Железнодорожный состав модульного типа и поезд, собранный из таких составов

 

Изобретение относится к электрическому железнодорожному транспорту. Железнодорожный состав, предназначенный для пассажиров, сформирован по меньшей мере из двух вагонов, имеющих два уровня. В составе размещено оборудование, включая по меньшей мере один блок подачи мощности к тяговому двигателю, блоки подачи тяговой мощности, блоки подачи дополнительной мощности, а также устройство, которое может соединяться с сетью подвода электроэнергии. По меньшей мере один вагон имеет по меньшей мере одну моторную тележку и по меньшей мере одну несущую тележку. По меньшей мере одна несущая тележка состава связана по меньшей мере с одним элементом размещенного в составе оборудования, расположенного приблизительно над ней. Отношение между соответствующими коэффициентами тяговой мощности любых двух групп из двух вагонов состава составляет не менее 1/3 и не более 3. Модульная конструкция позволяет транспортному ведомству легко реагировать на изменение требований и запросов путем добавления количества вагонов или составов. Вместе с тем в данном случае нет препятствий для развития вагонного парка. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к железнодорожному составу, состоящему из модулей в виде так называемых "двухярусных" вагонов (каждый из которых имеет два уровня друг над другом и промежуточный уровень, на котором обеспечивается доступ к вагону), а также к железнодорожному поезду, собранному из таких составов.

В частности, целью данного изобретения является создание составов и поездов модульного типа, как указано выше, комфортных для пассажиров, и которые при любом составе имеют массы, распределенные приблизительно равномерно по всей длине состава или поезда, эксплуатационные характеристики которого практически не отличаются от одного состава или поезда к другому, обеспечивая при этом быструю окупаемость инвестиций в данной отрасли промышленности.

Известно, что модульная конструкция позволяет образовать состав или поезд большой вместимости, когда имеет место большой спрос на транспортные услуги, особенно, если используются модули или вагоны двухярусного типа, при этом можно исключить использование подвижного состава большой вместимости по сравнению с тем, что реально требуется при низком спросе, причем если такие возможности не реализуются, то это приводит к увеличению инвестиций. Следует отметить, что понятие "комфорт для пассажиров" подразумевает то, что на пассажиров приходится достаточно пространства, размер которого можно регулярно или равномерно увеличивать, т. е. помещение для пассажиров должно быть приблизительно одинаковым во всех модулях.

Также для состава или поезда, обладающего хорошими динамическими характеристиками, и при ограниченном износе рельсов требуется, чтобы осевые нагрузки были по возможности одинаковыми; по причинам, связанным с надежностью и безопасностью, также необходимо, чтобы находящееся в поезде механическое или электрическое оборудование работало далеко от своих предельных значений технических параметров (не только в отношении осевых нагрузок, но также в отношении передаваемой и диссипируемой электрической мощности, электроизоляции и т.п.); следовательно, такое оборудование должно быть распределено наиболее подходящим образом, и не подразумевается, что должно быть уменьшено количество или занимаемый этим оборудованием объем без соответствующего пересмотра параметров; такое решение принимается главным образом для вагонов с единственным ярусом, оно заключается в распределении оборудования вдоль вагона большей частью в отсеках, находящихся под отделением для пассажиров, что неприемлемо для вагонов с двумя ярусами, поскольку в таких случаях получаются очень высокие и неустойчивые вагоны, которые не отвечают современным требованиям. Оборудование должно быть размещено без чрезмерного воздействия на вместимость пассажиров и без снижения комфортности для пассажиров, включая удобства для пассажиров, по отношению к которым эти помехи неизбежны и связаны с уменьшением пространства, приходящегося на пассажира, или с затруднением доступа к креслам и различным удобствам (бар, туалеты, багажное отделение), не должны создаваться помехи перемещению персонала по вагону; размещение оборудования должно быть совместимо с имеющимися различными вагонами, конструкция которых основана на однокорпусном принципе. В настоящем изобретении также решаются и эти проблемы.

Известно, что добавление или отсоединение вагонов может повлиять на эксплуатационные характеристики составов или поездов из-за получающихся изменений значений тяговой мощности, причем также известно, что для этого может потребоваться, чтобы скорости всех вагонов в поезде при движении по замкнутой цепи соответствовали скорости самого медленного вагона или поезда, которая в нормальных условиях соответствует вагону или поезду, имеющим самое низкое отношение тяговой мощности к нагрузке; целью изобретения является создание составов и поездов модульного типа, которым в значительной степени не присущ данный недостаток. Далее тяговая мощность вагона или группы вагонов выражается "коэффициентом тяговой мощности", который равен отношению числа ведущих осей к суммарному количеству осей вагона или группы вагонов.

Как было отмечено, хотя модульный принцип снижает инвестиции, которые требуются от транспортных ведомств, за счет способности быстрого реагирования на отклонения спроса с помощью относительно малого количества вагонов, снижение инвестиций транспортными ведомствами является не только существом, которое следует учитывать для того, чтобы иметь хорошую прибыль на инвестиции; стоимость и срок службы вагонов, обеспечивающие хорошую прибыль на инвестиции, также предполагают хорошую долгосрочную применяемость, поэтому транспортные ведомства могут менять свои предложения при низкой стоимости в течение длительного периода времени, даже если прогнозы по выпуску продукции оказались неверными или если тенденции развития рынка или железнодорожной инфраструктуры требуют модификации подвижного состава. Следовательно, необходимо обеспечить, чтобы стандартизация вагонов не явилась препятствием для развития вагонного парка или для реализации возможности получения достаточно большого количества вариантов, исходя из одной конструкции корпуса, чтобы вагонный парк можно было при низкой себестоимости привести в соответствие как с короткой, так и с длительной перспективой.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих известным составам и поездам, и удовлетворение условиям, приведенным выше, в наибольшей возможной степени.

Для достижения поставленной цели в настоящем изобретении предлагается модульный железнодорожный состав, сформированный по меньшей мере из двух вагонов, имеющих два, расположенных друг над другом уровня, включая по меньшей мере одну тележку, в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось, по меньшей мере одна тележка имеет по меньшей мере одну несущую ось, также имеется оборудование, размещенное в составе, включая по меньшей мере один электронный блок подачи энергии, предназначенный для подачи тяговой мощности к одному или нескольким тяговым двигателям, по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности, питающий электронный блок, по меньшей мере один дополнительный блок подачи мощности, питающий вспомогательное оборудование, а также имеется по меньшей мере одно устройство, предназначенное для подключения к воздушной контактной сети, причем в данном составе коэффициент тяговой мощности вагона или группы вагонов определяется как отношение числа ведущих осей к суммарному числу осей вагона или группы вагонов, при этом данный состав отличается тем, что по меньшей мере один вагон включает одну тележку, в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось, и по меньшей мере одну тележку, в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось, по меньшей мере одна тележка состава, включающая по меньшей мере одну несущую ось, связана по меньшей мере с одной из упомянутых позиций оборудования, размещенного в составе приблизительно над этой тележкой, а отношение между соответствующими коэффициентами тяговой мощности любых двух групп двух вагонов состава составляет не менее 1/3 и не более 3.

Благодаря отличительным признакам, приведенным выше, состав, состоящий только из двух вагонов, уже имеет тяговую мощность, соответствующую числу пассажиров, которых он может транспортировать, причем имеется небольшой избыток мощности, как это принято, чтобы иметь возможность добавить немоторные вагоны к исходным двум вагонам, а суммарную нагрузку можно распределить равномерно по большинству тележек, если не по всем тележкам.

Состав по настоящему изобретению может также иметь один или несколько следующих отличительных признаков: - по меньшей мере одна тележка, включающая по меньшей мере одну ведущую ось, имеет две ведущих оси; - по меньшей мере одна тележка, включающая по меньшей мере одну несущую ось, имеет две несущих оси; - по меньшей мере один электронный блок подачи мощности расположен приблизительно над тележкой, в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось; - по меньшей мере один электронный блок подачи мощности включает инвертор и располагается в крыше вагона; - реостатная тормозная система располагается приблизительно над по меньшей мере одной тележкой, в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось; - по меньшей мере один блок подачи мощности расположен приблизительно над тележкой, в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось; - по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности содержит по меньшей мере один электрический трансформатор; - по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности содержит по меньшей мере один электрический дроссель; - по меньшей мере одна тележка, в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось, связана по меньшей мере с одним блоком подачи мощности и одним устройством, которое можно подключать к воздушной контактной сети и которое расположено приблизительно над упомянутой тележкой;
- состав включает по меньшей мере один промежуточный вагон с двумя совмещенными уровнями, расположенный между двумя концевыми вагонами, а упомянутый промежуточный вагон содержит тележку, в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось, а также содержит тележку, в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось;
- тележка, содержащая по меньшей мере одну ведущую ось по меньшей мере одного промежуточного вагона, имеет две ведущие оси;
- тележка, содержащая по меньшей мере одну несущую ось по меньшей мере одного промежуточного вагона, имеет две несущие оси;
- состав включает другой промежуточный вагон с двумя совмещенными уровнями, расположенный между двумя вагонами и содержащий две несущие тележки;
- состав включает промежуточный вагон с двумя совмещенными уровнями, расположенный между двумя концевыми вагонами и содержащий две тележки, одна из которых имеет две ведущие оси, а другая тележка содержит по меньшей мере одну ведущую ось;
- состав включает промежуточный вагон с двумя совмещенными уровнями, расположенный между двумя концевыми вагонами и содержащий две тележки, одна из которых имеет две несущие оси, а другая тележка содержит по меньшей мере одну несущую ось.

Таким образом, добавление вагонов между двумя концевыми вагонами приводит приблизительно к пропорциональному увеличению количества мест для пассажиров и тяговой мощности, а, исходя из конкретного уровня тяговой мощности, это даже позволяет ввести немоторный вагон без значительного дефицита мощности состава.

Данное изобретение также относится к железнодорожному поезду, содержащему по меньшей мере два состава, как это определено выше, которые соединяются съемным сцепным средством.

Следовательно, можно создать поезд большой вместимости из небольшого набора конструкций вагонов.

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения будут выявлены из следующего описания вариантов его реализации, которые даются в качестве неограниченного примера и иллюстрируются прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1А и 1В представляют схемы, иллюстрирующие размещение оборудования на двухвагонном составе по данному изобретению, соответственно на виде сбоку и виде сверху;
фиг. 2А и 2В представляют схемы, иллюстрирующие размещение оборудования на трехвагонном составе по данному изобретению, извлеченного из состава, показанного на фиг.1А и 1В, соответственно на виде сбоку и виде сверху;
фиг. 3А и 3В представляют схемы, иллюстрирующие размещение оборудования на четырехвагонном составе по данному изобретению, извлеченного из состава, показанного на фиг.2А и 2В, соответственно на виде сбоку и виде сверху;
фиг. 4А и 4В представляют схемы, иллюстрирующие размещение оборудования на пятивагонном составе по данному изобретению, извлеченного из состава, показанного на фиг.3А и 3В, соответственно на виде сбоку и виде сверху.

Железнодорожные составы в соответствии с настоящим изобретением, показанные на чертежах, являются двухярусными составами с электрической тягой (они имеют два расположенных друг над другом уровня и промежуточный уровень). В таких железнодорожных составах, помимо двигателей, оборудование, размещенное в составе, включает относительно тяжелые позиции, а также относительно легкие позиции, причем весовые нагрузки, действующие на тележку или даже на ее ось, можно сделать равномерными, разумно распределяя тяжелое оборудование и более легкое оборудование. Такое распределение облегчается наличием осей, которые легче других, и предпочтительно тележек, которые легче других, причем здесь принято, что концепция оси или тележки охватывает для ведущей оси или моторной тележки собственно ось или тележку и мотор/моторы; в соответствии с этим далее выражение "ведущая ось" относится к сочетанию оси с ее тяговым двигателем, выражение "моторная тележка" относится к сочетанию двух ведущих осей, выражение "несущая ось" относится к оси без двигателя, а выражение "несущая тележка" относится к тележке без двигателя; из описания, приведенного выше, следует, что тяжелые оси и тележки являются ведущими осями и моторными тележками, а легкие оси и тележки являются несущими осями и тележками; полумоторные тележки, чья масса составляет величину между массой моторной тележки и несущей тележки, включают одну ведущую ось и одну несущую ось. В состав тяжелого оборудования, упомянутого выше, входят системы, такие как пантографы, связанные с воздушной контактной сетью подачи мощности, эти системы включают электрические компоненты с магнитными цепями, например оборудование подачи тяговой мощности, включая трансформаторы и индукторы, причем эти компоненты образуют одно целое, которое нельзя разделить и которое нежелательно заменить множеством элементов меньшей массы; электронные блоки подачи тяговой мощности, которые подают энергию от воздушной контактной сети к тяговым электродвигателям в соответствующем виде, возможно через соответствующие трансформаторы; дополнительное оборудование подачи энергии, в частности, для вспомогательных электродвигателей; а также конденсаторы фильтра; в эту категорию также входят аккумуляторные батареи, блоки электродвигателей с компрессорами, а также баки-накопители для жидкостей, которые используются в таких блоках. Относительно более легкое оборудование включает низковольтные шкафы, а также различные электронные управляющие блоки, которые можно установить в секциях или в съемных модулях, размещаемых в низковольтных шкафах, несмотря на то, что они показаны расположенными рядом друг с другом на чертежах для представления существа изобретения.

В изобретении используется это несоответствие масс оборудования различных типов для нагружения более тяжелых осей или тележек в меньшей степени, чем более легких осей или тележек, когда это возможно, например, путем снижения до одной позиции из набора позиций тяжелого оборудования, которое размещается приблизительно над моторными тележками.

В некоторых случаях полумоторные тележки уже способствуют улучшению распределения масс.

Другое обстоятельство, которое следует принять в расчет, это назначение распределяемого оборудования, которое обычно делят на следующие три группы: тяговое оборудование (тяговые электродвигатели с электронным блоком подачи электроэнергии), оборудование, подающее электроэнергию к тяговому оборудованию, пневматическое силовое оборудование, учитывая, что для ограничения длин трансмиссии в каждой группе (электрической или гидравлической), нежелательно отделять оборудование в одной и той же группе.

Еще одно обстоятельство, которое следует учитывать, заключается в том, что число позиций тяжелого оборудования и, в частности, оборудования подачи тяговой мощности разное в различных странах, в которых используются железнодорожные составы, хотя некоторые позиции этого оборудования обязательно используются на всех составах.

В данном случае используются тяговые электродвигатели (трехфазные, 500 В переменного тока), причем такой выбор обуславливает трансформирование электроэнергии, поступающей от воздушной контактной сети и передающейся соединительным устройством, таким как пантограф, для получения указанного напряжения. Оборудование, подающее тяговую мощность, в основном включает по меньшей мере один трансформатор и индуктор (индукторы); в частности, поскольку необходимо предотвратить передачу между воздушной контактной сетью и составом при воздействии, связанным с переключением, по меньшей мере один дроссель включен в состав силового оборудования.

Может поставляться по заказу дополнительное оборудование, например вспомогательные трансформаторы, в зависимости от напряжения в воздушной контактной сети. Если состав должен работать в странах, где имеется другое напряжение в контактной сети, то он должен быть рассчитан на два или даже три значения напряжения.

Точнее, поскольку трансформирование электроэнергии от значения напряжения в контактной сети до значения, которое требуется тяговыми двигателями, производится в несколько ступеней, а трехфазные сети с напряжением 500 В отсутствуют, и поскольку самое низкое напряжение, предоставляемое сетями, которые могут использоваться в данном изобретении, составляет 1500 В постоянного тока или иногда 3000 В постоянного тока, то здесь должен быть сделан выбор для подачи электроэнергии к тяговым двигателям каждой моторной тележки от выхода электронного блока подачи инвертированной мощности, связанного с источником 1500 В постоянного тока или связанного с источником 3000 В постоянного тока, в соответствии с назначением (как вариант, может быть использован один блок на тяговый двигатель). Дополнительное оборудование, например вспомогательные двигатели, должно быть подключено к источнику 380 В, 3 фазы, также следует сделать выбор для обеспечения вспомогательного силового оборудования, включая статический преобразователь, выдающий указанное напряжение, а также 72 В постоянного тока для аккумуляторных батарей от источника постоянного тока 1500 В или от источника постоянного тока 3000 В или от источника какого-либо другого напряжения.

Предполагая, что требуется эксплуатировать состав при постоянном токе напряжением 1500 В и при 50 Гц однофазном переменном токе напряжением 25000 В, предусмотрен понижающий трансформатор, соединенный с источником переменного тока напряжением 25000 В первичной обмоткой, каждая вторичная обмотка обеспечивает силовое соединение однофазного развязывающего устройства, подающего напряжение в 1500 В постоянного тока к инвертору и к статическому преобразователю, упомянутым выше.

Предпочтительно однофазное развязывающее устройство, обеспечивающее силовое соединение, объединить в электронный блок подачи мощности в инверторе.

Если требуется эксплуатировать состав при постоянном токе напряжением 1500 В и постоянном токе напряжением 3000 В, предусмотрены электронный блок подачи мощности, статический преобразователь постоянного тока напряжением 1500 В и преобразователь постоянного тока напряжением 3000 В.

Если требуется эксплуатировать состав при однофазном переменном токе напряжением 15000 В, 16 2/3 Гц, то тот же самый трансформатор можно использовать, что и при 50 Гц и 25000 В переменного тока при условии, что это позволяет конструкция трансформатора и при наличии соответствующих отводов.

Обеспечивается соответствующая коммутация для выбора необходимых цепей при каждом изменении сети подачи электроэнергии.

Вдобавок к оборудованию, которое было описано выше, в каждом составе имеются различные шкафы, в которых размещены электрические компоненты, а также электронные компоненты, например низковольтные шкафы и шкафы с электроникой, к которым должен иметь доступ машинист, поэтому эти шкафы размещают в кабине машиниста, также имеется по меньшей мере один резервный шкаф для низковольтного оборудования; помимо этого имеются отдельные воздушные кондиционеры для кабин и отделений для пассажиров. По крайней мере один автоматический выключатель цепи постоянного тока используется для отключения источника электроэнергии от инверторов в случае забросов тока или напряжения. Блоки компрессоров со встроенными двигателями, которые были упомянуты, совместно с ресиверами для рабочей жидкости обеспечивают ее подачу под давлением к различным устройствам, например к тормозам и цилиндрам для открывания и закрывания дверей и т.п.

Если нет возможности возвращать электроэнергию в сеть при торможении, то реостатные тормозные устройства могут диссипировать неиспользованную электроэнергию.

Как было отмечено, минимальная конфигурация состава по данному изобретению состоит из двух модулей, т.е. вагонов. Для стандартизации производства модулей и распределения нагрузок количество пассажиров в этих двух вагонах одинаковое, также между этими двумя вагонами распределяется оборудование, причем ведущие оси менее нагружены по сравнению с несущими осями, насколько это возможно, с учетом других ограничений, связанных с правильным распределением масс в каждом вагоне и в каждом составе.

Также, как было указано, некоторое оборудование поставляется по отдельному заказу, в частности определенное электрооборудование; это факультативное оборудование, устанавливаемое по требованию транспортных ведомств и относящееся к составам с двумя значениями напряжения в сети, насколько это возможно размещают в местах, где можно разместить пассажиров, поэтому при отказе от такого оборудования можно обеспечить дополнительные места для пассажиров. Оборудование небольшой высоты преимущественно размещают в отсеках в крыше частей модулей, в которых места для пассажиров не занимают два уровня друг над другом, т.е. вблизи конечных частей модулей, приблизительно над тележками, оставаясь в рамках стандартизированных правил по размещению нагрузки. Как было отмечено, приоритетными условиями при выборе мест для размещения некоторых позиций оборудования являются ограничения по длине соединений (электрических или гидравлических).

Центральная часть модулей в основном занята креслами для пассажиров на верхнем и нижнем ярусах. На верхних ярусах всех модулей одного и того же состава имеется одинаковое количество мест для пассажиров; с другой стороны, при одной и той же конструкции корпуса можно производить модули различных типов, например модули для регионального использования, предоставляя в этом случае приблизительно пятьдесят мест на верхнем ярусе, а также модули для городского пользования, предоставляя при этом приблизительно на двадцать мест больше на верхнем ярусе путем соответствующего расположения кресел, поскольку требования по комфорту менее строгие для коротких городских маршрутов. За счет небольших отличий в расположении кресел в региональных и городских модулях разница в количестве пассажиров между верхним ярусом и остальной частью модуля больше для региональных модулей, чем для городских модулей, поскольку большее количество пассажиров можно разместить в концевых зонах региональных модулей на уровне между верхним и нижним ярусами; причиной для этого является тот факт, что двери в городских модулях размещают ближе к концам по сравнению с региональными вагонами, поскольку в региональных вагонах при относительно низких платформах доступ к вагону затруднен дверями поверх корпуса, как это делается возможным при большой высоте платформы на городских станциях, это позволяет делать в городских модулях более длинные непрерывные отделения для пассажиров как на верхнем ярусе, так и на нижнем ярусе.

Схема регионального состава, состоящего из двух вагонов 1, 2, соединенных съемным сцепным средством, далее будет описана со ссылками на фиг.1А и 1В. В таком составе моторные тележки 10 располагаются ближе к концам состава, а несущие тележки 11 располагаются ближе к центральной части состава. В каждом конце состава имеется место для кабины 12 машиниста, которая располагается приблизительно над моторной тележкой консольно от шасси вагона и в которой расположено все оборудование, обязательное для кабины, а именно воздушный кондиционер кабины 13, низковольтный шкаф 14, шкаф для электроники 15, а также шкаф для инструмента 16. В отсеках в крыше вагона над моторной тележкой расположено реостатное тормозное устройство 17, воздушный кондиционер 18 для отделений для пассажиров, причем для эффективного кондиционирования воздуха каждый модуль оснащается двумя воздушными кондиционерами 18, расположенными у соответствующих концов верхнего яруса, и в соответствии с настоящим изобретением имеется отдельное относительно тяжелое оборудование, а именно электронный блок 19 подачи электроэнергии, который совместно с тяговыми двигателями образует тяговое оборудование тележки; блок управления 20 этим оборудованием находится в кабине; таким образом, большинство элементов "тяговой" группы сосредоточено вблизи кабины. Относительно главной продольной вертикальной плоскости состава низковольтный шкаф 14 и шкаф для электроники 15 размещаются на одной боковой стороне кабины, а шкаф для инструмента 16 и блок управления 20 электронным устройством подачи электроэнергии к тяговому оборудованию расположены на другой боковой стороне; такое размещение оставляет свободным пространство в центральной части, которое может понадобиться для двери, ведущей в отделение для пассажиров.

В противоположность этому концевые зоны, обращенные друг к другу, двух вагонов 1, 2 не идентичны между собой, поскольку оборудование распределяется по всему составу, а не между вагонами.

Таким образом, один вагон имеет на крыше, у конца, удаленного от кабины, т. е. приблизительно над несущей тележкой, устройство (пантограф) 21, соединяющий состав с воздушной сетью энергопитания; в шкафах или отсеках в вагоне 1 размещены дроссель 22, низковольтное оборудование 23 и аккумуляторные батареи 24, установленные на одной боковой стороне вагона, а трансформатор 25 на 25000 В и автоматический выключатель 26 линии постоянного тока установлены на другой боковой стороне вагона; имеется центральный проход из одного вагона в другой. Следовательно, в этих шкафах или отсеках размещается большая часть оборудования, входящего в "электрическую силовую" группу. Как было отмечено, в отсеке в крыше вагона установлен воздушный кондиционер 18 для отделений для пассажиров. Оборудование, размещенное у этого конца, может быть более тяжелым, чем у другого конца вагона, поскольку тележка у этого конца более легкая, т.к. она является несущей тележкой. Следует отметить, что кресла для пассажиров размещаются рядом со шкафами на промежуточном уровне между нижним ярусом и верхним ярусом. Таким образом, если некоторое оборудование, например трансформатор на 25000 В (позиция 25), отсутствует, когда имеется состав с питанием с одним значением напряжения 1500 В или 3000 В, то соответствующее пространство может быть занято дополнительными креслами для пассажиров.

В концевой зоне другого вагона 2 напротив кабины в отсеках размещаются выдвижные узлы или шкафы в зависимости от их габаритных размеров, блок управления 27 со статическим преобразователем с одной стороны центрального прохода, а компрессор со встроенным электродвигателем 28 и накопитель 29 размещаются с другой стороны прохода, т.е. большинство элементов группы "пневматической энергии" размещается здесь рядом с пассажирскими креслами; в отсеках в крыше помещаются статический преобразователь 30, образующий часть оборудования для подачи дополнительной электроэнергии, и, конечно, воздушный кондиционер 18 для отделения для пассажиров.

В городском варианте реостатные тормозные устройства 17 не используются, что облегчает нагрузку, действующую на более тяжелые моторные тележки 10.

Далее будет описана схема состава, состоящего из трех региональных вагонов, соединенных съемным сцепным устройством, как это показано на фиг.2А и 2В. Такой состав получается вводом дополнительного двухярусного вагона 3 (с промежуточным уровнем) между двумя крайними двухярусными вагонами 1, 2. Здесь дополнительный вагон 3 имеет моторную тележку 10 и несущую тележку 11, причем эта несущая тележка примыкает к несущей тележке 11 концевого вагона 1, который снабжен пантографом 21.

Для облегчения преобразования двухвагонного состава в трехвагонный состав оба концевых вагона 1, 2 выбирают одинаковыми за исключением одной модификации одного из двух вагонов, в частности, с целью уменьшить длины соединений. Точнее, статический преобразователь 30, который является частью вспомогательного силового оборудования и который размещался в отсеке крыши одного из концевых вагонов, переводят в отсек крыши дополнительного вагона 3, расположенный приблизительно над несущей тележкой, а его блок управления 27 переносят в отсек вагона 3 под преобразователем; в этом конце данного вагона устанавливают кресла на промежуточном уровне. В противоположном конце дополнительного вагона 3 над моторной тележкой 10 также имеются кресла на промежуточном уровне, поскольку электронный блок подачи энергии 19 моторной тележки располагается в отсеке в крыше вагона вместе с соответствующим реостатным тормозным устройством 17; таким образом, только блок управления 20 электронным блоком подачи электроэнергии располагается в отсеке вагона 3 близко к креслам. Также два воздушных кондиционера 18 расположены в отсеках крыши, один приблизительно над несущей тележкой 11, а другой приблизительно над моторной тележкой 10.

В городском варианте в дополнительном вагоне 3 имеется такое же оборудование после трансформирования концевого вагона с учетом того, что моторная тележка 10 также удерживает низковольтный шкаф; некоторые кресла можно также заменить туалетами, например кресла, расположенные приблизительно над моторной тележкой.

Далее будет описана схема регионального состава, состоящего из четырех вагонов, соединенных съемным сцепным устройством, как это показано на фиг.3А и 3В. Такой состав получается вводом дополнительного двухярусного вагона 4 между дополнительным вагоном 3, показанным на фиг.2, и концевым вагоном 2, который был модифицирован при создании трехвагонного состава.

Здесь дополнительный вагон 4 имеет моторную тележку 10, примыкающую к моторной тележке дополнительного вагона 3, как показано на фиг.2, и несущую тележку 11, примыкающую к несущей тележке концевого вагона 2, который был ранее модифицирован; однако этот концевой вагон еще модифицирован по сравнению с трехвагонным составом, помещая статический преобразователь 30 в отсеке в крыше, как это имеет место в составе, состоящем из двух вагонов 1, 2, поскольку дополнительный вагон 4 включает устройство 21, связанное с воздушной контактной сетью и расположенное приблизительно над несущей тележкой 11; однако в дополнительном вагоне 3 остается смонтированный на крыше статический преобразователь 30, поскольку он расположен рядом с устройством 21, соединенным с воздушной контактной сетью и расположенным на крыше другого концевого вагона 1, шкаф с низковольтным оборудованием 23 дополнительно устанавливают вблизи блока управления 20 приблизительно над моторной тележкой; как уже было отмечено, блок управления 20 можно поместить в отсеке, встроенном в низковольтный шкаф; на соответствующих противоположных сторонах центрального прохода и приблизительно над несущей тележкой 11 дополнительного вагона 4, как над несущей тележкой 11 другого концевого вагона 1, расположены дроссель 22, низковольтный шкаф 23 и аккумуляторная батарея 24 на одной стороне, а трансформатор 25 на 25000 В и автоматический выключатель 26 сети постоянного тока на другой стороне; также, если имеется пространство, свободное от оборудования, которое поставляется по заказу, то его можно заполнить креслами на промежуточном уровне. Электронный блок 19 подачи питания к тяговым двигателям и реостатное тормозное устройство 17 помещаются в отсеках в крыше приблизительно над моторной тележкой 10, а в вагоне, на соответствующих противоположных сторонах центрального прохода располагаются низковольтный шкаф 23, а также блок управления 20 электронного блока подачи электроэнергии и сиденья на одной стороне, а также пассажирские кресла на другой стороне. Также имеются воздушные кондиционеры 18 для отделения для пассажиров, расположенные в отсеке крыши приблизительно над каждой тележкой 10, 11.

В городском варианте, как было упомянуто выше, реостатные тормозные устройства 17 отсутствуют наряду с большинством кресел в концевых зонах, поскольку в городских вагонах концевые зоны укорочены.

Далее будет описана схема регионального состава, состоящего из пяти вагонов, соединенных съемным сцепным устройством, как это показано на фиг.4А и 4В. Такой состав получается вводом модуля, представляющего собой еще один вагон 5 между дополнительным вагоном 3 и вагоном 4, которые были представлены на фиг.3А и 3В.

Здесь вагон 5 имеет две несущие тележки 11, но их наличие незначительно "нагружает" состав, который был первоначально составлен из четырех вагонов с 50% электроприводом. В таком случае, когда моторная тележка отсутствует, вагон содержит воздушный кондиционер 18, расположенный в отсеке в крыше, приблизительно над каждой тележкой 11; пассажирские кресла расположены внутри вагона 5 в каждой его концевой части.

Это же относится и к городскому варианту.

Можно составить поезда из множества сцепленных составов с помощью съемного сцепного средства, как это было описано; для экономии и упрощения можно использовать в пределе два сцепленных состава, используя единственный состав, можно образовать поезд, содержащий от двух до пяти модулей, используя два состава, можно составить поезд, состоящий из четырех - десяти модулей.

Каждый вагон 1, 2, 3, 4 моторизован или имеет привод на 50%, т.е. он имеет моторную тележку 10 и несущую тележку 11, благодаря чему исключаются известные недостатки, присущие одному или двум моторизованным вагонам, которые образуют состав с избыточной мощностью, когда этот состав не имеет промежуточного вагона, и образуют состав с недостаточной мощностью, когда этот состав имеет несколько немоторизованных промежуточных вагонов; в противоположность этому образуется состав, который всегда имеет оптимальную мощность и который может принять дополнительный немоторизованный вагон 5 без каких-либо существенных проблем.

Конечно составы, которые были описаны, даны только в качестве примеров, но для приблизительно равномерного распределения тяговой мощности по длине каждого состава в соответствии с настоящим изобретением в нем должны выполняться ограничения относительно коэффициента тяговой мощности. Как уже было отмечено, коэффициент тяговой мощности вагона или группы вагонов определяется как отношение числа ведущих осей к суммарному числу осей в вагоне или в группе вагонов. В соответствии с настоящим изобретением при образовании состава отношение коэффициентов тяговой мощности любых групп из двух вагонов (либо соседних, либо нет) находится в конкретном диапазоне; точнее, согласно данному изобретению отношение между соответствующими коэффициентами тяговой мощности любых групп из двух вагонов выбирают не менее 1/3 и не более 3. Данное условие может быть приложено к составам из двух вагонов, отмечая при этом, что далее можно рассмотреть одну и ту же группу дважды идентично тому же самому коэффициенту тяговой мощности, поэтому отношение этих коэффициентов тяговой мощности равно 1, что соответствует случаю, когда состав образован в соответствии с фиг.1А и 1В, где два вагона имеют коэффициент тяговой мощности, равный 1/2. В том случае, когда составы соответствуют показанным на фиг. 2А и 2В, а также 3А и 3В, все вагоны имеют коэффициент тяговой мощности, равный 1/2, поэтому все группы из двух вагонов имеют коэффициент тяговой мощности, равный 1/2, а отношение коэффициентов тяговой мощности всегда равно 1. Для состава, показанного на фиг.4А и 4В, в котором имеется немоторизованный вагон, группы из двух вагонов имеют коэффициент тяговой мощности, равный либо 1/2, либо 1/4, в зависимости от вхождения в них немоторизованного вагона или нет; отношение коэффициентов тяговой мощности, следовательно, равно 1, рассматривая две группы, составленные из моторизованных вагонов, а также 2 или 1/2, рассматривая две группы, составленные различным образом, соответственно тому, содержится ли коэффициент тяговой мощности группы с более высокой моторизацией в числителе или в знаменателе значения коэффициента тяговой мощности. Следует отметить, что ограничение значений коэффициентов тяговой мощности 1/3 и 3 соответствует положению, в котором имеются два вагона, моторизованных на 50%, один немоторизованный вагон и один вагон, моторизованный на 100% (в качестве примера).

Составы и поезда всегда имеют мощность, которая меняется приблизительно пропорционально числу вагонов в них и, следовательно, их массе, в результате нет медленных составов (из-за недостатка мощности) или поездов, которые будут влиять на регулярность движения по рельсовому пути.

Модульная конструкция позволяет транспортному ведомству легко реагировать на изменения требований или запросов путем добавления дополнительного вагона 3, если это требуется, еще одного вагона 4 и, возможно, немоторизованного вагона 5, а также путем использования двух составов для создания поезда. Кроме этого, вместимость каждого состава можно увеличить путем добавления от одного до трех модулей 3, 4, 5, при этом нет необходимости удалить существующий модуль из состава по техническим причинам.

Такое конструктивное решение также позволяет транспортному ведомству модифицировать вагонный парк, если первоначально запросы были недооценены, путем продолжения использования вагонов 1, 2, 3, 4, 5, которыми оно владеет, а также сводя к минимуму первоначальные инвестиции транспортного ведомства, ожидающего роста среднесрочных платежей.

Затраты также снижаются за счет того, что одна и та же конструкция корпуса используется для всех вагонов одного поезда независимо от того, предназначен поезд для регионального или городского использования.

Поскольку составы не имеют конструкцию, представляющую собой сцепленные вагоны, которые должны быть автономными, вместо этого предлагается поездной комплект, который может содержать от двух до пяти модулей в данном примере, то нет лишнего оборудования в составах, включающих четыре или пять модулей, а имеющееся оборудование всегда используется оптимально.

Данная конструкция также обеспечивает регулярное распределение нагрузок на оси, при этом исключая перегрузку осей, рабочий режим которых очень близок к пределам, назначенным железнодорожной инфраструктурой, со всеми недостатками, присущими такой практике.

Также, поскольку большая часть оборудования, без которого можно обойтись в соответствии с указаниями транспортных ведомств, относящимися к специальным условиям эксплуатации, находится в зонах, где находятся люди, отказ от такого оборудования означает, что вместимость пассажиров можно увеличить. Тот факт, что большая часть обязательного оборудования находится в крыше модулей, означает, что максимальный объем можно зарезервировать для пассажирских отделений, причем такое преимущество выделяется в городском варианте обстоятельством, что двери находятся на верхней части корпуса.

И наконец, размещение оборудования в соответствии с его функциональным назначением или группой (тяговое действие, электроэнергия, пневматическая энергия) приводит к уменьшению длины связей, которые требуются для соединения друг с другом позиций оборудования, относящегося к одной и той же группе.

Однако данное изобретение конечно не ограничивается вариантами, которые были описаны и представлены выше, в его рамках можно рассмотреть другие варианты. В частности, пятый модуль состава может быть вагоном, моторизованным на 50%, аналогично другим четырем (коэффициент тяговой мощности равен 1), или даже одним из элементов какого-либо состава, в который уже входят по меньшей мере два концевых вагона, моторизованных на 50%, или немоторизованный или моторизованный на 100% вагон, который для случая с тремя модулями образует состав, моторизованный на 33% (коэффициент тяговой мощности находится в диапазоне от 1/2 до 2), или состав, моторизованный на 66% (коэффициент тяговой мощности находится в диапазоне от 2/3 до 3/2), соответственно; в этом отношении следует отметить, что в данном случае практически необходимо для каждого концевого вагона иметь пантограф над его несущей тележкой; также практически необходимо для вариантов с тремя значениями напряжения и с тремя вагонами иметь два пантографа, но в таком случае для центрального вагона желательно иметь дополнительный пантограф, расположенный над несущей тележкой.

Формула изобретения

1. Железнодорожный состав модульного типа, сформированный по меньшей мере из двух вагонов (1,2), имеющих два расположенных друг над другом уровня, включающих по меньшей мере одну тележку (10), в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось, по меньшей мере одну тележку (11), в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось, также имеющих оборудование, размещенное в составе, включая по меньшей мере один электронный блок подачи мощности (19), предназначенный для подвода тяговой мощности к одному или нескольким тяговым двигателям, по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности (22, 25), питающий электронный блок (19), по меньшей мере один дополнительный блок подачи мощности (30), питающий вспомогательное оборудование, а также по меньшей мере одно устройство (21), предназначенное для подключения к воздушной контактной сети, причем в данном составе коэффициент тяговой мощности вагона или группы вагонов определяется как отношение числа ведущих осей к суммарному числу осей вагона или группы вагонов, отличающийся тем, что по меньшей мере один вагон (1) включает одну тележку (10), в которой имеется по меньшей мере одна ведущая ось, и по меньшей мере одну тележку (11), в которой имеется по меньшей мере одна несущая ось, по меньшей мере одна тележка (11) состава, включающая по меньшей мере одну несущую ось, связана по меньшей мере с одним из упомянутых элементов оборудования, размещенного в составе (19; 22, 25; 30; 21) приблизительно над этой тележкой, а отношение между соответствующими коэффициентами тяговой мощности любых двух групп, составленных из двух вагонов состава, составляет не менее 1/3 и не более 3.

2. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна тележка (10), содержащая по меньшей мере одну ведущую ось, включает две ведущие оси.

3. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна тележка (11), содержащая по меньшей мере одну несущую ось, включает две несущие оси.

4. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один электронный блок подачи энергии (19) расположен приблизительно над тележкой (10), включающей по меньшей мере одну ведущую ось.

5. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один электронный блок подачи мощности (19) включает по меньшей мере один инвертор и расположен в крыше вагона.

6. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что реостатная тормозная система (17) расположена приблизительно над по меньшей мере одной тележкой (10), включающей по меньшей мере одну ведущую ось.

7. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один блок подачи мощности (22, 25; 30) расположен приблизительно над тележкой (11), включающей по меньшей мере одну несущую ось.

8. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности включает по меньшей мере один электрический трансформатор (25).

9. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один блок подачи тяговой мощности включает по меньшей мере один дроссель (22).

10. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна тележка (11), включающая по меньшей мере одну несущую ось, связана по меньшей мере с одним блоком подачи мощности (22, 25; 30) и одним устройством (21), предназначенным для подключения к воздушной контактной сети и расположенным приблизительно над этой тележкой.

11. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один введенный в него вагон (3, 4), имеющий два расположенных друг над другом уровня и расположенный между двумя концевыми вагонами (1, 2), а упомянутый введенный вагон (3, 4) включает тележку (10), содержащую по меньшей мере одну ведущую ось, а также тележку (11), содержащую по меньшей мере одну несущую ось.

12. Железнодорожный состав по п.11, отличающийся тем, что тележка (10), включающая по меньшей мере одну ведущую ось, по меньшей мере одного введенного вагона (3, 4), содержит две ведущие оси.

13. Железнодорожный состав по п.11, отличающийся тем, что тележка (11), включающая по меньшей мере одну несущую ось, по меньшей мере одного введенного вагона (3, 4), содержит две несущие оси.

14. Железнодорожный состав по п.11, отличающийся тем, что содержит другой введенный вагон (5), имеющий два расположенных друг над другом уровня и размещенный между двумя вагонами, а также включающий две несущие тележки (11).

15. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что содержит введенный вагон с двумя расположенными друг над другом уровнями и размещенный между двумя концевыми вагонами (1, 2), включающий две тележки, одна из которых имеет две ведущие оси, а другая тележка имеет по меньшей мере одну ведущую ось.

16. Железнодорожный состав по п.1, отличающийся тем, что содержит введенный вагон с двумя расположенными друг над другом уровнями и размещенный между двумя концевыми вагонами (1, 2), включающий две тележки, одна из которых имеет две несущие оси, а другая тележка имеет по меньшей мере одну несущую ось.

17. Железнодорожный поезд, отличающийся тем, что включает по меньшей мере два состава по пп.1-16, соединенные съемным сцепным устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4