления тяговым оборудованием, а также обеспечения взаимодействия и контроля всех систем электропоезда. ЦСУ выполнена на основе системы управления SIBAS 32 фирмы SIEMENS.The composition of the electric train is formed according to the scheme (A + C + D + E + B). An additional trailer car is allowed to be included in the electric train. In areas with high passenger traffic, the design of the electric train allows the connection of two electric trains into one train with the ability to control a double train from one control cabin. Complex electrical and electronic equipment is controlled and monitored by a central control system (CSO) designed to protect and control traction equipment, as well as to ensure interaction and control of all electric train systems. The central control system is based on the SIEMENS SIBAS 32 control system.

Недостатком известного электропоезда является отсутствие возможности произвольной конфигурации состава. Иными словами, длина поезда, число пассажирских мест и тяговые характеристики не поддаются легкой адаптации в соответствии с нуждами перевозчика. Каждый раз при изменении составности электропоезда необходимо производить перепрограммирование из-за отсутствия открытости системы, позволяющей подключение любой периферийной системы для периферийных систем и вновь подключаемого оборудования. Существенным недостатком также является то, что ЦСУ построена на импортных компонентах.The disadvantage of the known electric train is the lack of the possibility of arbitrary configuration of the train. In other words, train length, number of seats and traction characteristics do not lend themselves to easy adaptation to the needs of the carrier. Each time the composition of the electric train changes, it is necessary to reprogram due to the lack of openness of the system, which allows the connection of any peripheral system for peripheral systems and newly connected equipment. A significant drawback is also that the CSO is built on imported components.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание электропоезда постоянного тока с возможностью гибкого конфигурирования электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединителями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда.The technical result to be achieved by the claimed utility model is the creation of a DC electric train with the possibility of flexible configuration of the electric train both in the factory and in the depot by using the block-modular principle in the layout of the electric train by using functionally complete traction sections connected to the electric the electric train control system and system with inter-car quick-disconnect electrical connectors without the production of software configuration for the microprocessor control and diagnostics system of the electric train.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Электропоезд постоянного тока пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления, с тяговым оборудованием и прицепного пассажирского вагонов и выполнен с возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее в том числе токоприемники, быстродействующие выключатели, заземляющие разъединители постоянного тока, дроссели сетевого фильтра, тяговые преобразователи, преобразователи собственных нужд и аккумуляторные батареи и оснащен системой управления электропоездом. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций, состоящих из соединенных между собой межвагонными переходами моторных головных с кабинами управления или прицепных моторных со сквозным проходом и с тяговым оборудованием вагонов, и промежуточных пассажирских вагонов, а система управления электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд и аккумуляторная батарея - в вагоне с тяговым оборудованием. Причем изменение составности электропоезда производится введением дополнительных тяговых секций, включающих прицепной моторный со сквозным проходом вагон, и промежуточных пассажирских вагонов путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями.The specified technical result is achieved as follows. A direct current electric train of a five-car basic structure consists of a head motor with a control cabin, with traction equipment and a trailed passenger car and is made with the possibility of changing the composition. The electric train contains traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed switches, earthing DC disconnectors, line filter chokes, traction converters, auxiliary converters and storage batteries, and is equipped with an electric train control system. At the same time, the electric train of both the main and the derivative composition is made according to the block-modular principle of identical functionally complete traction sections, consisting of interconnected inter-car passages of motor head units with control cabins or trailed motor cars with a through passage and with traction equipment of cars, and intermediate passenger cars, and the control system of the electric train is made in the form of an onboard microprocessor control and diagnostics system of the MPSUiD, which provides the ability to flexibly configure the composition of an electric train up to 20 cars. In each traction section, a traction converter is located in a motor car, and the rest of the above traction electrical equipment, a converter for auxiliary needs and a storage battery are located in a car with traction equipment. Moreover, the change in the composition of the electric train is carried out by the introduction of additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electrical system and the control system of the electric train with inter-car quick-disconnect electrical connections.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображен электропоезд постоянного тока основной пятивагонной составности с размещенным в нем с тяговым и вспомогательным электрооборудованием и микропроцессорной системой управления и диагностики;in fig. 1 shows a direct current electric train of the main five-car train with traction and auxiliary electrical equipment and a microprocessor-based control and diagnostics system;

на фиг. 2 изображена тяговая секция электропоезда постоянного тока, состоящая из головного моторного с кабиной управления вагона и вагона с тяговым оборудованием;in fig. 2 shows a traction section of a direct current electric train, consisting of a head motor car with a control cabin and a car with traction equipment;

на фиг. 3 изображена тяговая секция электропоезда постоянного тока, состоящая из прицепного моторного со сквозным проходом вагона и вагона с тяговым оборудованием, предназначенная для гибкого конфигурирования составности электропоезда.in fig. 3 shows a traction section of a direct current electric train, consisting of a trailed motor car with a through passage and a car with traction equipment, designed for flexible configuration of the composition of the electric train.

В связи с тем, что графические изображения фигур заявляемой полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листов, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.Due to the fact that the graphic images of the figures of the claimed utility model are poorly readable with the vertical arrangement of the long sides of the sheets, it was advisable to arrange the sheets horizontally, which made it possible to significantly enlarge the drawings.

Электропоезд постоянного тока 1 пятивагонной основной составности состоит из головных моторных с кабиной управления 2, с тяговым оборудованием 3 и прицепного пассажирского 4 вагонов и выполнен с возможностью изменения составности. Электропоезд содержит тяговое 5 и вспомогательное электрооборудование 6, включающее в том числе токоприемники 7, быстродействующие выключатели 8, заземляющие разъединители постоянного тока 9, дроссели сетевого фильтра 10, тяговые преобразователи 11, преобразователи собственных нужд 12 и аккумуляторные батареи 13, и оснащен системой управления электропоездом 14. При этом электропоезд как основной, так и производной составности выполнен по блочно-модульному принципу из идентичных функционально законченных тяговых секций 15 и 16 и промежуточных пассажирских вагонов 4. Тяговые секции 15 состоят из соединенных между собой межвагонными переходами 17 головных моторных с кабиной управления вагонов 2 и вагонов с тяговым оборудованием 3, а тяговые секции 16 - из соединенных между собой межвагонными переходами 17 прицепных моторных со сквозным проходом вагонов 18 и с тяговым оборудованием вагонов 3. Система управления 14 электропоездом выполнена в виде бортовой микропроцессорной системы управления и диагностики МПСУиД, обеспечивающей возможность гибкого конфигурирования составности электропоезда до 20 вагонов. В каждой тяговой секции тяговый преобразователь 11 размещен в моторном вагоне, а остальное вышеперечисленное тяговое электрооборудование, преобразователь собственных нужд 12 и аккумуляторная батарея 13 - в вагоне с тяговым оборудованием 3. Изменение составности электропоезда постоянного тока 1 производится введением дополнительных тяговых секций 16 и промежуточных пассажирских вагонов 4 путем подключения их к электрической системе и системе управления электропоезда постоянного тока 1 межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями 19. Быстроразъемные электрические соединители 19 обеспечивают сквозное электрическое соединение по всему электропоезду постоянного тока 1.A direct current electric train 1 of a five-car basic structure consists of head motor cars with a control cabin 2, with traction equipment 3 and a trailed passenger car 4 and is made with the possibility of changing the composition. The electric train contains traction 5 and auxiliary electrical equipment 6, including current collectors 7, high-speed switches 8, earthing switches for direct current 9, line filter chokes 10, traction converters 11, auxiliary converters 12 and batteries 13, and is equipped with an electric train control system 14 In this case, the electric train of both the main and the derivative composition is made according to the block-modular principle of identical functionally complete traction sections 15 and 16 and intermediate passenger cars 4. Traction sections 15 consist of inter-car passages 17 of the head motor cars with a control cabin 2 and cars with traction equipment 3, and traction sections 16 - from inter-car passages 17 of trailed motor cars with a through passage 18 and with traction equipment of cars 3. The control system 14 of the electric train is made in the form of an onboard microprocessor control system and diagnostics of MPSUiD, which provides the ability to flexibly configure the composition of an electric train up to 20 cars. In each traction section, the traction converter 11 is located in the motor car, and the rest of the above traction electrical equipment, the converter for auxiliary needs 12 and the battery 13 are in the car with traction equipment 3. The composition of the DC electric train 1 is changed by the introduction of additional traction sections 16 and intermediate passenger cars 4 by connecting them to the electrical system and control system of the DC electric train 1 with inter-car quick-disconnect electrical connections 19. Quick-disconnect electrical connectors 19 provide a through electrical connection throughout the DC electric train 1.

Выполнение электропоезда постоянного тока 1 по блочно-модульному принципу позволяет производить гибкую конфигурацию составности электропоезда применением идентичных функционально законченных тяговых секций 15 и 16 и прицепного пассажирского вагона 4 как в производственных условиях завода-изготовителя, так и в условиях эксплуатации при осуществлении пассажироперевозок дополнительной поставкой тяговых секций 16 и прицепных пассажирских вагонов 4 с подключением к электрической системе и системе управления эксплуатируемого электропоезда быстроразъемными электрическими соединениями. Тем самым обеспечивается необходимая в эксплуатации пассажировместимость и тяговооруженность электропоезда 1.The implementation of the DC electric train 1 according to the block-modular principle allows for a flexible configuration of the composition of the electric train using identical functionally completed traction sections 15 and 16 and a trailed passenger car 4 both in the production conditions of the manufacturer and in the operating conditions when carrying out passenger transportation by the additional supply of traction sections 16 and trailed passenger coaches 4 with connection to the electrical system and control system of the operated electric train by quick-disconnect electrical connections. This ensures the required operating passenger capacity and thrust-to-weight ratio of electric train 1.

Полезная модель «Электропоезд постоянного тока» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как электропоезд постоянного тока с возможностью гибкого конфигурирования составности электропоезда как в заводских условиях, так и в деповских за счет использования блочно-модульного принципа в компоновке электропоезда путем применения функционально законченных тяговых секций, присоединяемых к электрической системе и системе управления электропоезда межвагонными быстроразъемными электрическими соединениями без производства конфигурирования программного обеспечения микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда, успешно испытан и внедрен в производство на ООО «Уральские локомотивы» г. Верхняя Пышма Свердловской области.The utility model "DC electric train" complies with the patentability condition "Industrial applicability", since the DC electric train with the possibility of flexible configuration of the composition of the electric train both in the factory and in the depot by using the block-modular principle in the layout of the electric train by using functionally complete traction of sections connected to the electric system and the electric train control system by inter-car quick-disconnect electrical connections without configuring the software for the microprocessor control and diagnostics system of the electric train, has been successfully tested and put into production at Ural Locomotives LLC, Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region.

Claims

DC electric train of five-car basic composition, consisting of head motor cars with a control cabin, with traction equipment and trailed passenger cars, made with the possibility of changing the composition, containing traction and auxiliary electrical equipment, including current collectors, high-speed switches, earthing DC disconnectors, chokes line filter, traction converters, auxiliary converters and storage batteries, and equipped with an electric train control system, characterized in that the electric train, both basic and derivative, is made according to the block-modular principle of identical functionally complete traction sections, consisting of interconnected inter-car transitions of motor head cars with control cabins or trailed motor cars with a through passage and with traction equipment for cars, and intermediate passenger cars, and the electric train control system is made in Idea of an on-board microprocessor control and diagnostics system of the MPSUiD, which provides the possibility of flexible configuration of the composition of an electric train up to 20 cars, while in each traction section a traction converter is located in a motor car, and the rest of the above traction electrical equipment, a converter for auxiliary needs and a battery - in a car with traction equipment , moreover, the change in the composition of the electric train is carried out by the introduction of additional traction sections, including a trailed motor car with a through passage, and intermediate passenger cars by connecting them to the electrical system and the control system of the electric train with inter-car quick-disconnect electrical connections.