RU201878U1

RU201878U1 - POWER WIRING DIAGRAM OF THE DC ELECTRIC TRAIN

Info

Publication number: RU201878U1
Application number: RU2020127259U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Анатольевич Ушаков; Павел Петрович Неустроев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы"
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2021-01-19

Abstract

Полезная модель относится к электроподвижному составу, а именно к электропоездам постоянного тока, эксплуатируемым в пассажирских перевозках на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ и неэлектрифицированных участков пути.Силовая электрическая схема электропоезда постоянного тока выполнена на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций. Каждая из тяговых секций состоит из моторного вагона и вагона с тяговым оборудованием и содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее токоприемник (ТКП), дроссель сетевого фильтра (ДСФ), тяговый преобразователь (ТП) для питания тяговых электродвигателей (ТЭД), устройства отопления вагонов (ОВ), токоотводящие устройства (ТОУ), размещенные на колесных парах и связанные силовыми линиями, а также защитное заземление, состоящее из кабелей защитного заземления тягового и вспомогательного электрооборудования, межвагонных линий выравнивания потенциала, общего рабочего заземления тяговых секций, и две группы идентичных высоковольтных электрических разъемов и высоковольтных контакторов, обеспечивающих подключение электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу) по однопроводной или двухпроводной системе. При этом в общее рабочее заземление тяговых секций между тяговыми секциями встроен высоковольтный контактор, а параллельно к нему подключен балластный резистор.Полезная модель направлена на исключение протекания тягового тока через электропоезд при производстве пассажирских перевозок на сети электрифицированных железных дорог на постоянном токе напряжением 3 кВ от впереди идущего электроподвижного состава.The utility model relates to electric rolling stock, namely to DC electric trains operated in passenger transportation on the railway network with a combination of 3 kV DC electrified and non-electrified track sections. The DC electric power train is based on at least two combined traction sections. Each of the traction sections consists of a motor car and a car with traction equipment and contains traction and auxiliary electrical equipment, including a pantograph (TKP), a mains filter choke (DSF), a traction converter (TP) for powering traction electric motors (TED), a car heating device ( ОВ), current-carrying devices (TOU), located on wheelsets and connected by power lines, as well as protective grounding, consisting of protective grounding cables of traction and auxiliary electrical equipment, intercar potential equalization lines, common working grounding of traction sections, and two groups of identical high-voltage electrical connectors and high-voltage contactors providing connection of an electric train to a towing locomotive (to a diesel locomotive or an electric locomotive) via a single-wire or two-wire system. In this case, a high-voltage contactor is built into the common working grounding of the traction sections between the traction sections, and a ballast resistor is connected in parallel to it. running electric rolling stock.

Description

Полезная модель относится к электроподвижному составу, а именно к электропоездам постоянного тока, эксплуатируемым в пассажирских перевозках на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ и неэлектрифицированных участков пути.The utility model relates to electric rolling stock, namely to DC electric trains operated in passenger transportation on the railway network with a combination of 3 kV DC electrified and non-electrified track sections.

Известен электропоезд ЭС1 Desiro RUS (см. Руководство по эксплуатации электропоезда № документа: A6Z00033062562, с. 171-172 и Скоростной электропоезд ЭС1 "Ласточка": учеб. пособие / А.Ю. Слизов и др.; под ред. А.В. Ширяева. - М.: ООО "Издательский дом "Автограф", 2015. - 236 с, с. 99-101). Известный электропоезд, предназначенный для перевозки пассажиров на участках железных дорог, электрифицированных на постоянном токе с напряжением 3 кВ и на переменном токе с напряжением 25 кВ, состоит из пяти вагонов. В составе электропоезда два головных моторных вагона, два промежуточных прицепных с тяговым оборудованием и один промежуточный вагон. Силовая схема электропоезда состоит из двух тяговых секций, каждая их которых состоит из одного головного моторного вагона и одного промежуточного прицепного вагона с тяговым оборудованием.Known electric train ES1 Desiro RUS (see the Operation Manual for the electric train document number: A6Z00033062562, pp. 171-172 and High-speed electric train ES1 "Swallow": textbook / A.Yu. Slizov et al.; Edited by A.V. Shiryaeva. - M .: LLC "Publishing house" Autograph ", 2015. - 236 p., Pp. 99-101). A well-known electric train intended for the carriage of passengers on railway sections electrified with DC voltage of 3 kV and alternating current. current with a voltage of 25 kV, consists of five cars.The electric train consists of two head motor cars, two intermediate trailers with traction equipment and one intermediate car.The power circuit of the electric train consists of two traction sections, each of which consists of one head motor car and one an intermediate trailer car with traction equipment.

Недостатками силовой электрической схемы электропоезда ЭС1 Desiro RUS являются отсутствие возможности осуществления пассажирских перевозок электропоездом путем буксировки тепловозом на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков.The disadvantages of the electric power circuit of the ES1 Desiro RUS electric train are the inability to carry out passenger transportation by electric train by towing a diesel locomotive on the railway network with a combination of electrified and non-electrified sections.

Известна силовая электрическая схема электропоезда постоянного тока (см. Патент РФ на полезную модель №186451, кл. B60L 9/00, В61С 3/00, опубл. 21.01.2019, Бюл. №3, заявка №2018131678 от 31.08.2018) на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций, каждая из которых состоит из моторного вагона и вагона с тяговым оборудованием и содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее токоприемник, дроссель сетевого фильтра, тяговый преобразователь для питания тяговых электродвигателей, устройства отопления вагонов, токоотводящие устройства, размещенные на колесных парах, связанные силовыми линиями, а также защитное заземление, состоящее из кабелей защитного заземления тягового и вспомогательного электрооборудования и межвагонных линий выравнивания потенциала, параллельно защитному заземлению между кузовом и рельсовой цепью введена цепь с конденсатором высокой емкости. Тем самым цепь с конденсатором шунтирует путь протекания высокочастотных помех через элементы рамы тележки, корпус тягового электродвигателя, якорные подшипники на ось колесной пары.Known power electrical circuit of a direct current electric train (see RF patent for useful model No. 186451, class B60L 9/00, B61C 3/00, publ. 21.01.2019, bull. No. 3, application No. 2018131678 dated 31.08.2018) for based on at least two combined traction sections, each of which consists of a motor car and a car with traction equipment and contains traction and auxiliary electrical equipment, including a pantograph, a mains filter choke, a traction converter for powering traction electric motors, a car heating device, down-conductors located on wheelsets, connected by power lines, as well as protective grounding, consisting of protective grounding cables of traction and auxiliary electrical equipment and intercar potential equalization lines, a circuit with a high-capacity capacitor is introduced parallel to the protective grounding between the body and the rail circuit. Thus, the circuit with a capacitor shunts the path of high-frequency noise flow through the bogie frame elements, the traction motor housing, and anchor bearings to the wheelset axle.

Недостатками известной силовой электрической схемы электропоезда постоянного тока являются отсутствие возможности осуществления пассажирских перевозок электропоездом путем буксировки тепловозом на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных на постоянном токе с напряжением 3 кВ и неэлектрифицированных участков пути и существование при эксплуатации вероятности протекания тягового тока через электропоезд от впереди идущего электроподвижного состава.The disadvantages of the known power electric circuit of a direct current electric train are the inability to carry out passenger transportation by an electric train by towing a diesel locomotive on a railway network with a combination of electrified DC with a voltage of 3 kV and non-electrified track sections and the existence during operation of the possibility of traction current flow through an electric train from the ahead composition.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электропоезд, предназначенный для эксплуатации в пассажирских перевозках как на сети электрифицированных железных дорог, так и на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков путем его транспортировки буксировочным локомотивом (см. Патент РФ на полезную модель №184888, кл. В61С 3/00, B61G 5/06, опубл. 13.11.2018, Бюл. №32, заявка №2018125174 от 09.07.2018). Данный электропоезд содержит вагоны с тяговым оборудованием, вспомогательным оборудованием и оборудованием токосъема. При этом каждый головной вагон со стороны кабины машиниста оснащен оборудованием для возможности высоковольтного подключения электропоезда к буксировочному локомотиву при его транспортировке или к внешнему высоковольтному источнику питания в условиях депо. Причем оборудование для высоковольтного подключения электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу), или к внешнему высоковольтному источнику питания каждого головного вагона выполнено с возможностью обеспечения двухпроводной схемы подключения. Указанное оборудование включает в себя две идентичные группы высоковольтных соединителей, состоящих из высоковольтных штепселя и розетки, соответствующих типу стандартных высоковольтных соединителей локомотивов и соединенных между собой высоковольтным кабелем, и холостого приемника. При этом в электрическую цепь каждой группы высоковольтных соединителей включен высоковольтный контактор. Высоковольтные контакторы каждого головного вагона электропоезда размещены в высоковольтной секции его подкузовного контейнера электрооборудования. Силовая электрическая схема электропоезда обеспечивает его эксплуатацию при пассажирских перевозках на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных и неэлектрифицированных участков путем использования тепловоза на неэлектрифицированных участках, а также поддержание систем жизнеобеспечения (освещение, отопление/кондиционирование, работа автоматических дверей и т.д.) от буксировочного локомотива при транспортировке, в том числе в аварийных ситуациях, и осуществление горячего отстоя с целью сохранения работоспособности оборудования с использованием в условиях депо внешнего высоковольтного источника питания с возможностью обеспечения однопроводной схемы подключения на электрифицированных участках или двухпроводной схемы подключения на неэлектрифицированных участках для исключения случаев протекания обратного тока от электропоезда к локомотиву через рельсовые линии и рельсовые соединители, применяемые в местах установки изолирующих стыков.The closest in technical essence to the claimed utility model is an electric train intended for operation in passenger transportation both on the electrified rail network and on the rail network with a combination of electrified and non-electrified sections by transporting it by a towing locomotive (see RF Patent for Utility Model No. 184888, class В61С 3/00, B61G 5/06, publ. 13.11.2018, bull. No. 32, application No. 2018125174 dated 09.07.2018). This electric train contains cars with traction equipment, auxiliary equipment and current collection equipment. In this case, each head car from the driver's cabin is equipped with equipment for the possibility of high-voltage connection of an electric train to a towing locomotive during its transportation or to an external high-voltage power source in a depot. Moreover, the equipment for high-voltage connection of an electric train to a towing locomotive (to a diesel locomotive or an electric locomotive), or to an external high-voltage power source of each head car is made with the possibility of providing a two-wire connection scheme. The specified equipment includes two identical groups of high-voltage connectors, consisting of a high-voltage plug and socket, corresponding to the type of standard high-voltage locomotive connectors and interconnected by a high-voltage cable, and an idle receiver. In this case, a high-voltage contactor is included in the electrical circuit of each group of high-voltage connectors. High-voltage contactors of each head car of an electric train are located in the high-voltage section of its underbody container of electrical equipment. The power electrical circuit of the electric train ensures its operation for passenger transportation on the railway network with a combination of electrified and non-electrified sections by using a diesel locomotive in non-electrified sections, as well as maintaining life support systems (lighting, heating / air conditioning, operation of automatic doors, etc.) from the towing the locomotive during transportation, including in emergency situations, and the implementation of hot sludge in order to preserve the operability of the equipment using an external high-voltage power source in the depot conditions with the possibility of providing a single-wire connection scheme in electrified areas or a two-wire connection scheme in non-electrified areas to exclude cases of reverse current from the electric train to the locomotive through the rail lines and rail connectors used in the places where the insulating joints are installed.

Недостатками силовой электрической схемы известного электропоезда является существование вероятности протекания тягового тока через электропоезд при самостоятельном осуществлении пассажирских перевозок на сети электрифицированных железных дорог от впереди идущего электроподвижного состава.The disadvantages of the power circuit of the known electric train is the existence of the possibility of traction current flowing through the electric train during the independent implementation of passenger transportation on the network of electrified railways from the leading electric rolling stock.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемой полезной модели, является исключение вероятности протекания тягового тока через электропоезд при самостоятельном осуществлении пассажирских перевозок на сети электрифицированных железных дорог от впереди идущего электроподвижного состава.The technical result achieved with the claimed utility model is to exclude the likelihood of traction current flowing through the electric train during the independent implementation of passenger transportation on the electrified railway network from the leading electric rolling stock.

Технический результат достигается тем, что силовая электрическая схема электропоезда постоянного тока выполнена на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций. Каждая из тяговых секций состоит из моторного вагона и вагона с тяговым оборудованием и содержит тяговое и вспомогательное электрооборудование, включающее токоприемник (ТКП), дроссель сетевого фильтра (ДСФ), тяговый преобразователь (ТП) для питания тяговых электродвигателей (ТЭД), устройства отопления вагонов (ОВ), токоотводящие устройства (ТОУ), размещенные на колесных парах и связанные силовыми линиями, а также защитное заземление, состоящее из кабелей защитного заземления тягового и вспомогательного электрооборудования, межвагонных линий выравнивания потенциала, общего рабочего заземления тяговых секций и две группы идентичных высоковольтных электрических разъемов и высоковольтных контакторов, обеспечивающих подключение электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу) по однопроводной или двухпроводной системе. При этом в общее рабочее заземление тяговых секций между тяговыми секциями встроен высоковольтный контактор, а параллельно к нему подключен балластный резистор.The technical result is achieved in that the power electric circuit of the direct current electric train is made on the basis of at least two combined traction sections. Each of the traction sections consists of a motor car and a car with traction equipment and contains traction and auxiliary electrical equipment, including a pantograph (TKP), a mains filter choke (DPF), a traction converter (TP) for powering traction electric motors (TED), a car heating device ( ОВ), current-carrying devices (TOU), located on wheelsets and connected by power lines, as well as protective grounding, consisting of protective grounding cables for traction and auxiliary electrical equipment, intercar potential equalization lines, common working grounding for traction sections and two groups of identical high-voltage electrical connectors and high-voltage contactors providing connection of an electric train to a towing locomotive (to a diesel locomotive or an electric locomotive) via a single-wire or two-wire system. In this case, a high-voltage contactor is built into the common working ground of the traction sections between the traction sections, and a ballast resistor is connected in parallel to it.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом,The essence of the claimed utility model is illustrated by a drawing,

где на фиг. 1 - изображена силовая электрическая схема электропоезда постоянного тока.where in Fig. 1 - shows a power electrical circuit of a direct current electric train.

В связи с тем, что графическое изображение фигуры заявленной полезной модели плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.Due to the fact that the graphic image of the figure of the claimed utility model is difficult to read with the vertical arrangement of the long sides of the sheet, it was advisable to arrange the sheet horizontally, which made it possible to significantly enlarge the drawing.

Силовая электрическая схема электропоезда постоянного тока выполнена на основе, по крайней мере, двух объединенных тяговых секций 1.1 и 1.2. Каждая тяговая секция состоит из моторного вагона 2 и вагона 3 с тяговым оборудованием и содержит тяговое 4 и вспомогательное 5 электрооборудование, включающее токоприемник 6, дроссель сетевого фильтра 7, тяговый преобразователь 8 для питания тяговых электродвигателей 9.1, 9.2, 9.3 и 9.4 своей секции, устройства отопления вагонов 10.1 и 10.2, токоотводящие устройства 11, размещенные на колесных парах (на фиг.1 не показано) моторных вагонов 2 и вагонов 3 с тяговым оборудованием и объединенных силовыми линиями 12, а также защитное заземление 13, состоящее из кабелей защитного заземления 14 и 15 тягового 4 и вспомогательного 5 электрооборудования, межвагонных линий выравнивания потенциала 16, общего рабочего заземления 17 тяговых секций 1.1 и 1.2, и две группы идентичных высоковольтных электрических разъемов 18 и 19 и высоковольтных контакторов 20 и 21, обеспечивающих подключение электропоезда к буксировочному локомотиву (к тепловозу или электровозу) по однопроводной или двухпроводной системе. При этом параллельно к высоковольтному контактору 20 подключена цепь диодов 22. В общее рабочее заземление 17 тяговых секций 1.1 и 1.2 между тяговыми секциями 1.1 и 1.2 встроен высоковольтный контактор 23, а параллельно к нему подключен балластный резистор 24. Между тяговыми секциями 1.1 и 1.2 размещен промежуточный прицепной вагон 25 с устройством отопления вагона 10.3. Токоотводящие устройства 11 находятся в контакте через колесные пары (на фиг. 1 не показано) с рельсами 26 электрифицированных путей общего пользования 27.The power circuitry of a DC electric train is based on at least two combined traction sections 1.1 and 1.2. Each traction section consists of a motor car 2 and a car 3 with traction equipment and contains traction 4 and auxiliary 5 electrical equipment, including a pantograph 6, a mains filter choke 7, a traction converter 8 for powering traction motors 9.1, 9.2, 9.3 and 9.4 of its section, devices heating cars 10.1 and 10.2, conductive devices 11, located on wheelsets (not shown in Fig. 1) of motor cars 2 and cars 3 with traction equipment and combined power lines 12, as well as protective grounding 13, consisting of protective grounding cables 14 and 15 traction 4 and auxiliary 5 electrical equipment, inter-car potential equalization lines 16, common working grounding 17 of traction sections 1.1 and 1.2, and two groups of identical high-voltage electrical connectors 18 and 19 and high-voltage contactors 20 and 21, providing the connection of the electric train to the towing locomotive (to the locomotive or electric locomotive) on a single-wire or two-wire system topic. In this case, a circuit of diodes 22 is connected in parallel to the high-voltage contactor 20. A high-voltage contactor 23 is built into the common working ground 17 of the traction sections 1.1 and 1.2 between the traction sections 1.1 and 1.2, and a ballast resistor 24 is connected in parallel to it. An intermediate one is located between the traction sections 1.1 and 1.2. trailed car 25 with a car heating device 10.3. The collector devices 11 are in contact through the wheelsets (not shown in Fig. 1) with the rails 26 of the electrified public track 27.

При самостоятельном осуществлении электропоездом постоянного тока пассажирских перевозок на сети электрифицированных на постоянном токе с напряжением 3 кВ железных дорог контактор 23 (К3), встроенный в общее рабочее заземление 17 тяговых секций 1.1 и 1.2, разомкнут. Суммарное электрическое сопротивление общего рабочего заземления 17, выполненного из медного материала, и кузовов вагонов электропоезда, выполненных из алюминиевых сплавов, значительно меньше электрического сопротивления рельсов 26, выполненных из стали. Поэтому тяговый ток от впереди идущего электроподвижного состава стремится пройти через токосъемные устройства 11, расположенные в передней части электропоезда, кузова вагонов электропоезда 2, 3 и 25 и дальше уйти в рельсы 26 через токосъемные устройства 11, расположенные в задней части электропоезда. Для исключения прохождения больших токов высоковольтный контактор 23 размыкается, при этом балластный резистор 24 (R1) ограничивает ток, проходящий по общему рабочему заземлению 17, исключая нежелательный нагрев проводников силовой электрической цепи электропоезда. При осуществлении пассажирских перевозок на сети железных дорог с сочетанием электрифицированных на постоянном токе с напряжением 3 кВ и неэлектрифицированных участков путем транспортировки электропоезда буксировочным тепловозом электрическое питание электропоезда осуществляется постоянным током с напряжением 3 кВ от тепловоза по двухпроводной системе через группы высоковольтных электрических разъемов 18 (X1 и Х2) и 19 (Х3 и Х4) присоединяемой к тепловозу тяговой секции, силовые линии 12 и общее рабочее заземление 17. При этом силовые линии 12 представляют собой плюсовую шину, а общее рабочее заземление 17 - минусовую шину. Подача электрического питания к электропоезду осуществляется включением высоковольтных контакторов 23 (К3), 20 (К1) и 21 (К2). Цепь диодов 22 (VD1-VD4) препятствует прохождению тока по цепи при нарушении полярности. Однопроводная система используется при подключении электропоезда к электровозу при буксировке на сети электрифицированных железных дорог и подключении к внешнему высоковольтному источнику питания. При этом положение высоковольтного контактора 24 безразлично.When a DC electric train independently carries out passenger traffic on the network of 3 kV DC electrified railways, the contactor 23 (K3), built into the common working grounding of 17 traction sections 1.1 and 1.2, is open. The total electrical resistance of the common working grounding 17, made of copper material, and the bodies of electric train cars, made of aluminum alloys, is much less than the electrical resistance of the rails 26 made of steel. Therefore, the traction current from the electric rolling stock in front tends to pass through the collectors 11 located in the front of the electric train, the car bodies of the electric train 2, 3 and 25 and then go into the rails 26 through the collectors 11 located in the rear of the electric train. To exclude the passage of large currents, the high-voltage contactor 23 is opened, while the ballast resistor 24 (R1) limits the current passing through the common working ground 17, eliminating unwanted heating of the conductors of the electric train power circuit. When carrying out passenger transportation on the railway network with a combination of electrified on a direct current with a voltage of 3 kV and non-electrified sections by transporting an electric train by a towing locomotive, the electric power supply of the electric train is carried out by direct current with a voltage of 3 kV from the locomotive through a two-wire system through groups of high-voltage electrical connectors 18 X2) and 19 (X3 and X4) of the traction section connected to the locomotive, power lines 12 and common working ground 17. In this case, power lines 12 represent a positive bus, and a common working ground 17 is a negative bus. Electric power supply to the electric train is carried out by switching on high-voltage contactors 23 (K3), 20 (K1) and 21 (K2). The diode circuit 22 (VD1-VD4) prevents current from flowing through the circuit when polarity is reversed. The single-wire system is used when connecting an electric train to an electric locomotive when towing on an electrified rail network and connecting to an external high-voltage power source. In this case, the position of the high-voltage contactor 24 is irrelevant.

Claims

Power electrical circuit of a DC electric train based on at least two combined traction sections, each of which consists of a motor car and a car with traction equipment and contains traction and auxiliary electrical equipment, including a pantograph (TKP), a mains filter choke (DSF), traction converter (TP) for power supply of traction electric motors (TED), car heating devices (OV), current-carrying devices (TOU) located on wheelsets and connected by power lines, as well as protective grounding, consisting of protective grounding cables of traction and auxiliary electrical equipment, inter-car potential equalization lines, common working grounding of traction sections, and two groups of identical high-voltage electrical connectors and high-voltage contactors that connect an electric train to a towing locomotive (to a diesel locomotive or an electric locomotive) via a single-wire or two-wire system, which differs in that in the general operating e grounding of the traction sections between the traction sections there is a built-in high-voltage contactor, while a ballast resistor is connected in parallel to the specified high-voltage contactor.