Способ электропитания двигателей рельсового подземного и наземного электротранспорта

Способ электропитания двигателей рельсового подземного и наземного электротранспорта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области рельсового подземного и наземного электротранспорта, в частности к способу электропитания его тяговых электродвигателей.

Известны способы питания электродвигателей подземных поездов (электричек метро) от нижней стационарной контактной сети, состоящей из токоведущего рельса (провода), смонтированного выше уровня рельса на кронштейнах сбоку железнодорожного пути, или питание электродвигателей наземных поездов железных дорог через токосъемники (пантографы, дуги и т.д.), подключенные к стационарной контактной сети, смонтированной на изолированных от опор траверсах или поперечинах, соединяющих боковые опоры.

Известен также способ подачи питания на электромоторы электровозов и тяговых агрегатов на железных дорогах карьеров через верхнюю боковую стационарную, выполненную на металлических опорах контактную сеть, или через ее передвижную часть при выработке забоя (в карьерах), подвешенную на деревянных опорах, или металлических опорах, изготовленных заодно с рельсовым путем.

Известен способ подачи питания самоходного транспортного средства городского типа, маршрут следования которого разбит на рабочие участки-остановки достаточной протяженности с системой питания и токосъема энергии, используемой для зарядки аккумуляторов и(или) для получения дополнительной тяги (патент РФ №2482981, МПК B69M 1/36, опубл. 27.05.2013 г.). В бесконтактных зонах (между остановками) транспортное средство работает от аккумуляторов, но при подъезде к остановке автоматически включается контактный элемент опор, подключая систему токосъема для зарядки и дополнительного питания моторов. При удалении транспортного средства от остановки контактные провода обесточиваются.

Недостатком этого способа является невозможность работы самоходного транспортного средства без аккумуляторов и возможность их зарядки только на маршрутных и дополнительных остановках.

Технической задачей изобретения является сокращение длины стационарной контактной сети при одной и той же длине железнодорожного полотна.

Техническим результатом является обеспечение возможности работы подземных электричек (метро), железнодорожных электропоездов и карьерных составов на электрической тяге со стабильным питанием их двигателей (электромоторов) на участках без контактной сети и использования аккумуляторов с одновременным сокращением длины стационарной контактной сети при одной и той же длине железнодорожного полотна, стабильного питания электродвигателей подземных поездов (электричек метро) и железнодорожных поездов от прерывистых стационарных контактных сетей.

Технический результат достигается тем, что питание электродвигателей осуществляют от прерывистой контактной сети через два токосъемника, каждый из которых устанавливают на крайних ведущих вагонах подземных поездов или через пантограф электровоза на одном конце состава и установленный на безмоторном вагоне токосъемнике - на другом конце состава или на переднем и заднем электровозе (тяговом агрегате) железнодорожного и карьерного железнодорожного состава, причем токосъемники подключают параллельно друг другу за счет силового кабеля, соединяющего электродвигатели на концах состава, а нижнюю, верхнюю и боковую контактную сеть выполняют прерывистой, т.е. отдельными участками с промежутками между ними, при этом участки S с контактной сетью (рабочие участки) выполняют длиннее расстояния L между токосъемниками, т.е. S>L, а промежуток (интервал) - бесконтактная зона l<L, причем при монтаже контактного рельса электрички и контактного провода железной дороги соблюдают условие S>L>l, причем концы рельсов (проводов) на участках с контактной сетью изгибают вверх для железных дорог и метро, а для карьеров изибают в сторону от колеи.

Гибкий кабель монтируют вдоль вагонов электрички метро и наземной железной дороги с учетом минимального натяжения и возможности его изгиба при поворотах состава. При этом на вагонах с самоопрокидывающимся кузовом карьерного состава силовой кабель прокладывают по рамам вагонов. Проложенный по подземному и наземному железнодорожному составу силовой кабель заменяет отсутствующий в интервалах стационарной контактной сети контактный рельс или провод, при этом общая длина стационарной контактной сети сокращается в 1,8-1,9 раза по сравнению с известными решениями.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен способ питания моторов от прерывистой стационарной контактной сети подземной электрички (вид сверху); на фиг.2. - способ питания электродвигателей наземного железнодорожного состава с двумя электровозами от прерывистой стационарной контактной сети (вид сбоку); на фиг.3 - то же, для железнодорожного состава с электровозом на одном конце и безмоторным вагоном с пантографом на другом конце состава; на фиг.4 - изгиб рельса (провода) контактной сети в метро, на фиг.5 - опора контактной сети, выполненная заодно с полотном карьерной железной дороги.

Способ реализован следующим образом.

Контактную сеть подземной железной дороги (фиг.1) монтируют на рабочих участках S выше уровня железнодорожного рельса 1 на кронштейне 2 сбоку железнодорожной колеи. При этом контактный рельс (провод) 3 на фиг.4 нижней контактной сети на конце участка S изгибают вверх. Участок S выполняют длиннее расстояния L между токосъемниками 4, 5, т.е. S>L, и чередуются с интервалами - бесконтактными зонами 1, которые короче расстояния L, т.е. l<L. Токосъемники 4. 5 размещены на концевых вагонах электрички и соединены между собой гибким силовым кабелем 6. При строительстве подземной прерывистой контактной сети (в метро) соблюдают условие S>L>l.

Верхнюю железнодорожную прерывистую контактную сеть (фиг.2, 3) размещают вверху по центру колеи. Рабочие участки S чередуются с интервалами l - бесконтактными зонами, которые не оборудованы контактной сетью. На конце каждого участка провод 3 загибают вверх и с помощью изолятора 7 и распорки 8 закрепляют на верхней поперечине 9, соединяющей опоры 10, которые укрепляют с противоположной стороны интервалов l упорами 11. Рабочие участки S выполнены больше расстояния L между токосъемниками-пантографами 4, 5, т.е. S>L и чередуются с интервалами - бесконтактными зонами l, которые меньше расстояния L, т.е. l<L, а это означает, что при сооружении прерывистой контактной сети на железной дороге соблюдается условие S>L>l. На фиг.3, 4 пантографы 4, 5, подключенные к электрическим двигателям М, соединяют силовым кабелем 6. При этом бесконтактную зону l совмещают с крутым поворотом железнодорожного пути, а на прямых участках железнодорожного пути сооружают пешеходные мосты, переезды для провоза крупногабаритных грузов, здания вокзалов, рядом с электрифицированной железной дорогой без контактных проводов, тоннели для проезда составов и т.д.

Питание электровозов (тяговых агрегатов) карьерной железной дороги осуществляют через прерывистую контактную сеть, рабочие участки которой смонтированы на отдельных, деревянных (на чертеже не показаны) опорах или на металлических опорах (фиг.5), выполненных в виде кронштейнов 2, заодно с рельсами 1 железнодорожного полотна. Наверху опоры снабжены изоляторами 7, подвески контактных проводов 3 для скольжения по ним токосъемников 4, 5.

Расстояние между отдельными опорами передвижной сети на прямых участках не превышает 18 м, а на кривых с радиусом 100-200 м это расстояние сокращается до 7-10 м. В работу по переноске включают разборку с демонтажем проводов и опор, переноску или перевозку элементов сети, сборку сети на новой трассе с установкой опор и монтажом контактного провода. Многие работы выполняются вручную, с большими затратами труда. В карьерных условиях особенно наглядно видно преимущество предлагаемого способа, т.к. общая длина контактной сети при этом сокращается в 1,8-1,9 раз. Участки с крутым поворотом размещают в бесконтактной зоне, кроме того, наличие таких зон создает лучшие условия для прохождения тяжелой техники (автосамосвалов, экскаваторов и т.д.) через железную дорогу, удобную, без помех с обеих сторон состава экскаваторную погрузку вагонов, обеспечивает более оперативную переноску контактной сети. Движение рельсового транспортного средства при питании электромоторов от нижней, верхней и боковой прерывистой контактной сети осуществляют следующим образом.

На подземной электричке включают механизмы подъема нижних токосъемников 4, 5, которые отрегулированы на определенную высоту подъема относительно изгиба и самого контактного провода 3 и когда один из них, например 4, остановился на этом уровне в бесконтактной зоне, второй токосъемник 5 касается контактного провода 3 на рабочем участке S. Включают электромоторы М состава, которые в данный момент получают питание от пантографа 5 и силового кабеля 6. При движении электрички в любой момент один из пантографов (или оба одновременно) взаимодействуют с контактным проводом 3 и благодаря параллельному включению токосъемников за счет силового кабеля 6 обеспечивают стабильное питание моторов.

Двигатели М наземной железной дороги получают питание через верхние токосъемники-пантографы 4, 5 электровозов, тяговых агрегатов, или токосъемники безмоторных концевых вагонов и электровозов и соединяющий пантографы силовой кабель 6, проложенный по железнодорожному составу. Сначала с помощью подъемного механизма пантографы поднимаются вверх до соприкосновения хотя бы одного из них с контактным проводом 3 рабочего участка S верхней прерывистой контактной сети. Включают все электродвигатели переднего и заднего электровоза (тягового агрегата). Железнодорожный состав осуществляет движение, перемещая пантографы поочередно по рабочим участкам (с изгибом вначале) и бесконтактным зонам l прерывистой контактной сети. Подача питания через пантографы 4, 5 и соединяющий моторы силовой кабель 6 аналогична способу питания на подземной железной дороге в метро.

Если состав содержит электровоз, а на другом конце безмоторный вагон с пантографом, то электродвигатели электровоза благодаря силовому кабелю 6 запитаны от обоих пантографов 4, 5, подключенные проводом 3 прерывистой контактной сети.

Предлагаемый способ может быть использован при строительстве новых железных дорог, а также при ремонте отдельных участков старой контактной сети.

На железных дорогах карьеров используется экскаваторная погрузка саморазгружающихся вагонов состава, что обусловило питание его электродвигателей от боковой прерывистой контактной сети при использовании верхних боковых токосъемников 4, 5, которые перед запуском моторов подключают к контактной сети.

При включении электродвигателей состав с электровозами и тяговыми агрегатами начинает движение по колее вместе с двумя токосъемниками 4, 5 и соединяющим моторы силовым кабелем 6. Токосъемники осуществляют коммутацию подачи питания для всех электродвигателей на рабочих участках S и интервалах бесконтактных зон l прерывистой контактной сети аналогично питанию моторов от прерывистой контактной сети на подземных и наземных железных дорогах. Токосъем от прерывистой контактной сети на стационарной колее железной дороги и контактной сети ее переносной части одинаковы.

Преимущества прерывистой контактной сети в карьерах особенно наглядны при ее использовании на крутых поворотах переносных железных дорог, когда расстояние между опорами уменьшается до 7-12 метров. В этом случае крутой поворот стараются включить в интервал между рабочими участками прерывистой контактной сети.

Способ электропитания двигателей рельсового подземного и наземного электротранспорта, характеризующийся тем, что питание электродвигателей осуществляют от прерывистой контактной сети через два токосъемника, каждый из которых устанавливают на крайних ведущих вагонах подземных поездов или через пантограф электровоза на одном конце состава и установленный на безмоторном вагоне токосъемнике - на другом конце состава или на переднем и заднем электровозе железнодорожного и карьерного железнодорожного состава, причем токосъемники подключают параллельно друг другу за счет силового кабеля, соединяющего электродвигатели на концах состава, причем нижнюю, верхнюю и боковую контактную сеть выполняют прерывистой, т.е. отдельными участками с промежутками между ними, при этом участки S с контактной сетью для состава выполняют длиннее расстояния L между токосъемниками состава, т.е. S>L, а промежуток - бесконтактная зона l<L, причем при монтаже контактного рельса электрички и контактного провода железнодорожного состава соблюдают условие S>L>l, при этом концы контактных рельсов и проводов контактной сети изгибают вверх для железных дорог и метро, а для карьеров изгибают в сторону от колеи.