ES2260137T3 - Vehiculo automotor sobre rail con sistema de alimentacion de energia. - Google Patents

Abstract

Vehículo automotor sobre raíl con un módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) y eventualmente con otros módulos de alimentación de energía, tales como un módulo con motor de combustión, Powerpacks Diesel (10) o un módulo de célula de combustible (31), que están situados sobre el techo del vehículo, que tienen interfaces iguales con el tramo de accionamiento siguiente a través de un circuito intermedio de tensión continua (1), y que presentan unas dimensiones de conexión y dimensiones mecánicas en gran medida similares, de manera que exista la posibilidad de intercambio o transformación con poco trabajo, de diferentes clases de módulos de alimentación de energía, sin tener que efectuar una transformación compleja del vehículo, caracterizado porque sobre el módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) está situado el elemento de alta tensión del pantógrafo (21), y porque el módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) 5 lleva un transformador de frecuencia intermedia (24) de masa reducida, en el cual se genera por medio de un convertidor de alta tensión en el lado del primario (22, 23) del transformador 24 una frecuencia intermedia, gracias a lo cual el transformador de frecuencia intermedia (24) está realizado con un peso y un volumen notablemente reducido en comparación con transformadores convencionales de 15 kV/16, 7 Hz ó 25 kV/50 Hz, y porque al transformador de frecuencia intermedia (24) va conectado por el secundario un regulador de cuatro cuadrantes (25), adaptado a la frecuencia de transmisión más alta.

Description

Vehículo automotor sobre raíl con sistema de alimentación de energía.

La invención se refiere a un vehículo automotor sobre raíl con sistema de alimentación de energía conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Salvo pocas excepciones, la mayoría de los trenes automotores para ferrocarriles de ancho normal llevan sus componentes de accionamiento esenciales, tales como el motor diesel o los transformadores y convertidores, bajo el piso. Una versión conocida se describe en eb-Elektrische Bahnen 97 (1999), número 5, pág. 171-177. Debido a la tendencia hacia vehículos de piso bajo, para facilitar mejor el acceso al vehículo a los pasajeros, y en particular a las personas de movilidad limitada, en algunos pocos vehículos se han alojado sobre el techo los componentes esenciales del accionamiento. En el tren automotor NINA (Schwelzer Eisenbahn-Revue 1999, nº 1, pág. 19-36), van montados sobre techo, por ejemplo los transformadores y convertidores.

Por la Revista Técnica "Elektrische Bahnen, 98 (2000), págs. 279 a 289" se conoce otro vehículo sobre raíl con la disposición de los componentes de accionamiento sobre el techo del vehículo, para poder satisfacer los requisitos de las empresas de transporte que piden vehículos de piso bajo. Está representado un tren automotor de seis unidades, que en su equipamiento básico lleva un accionamiento diesel-eléctrico con un conjunto de cuatro máquinas de combustión interna con sus correspondientes generadores (Powerpacks Diesel). Una variante representada con módulo de alimentación de energía por línea de contacto para régimen puro de catenaria, se puede realizar sustituyendo los dos Powerpacks Diesel de los dos vagones extremos, y suprimiendo los restantes Powerpacks Diesel. En otra variante representada se propone un régimen de funcionamiento híbrido (opcionalmente con régimen diesel y eléctrico). En esta modalidad de funcionamiento, se ha de sustituir un Powerpack Diesel por un módulo de alimentación de corriente de línea de contacto. Los Powerpacks Diesel se proponen como módulos fácilmente intercambiables sobre un bastidor de soporte. En el lugar de un Powerpack Diesel se ha de instalar un módulo de alimentación de energía para línea de contacto. No está representado y queda sin resolver la forma en que se ha de incorporar el alto peso y volumen de un módulo de alimentación de energía para línea de contacto, especialmente debido al peso de un transformador convencional para la alta tensión de la catenaria, en el reducido espacio de instalación en el lugar del Powerpack Diesel en el vehículo, y como resolverlo con respecto al cálculo estático. También la acometida de la alta tensión al módulo de alimentación de energía de línea de contacto a través de un pantógrafo solamente se indica en principio, y deberá resolverse teniendo en cuenta la forma de construcción del módulo.

Por la patente DE 198 19 094 A1 se conoce un sistema de vehículo sobre raíl, que para formar un tren, presenta en forma de construcción modular, bogíes de enlace y unidades de alimentación, unidades de mando y unidades de transporte que se puede colocar sobre éstos. El bogie de enlace separable lleva por lo menos una unidad eléctrica de accionamiento/frenado. Las unidades de alimentación dispuestas entre dos unidades de transporte contienen las instalaciones necesarias tales como pantógrafo, transformador y rectificador para la toma de corriente desde una catenaria. Las interfaces de todas las unidades son uniformes y realizadas de tal manera que resulte posible sustituir las unidades de forma rápida y sencilla. No está previsto el funcionamiento con máquinas de combustión interna o un régimen híbrido. Con respecto a la disposición de las instalaciones en el interior de la unidad de alimentación no se propone nada concreto.

La invención tiene como objetivo desarrollar un sistema de vehículo que elimine los defectos antes citados y que mejore para los vehículos motores sobre raíl una adaptación o transformación de las instalaciones de alimentación de energía por parte del vehículo, de poca complejidad.

Este objetivo se resuelve por medio del vehículo motor sobre raíl caracterizado en la reivindicación 1.

Mediante el nuevo sistema de vehículo y los correspondientes componentes se crea un carácter modular en la alimentación de energía que presenta las siguientes ventajas:

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En el curso de su fabricación, el tren automotor se puede equipar, bien con una alimentación de energía a base de un motor de combustión (motor diesel), para trayectos que no tengan línea de contacto eléctrica, para régimen con línea de contacto eléctrica o con nuevos sistemas innovadores de alimentación de energía, como por ejemplo con célula de combustible. La parte esencial del vehículo sigue siendo la misma y por lo tanto se reducen los costes de fabricación y mantenimiento.

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Mediante interfaces sensiblemente iguales se puede transformar un vehículo con un trabajo relativamente reducido y en pocas horas o días, pasando de un sistema de alimentación de energía a otro (por ejemplo de un automotor diesel a un automotor para línea de contacto eléctrica, y viceversa).

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Gracias al carácter modular, existe asimismo la posibilidad de lo que se llama vehículos motores híbridos, con los cuales se tiene la posibilidad de un funcionamiento por ejemplo con motor de combustión, como también en régimen de línea de contacto eléctrica.

La invención se describe a continuación con mayor detalle sirviéndose de ejemplos de realización y haciendo referencia al dibujo. Las Figuras muestran:

Fig. 1 una representación esquemática de un vehículo motor sobre raíl con tres instalaciones diferentes de alimentación de energía (Powerpacks Diesel, régimen de catenaria y célula de combustible);

Fig. 2 una representación esquemática de un vehículo motor sobre raíl con cuatro Powerpacks Diesel; esta disposición no constituye un ejemplo de realización de la invención;

Fig. 3 una representación esquemática de una realización del vehículo motor sobre raíl con dos módulos de alimentación de energía de línea de contacto;

Fig. 4 una representación esquemática de una realización de vehículo motor sobre raíl como vehículo híbrido, con un módulo de alimentación de energía de línea de contacto y tres Powerpacks Diesel, y

Fig. 5 una representación esquemática de un módulo de alimentación de energía de línea de contacto.

El carácter modular resulta posible por el hecho de que en el vehículo accionado por motor de combustión (en este caso un vehículo diesel) se elige una transmisión eléctrica de la potencia de manera que el circuito intermedio de tensión continua 1 puede servir también como interfaz para otras instalaciones de alimentación de energía (Fig. 1).

El sistema de accionamiento diesel-eléctrico se compone en detalle de un motor diesel 11, un generador 12, un rectificador 13, un circuito intermedio de tensión continua 1, un ondulador 2, motores de tracción 3, un regulador de frenada 4 y una resistencia de freno 5. El motor diesel 11, el generador 12 y el rectificador 13 forman, con algunos componentes auxiliares, lo que se llama el Powerpack Diesel. Mediante el regulador de frenada 4 y la resistencia de freno 5 se tiene la posibilidad de conseguir una frenada regeneradora sin desgaste.

En caso de régimen de línea de contacto eléctrica, la alimentación de energía 20 se compone tradicionalmente de un transformador 24, que reduce la alta tensión de 15 kV/16,7 Hz ó 25 kV/50 Hz a una tensión de aprox. 1000 V. Sigue a continuación un regulador de cuatro cuadrantes 25, que rectifica la corriente alterna.

Una realización ventajosa de la invención es el empleo de un nuevo tipo de alimentación de energía 20, de masa reducida, para el régimen de línea de contacto. En este caso, el transformador 24 no es atravesado por un flujo alterno de 16,7 Hz ó 50 Hz, sino que con un convertidor de alta tensión 22, 23 en el lado del primario se genera en el transformador 24 una frecuencia intermedia, de manera que se reduce notablemente el peso y el volumen del transformador. Por el lado del secundario es necesario adaptar el regulador de cuatro cuadrantes 25 a esta frecuencia de transmisión más alta.

Mediante el empleo de este sistema de alimentación de energía 20 de masa reducida cabe la posibilidad de una nueva disposición de los componentes de alta tensión, de manera que se forma un módulo de alimentación de energía 20 (Fig. 5) que es semejante al Powerpack Diesel del vehículo diesel en cuanto a dimensiones de conexión, dimensiones generales y en los interfaces. De este modo se aprovechan de modo especialmente ventajoso los objetivos de la invención.

Sobre la carcasa de la alimentación de energía 20 de masa reducida se integran en particular los componentes usuales de alta tensión, por ejemplo el pantógrafo 21, el descargador de sobretensiones 26, el transformador de la tensión superior 27 y el interruptor general al vacío con el sistema de puesta a tierra 28.

Otra posibilidad de solución según la Fig. 4 permite emplear también sistemas innovadores de alimentación de energía 30, tales como la célula de combustible 31, que como interfaz con el circuito intermedio de tensión continua (1) puede llevar un regulador de tensión continua (32).

Claims (1)

1. Vehículo automotor sobre raíl con un módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) y eventualmente con otros módulos de alimentación de energía, tales como un módulo con motor de combustión, Powerpacks Diesel (10) o un módulo de célula de combustible (31), que están situados sobre el techo del vehículo, que tienen interfaces iguales con el tramo de accionamiento siguiente a través de un circuito intermedio de tensión continua (1), y que presentan unas dimensiones de conexión y dimensiones mecánicas en gran medida similares, de manera que exista la posibilidad de intercambio o transformación con poco trabajo, de diferentes clases de módulos de alimentación de energía, sin tener que efectuar una transformación compleja del vehículo, caracterizado porque sobre el módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) está situado el elemento de alta tensión del pantógrafo (21), y porque el módulo de alimentación de energía por línea de contacto (20) lleva un transformador de frecuencia intermedia (24) de masa reducida, en el cual se genera por medio de un convertidor de alta tensión en el lado del primario (22, 23) del transformador 24 una frecuencia intermedia, gracias a lo cual el transformador de frecuencia intermedia (24) está realizado con un peso y un volumen notablemente reducido en comparación con transformadores convencionales de 15 kV/16,7 Hz ó 25 kV/50 Hz, y porque al transformador de frecuencia intermedia (24) va conectado por el secundario un regulador de cuatro cuadrantes (25), adaptado a la frecuencia de transmisión más alta.