Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства



Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства
Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства
Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства
Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства
B60L1/00 - Электрооборудование транспортных средств с электротягой; магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств; электродинамические тормозные системы для транспортных средств вообще (электромеханические сцепные устройства транспортных средств B60D 1/62; электрические отопительные устройства для транспортных средств B60H; расположение или монтаж электрических силовых установок B60K 1/00; расположение или монтаж трансмиссий с электрической передачей на транспортных средствах B60K 17/12,B60K 17/14; приводы вспомогательных устройств для транспортных средств B60K 25/00 ; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средств вообще B60Q; система управления тормозами транспортных средств

Владельцы патента RU 2637837:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Группа изобретений относится к подаче электроэнергии к оборудованию транспортных средств с электротягой. Устройство для эксплуатации потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства выполнено с возможностью работы от произведенной в процессе торможения электроэнергии. Устройство для эксплуатации содержит блок управления для регулирования работы потребителя в двух рабочих режимах. Первый рабочий режим предназначен для работы потребителя в первой рабочей фазе во время фазы торможения. Второй рабочий режим предназначен для работы потребителя во второй рабочей фазе во время предшествующей фазе торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, чтобы его рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была ниже, чем в первом. Устройство для эксплуатации содержит блок, предназначенный для выбора параметра инициирования второй рабочей фазы в зависимости от параметра фазы торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, что при переходе в первый рабочий режим изменяет пороговое значение регулярного параметра для повышения нагрузки. Технический результат заключается в более эффективном потреблении энергии, производимой в процессе торможения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к устройству для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства, работающего от электроэнергии, получаемой в процессе торможения рельсового транспортного средства, и включающего блок управления функционированием потребителя, по меньшей мере, в двух рабочих режимах, причем первый рабочий режим предназначен для функционирования потребителя в фазе торможения рельсового транспортного средства, второй рабочий режим предназначен для функционирования потребителя в предшествующей фазе торможения фазе движения рельсового транспортного средства, а блок управления предназначен для управления потребителем в первом и во втором рабочем режиме таким образом, чтобы рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была ниже, чем в первом рабочем режиме.

Превращение кинетической энергии в электрическую в процессе торможения рельсового транспортного средства давно известно. Обычно производимую тяговыми двигателями, действующими в качестве генераторов, энергию направляют обратно в линию электропитания пути и/или превращают в тормозных сопротивлениях в тепловую энергию. Последний вариант используют, когда линия электропитания пути не может принять всю генераторную тормозную энергию. В этом случае превращение в тепловую энергию приводит к ее потери. В рельсовых транспортных средствах, эксплуатируемых на неэлектрофицированных путях, тормозную энергию вынужденно направляют в тормозные сопротивления.

Из DE 4416107 А1 известно рельсовое транспортное средство, в котором климатическую установку эксплуатируют только во время фазы торможения. Во время тяговой фазы или инерционной фазы установку кондиционирования внутреннего пространства транспортного средства отключают, кроме тех случаев, когда температура в помещениях сильно отклоняется от заданной, комфортной температуры.

Временной промежуток, когда климатическая установка не получает мощность, определен длительностью предшествующей процессу торможения тяговой фазы и/или инерционной фазы. Если временной промежуток слишком длинный, то перед началом процесса торможения вследствие большого отклонения температуры внутри помещения от необходимой комфортной температуры возможно включение климатической установки. При этом установка получает электроэнергию до момента наличия энергии торможения. Поэтому с началом процесса торможения расход электроэнергии климатической установки значительно ниже производимой энергии торможения и избыток энергии в тормозных сопротивлениях необходимо ликвидировать. При самых неблагоприятных условиях необходимую комфортную температуру в помещениях транспортного средства можно снова обеспечить во время эксплуатации климатической установки во время тяговой или инерционной фазы, за счет чего отпадает необходимость в потреблении климатической установкой энергии при данном процессе торможения.

В основе изобретения лежит задача создать устройство для эксплуатации потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства согласно родовому понятию, которое более эффективно задействует энергию, производимую в процессе торможения.

Для этого предложено наличие в устройстве блока, предназначенного для выбора, по меньшей мере, одного параметра инициирования второй рабочей фазы в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра фазы торможения. Это обеспечивает возможность более эффективного с точки зрения использования доступной энергии торможения управления потреблением мощности потребителем электроэнергии в зависимости от различных фаз движения рельсового транспортного средства. В отличие от обычного технического решения, при котором вторую рабочую фазу потребителя строго в автоматическом режиме запускает тяговая фаза и инерционная фаза рельсового транспортного средства, за счет чего продолжительность второй рабочей фазы определяет главным образом продолжительность соответствующей тяговой и инерционной фазы, предложенное устройство обеспечивает, в частности, возможность выбора параметра инициации второй рабочей фазы предпочтительно в соответствии с последующей фазой торможения для эффективного потребления мощности во время этой фазы торможения.

Устройство рассчитано, в частности, на эксплуатацию потребителя электроэнергии, выполненного в виде климатической установки. Как правило, рабочая нагрузка климатической установки рельсового транспортного средства, образованной одним или несколькими кондиционерами, составляет до более 50% доступной мощности бортовой электросети. В этом случае предложенное устройство обеспечивает особенно эффективное использование доступной энергии торможения.

Устройство рассчитано также, в частности, на эксплуатацию потребителя, выполненного в виде зарядного устройства накопителя энергии. Например, работа этого потребителя во второй рабочей фазе второго рабочего режима - режима поддержания процесса зарядки или режима разрядки - и в первой рабочей фазе первого рабочего режима - режима зарядки - обеспечивает зарядку соответствующего накопителя энергии, по возможности, доступной энергией торможения.

Возможны также и другие варианты выполнения потребителя в виде холодильной установки для охлаждения компонентов приводной системы рельсового транспортного средства или в виде пневмокомпрессора.

Выбор блоком параметра инициирования происходит предпочтительно в автоматическом режиме в целях обеспечения высокого комфорта машиниста. Универсальность применения предложенной функции может обеспечить также возможность включения и выключения блока рабочим персоналом транспортного средства.

Выбор, по меньшей мере, одного параметра инициации второй рабочей фазы происходит предпочтительно в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра запланированной фазы торможения. Под понятием «запланированной» фазой торможения необходимо понимать фазу движения рельсового транспортного средства на участке пути, параметры которой можно определить на основе заранее - т.е. до достижения участка торможения - известных данных. Эти данные получают, в частности, на основе статистических и/или динамических параметров, зафиксированных во время движения на участке пути, на котором присутствует участок торможения.

Под понятием «параметр инициирования» второй рабочей фазы необходимо понимать параметр, определяющий начало второй рабочей фазы. Параметр инициирования предназначен, в частности, для определения события, для начала которого инициируют вторую рабочую фазу. Альтернативно параметром инициирования может быть время инициирования. Блок определяет параметр инициирования предпочтительно на основе, по меньшей мере, одного параметра фазы торможения, например на основе времени начала фазы торможения, продолжительности фазы торможения, местоположения на участке пути для начала заданного для торможения участка, протяженности назначенного для торможения участка и/или мощности торможения в фазе торможения.

Необходимую для эксплуатации потребителя электроэнергию предоставляет предпочтительно блок электропитания рельсового транспортного средства, в котором происходит накопление энергии торможения от тяговых двигателей. В частности, блок электропитания образован промежуточным контуром, к которому подключен блок энергоснабжения для потребителя электроэнергии. Блок энергоснабжения предназначен, в частности, для обеспечения на языке специалистов «бортовой сети», к которой подключен потребитель.

Под понятием «рабочей нагрузки» потребителя электроэнергии в рабочем режиме необходимо понимать, в частности, максимально получаемую в этом рабочем режиме за счет действий блока управления мощность или постоянную, получаемую на соответствующей фазе мощность, или мощность, усредненную по продолжительности соответствующей рабочей фазы.

В указанном первом альтернативном варианте под понятием рабочей нагрузки потребителя электроэнергии в рабочем режиме следует понимать максимальную получаемую мощность. В этом случае блок управления выполняет функцию блока распределения мощности, обеспечивающего потребителя электроэнергии во втором рабочем режиме более низкой рабочей нагрузкой, чем в первом рабочем режиме.

В указанном втором альтернативном варианте под понятием рабочей нагрузки потребителя электроэнергии в рабочем режиме следует понимать постоянную, получаемую на соответствующей фазе мощность. Это характерно, в частности, для потребителя электроэнергии с заданными каскадами мощности. В этом случае блок управления во втором рабочем режиме работает на более низк5ом каскаде мощности, чем в первом рабочем режиме.

В указанном последнем альтернативном варианте под понятием рабочей нагрузки следует понимать мощность, усредненную по продолжительности соответствующей рабочей фазы. При этом понятие «продолжительности» соответствует временному промежутку между инициированием второй рабочей фазы и началом фазы торможения. Для первого рабочего режима понятие «продолжительность» соответствует первой рабочей фазе, в частности, по меньшей мере, протяженности фазы торможения, в которой произведенная энергия торможения покрывает, по меньшей мере, значительную долю, в частности, по меньшей мере, 50%, потребности энергоснабжения бортовой сети.

Рабочая нагрузка потребителя во втором рабочем режиме предпочтительно значительно ниже, чем в первом рабочем режиме. Под этим, в частности, следует понимать, что рабочая нагрузка во втором рабочем режиме составляет максимум 50%, предпочтительно максимум 25% и особенно предпочтительно максимум 10% рабочей нагрузки в первом рабочем режиме. Работой потребителя можно управлять таким образом, что во втором рабочем режиме он не будет получать электроэнергию. В этом случае понятие «рабочая нагрузка» соответствует мощности 0 Вт. С помощью системы управления потребителем можно, например, при переходе во второй рабочий режим отключить потребитель или поддержать уже существующее состояние отключения. Значительное различие между рабочими нагрузками первого и второго рабочего режима можно, в частности, обеспечить за счет соответствия рабочей нагрузки в первом рабочем режиме максимальной мощности, потребляемой потребителем.

Под понятием «предназначен» следует понимать, в частности, специальные расчет, оборудование и\или программирование. Блок, в частности, может быть образован вычислительным устройством с, по меньшей мере, одним модулем программного обеспечения для выполнения предложенного по данному изобретению приема.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предложено, чтобы параметром инициирования второй рабочей фазы было местоположение на отрезке пути, причем устройство включает аппаратуру фиксирования местоположения, предназначенную для определения фактического местоположения рельсового транспортного средства на отрезке пути. Это обеспечивает простой и быстрый выбор параметра инициирования, а также простой и быстрый запуск второй рабочей фазы за счет определения блоком местоположения на отрезке пути для начала второй рабочей фазы на основе просто более доступных статистических и\или динамических данных заданного для фазы торможения отрезка пути и сравнения зафиксированного фактического местоположения рельсового транспортного средства на отрезке пути с этим местоположением. Под понятием «местоположение на отрезке пути» следует понимать, в частности, определенное положение рельсового транспортного средства на заданном для прохождения и включающем участок торможения отрезке пути.

Предпочтительно, по меньшей мере, одним параметром инициирования первой рабочей фазы служит сигнал торможения. Этот сигнал торможения предназначен предпочтительно для координирования смены второй рабочей фазы на первую рабочую фазу потребителя с началом фазы торможения. Блок, в частности, может предотвратить выбор параметра для завершения второй рабочей фазы. Сигналом торможения может быть выработанный системой управления сигнал для начала процесса торможения тормозной системой рельсового транспортного средства или сигнал, инициируемый началом процесса торможения.

Блок предназначен предпочтительно для учитывания при выборе параметра инициирования минимальной для второй рабочей фазы и\или максимальной для второй рабочей фазы продолжительности. При выборе параметра инициирования второй рабочей фазы особенно предпочтительно, чтобы продолжительность второй рабочей фазы не превышала заданную максимальную продолжительность. Это обеспечивает предотвращение отрицательного воздействия работы потребителя во второй рабочей фазе на другое оборудование рельсового транспортного средства, и/или на комфорт пассажиров, которое является следствием слишком долгой работы потребителя со сниженной рабочей нагрузкой. Выбор минимальной продолжительности обеспечивает для эффективного использования энергии торможения предпочтительную расходуемую мощность потребителя с началом фазы торможения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предложена функция блока для выбора, по меньшей мере, одного параметра инициирования второй рабочей фазы на основе данных системы помощи машинисту. Предпочтительно для выбора параметра инициирования используют данные существующей системы, что экономит место и детали для отдельного интерфейса данных. В частности, современные рельсовые транспортные средства выполнены с возможностью простого их оснащения функционалом блока. Под понятием « система помощи машинисту» следует, в частности, понимать систему для выработки, по меньшей мере, одной модели оптимизирования и, по меньшей мере, одной ходовой рекомендации машинисту на основе статистических и/или динамических данных участка пути в качестве входного параметра модели оптимизирования и/или для выработки сигнала управления для, по меньшей мере, полуавтоматической системы управления рельсовым транспортным средством. Система помощи машинисту образована оборудованием рельсового транспортного средства и/или наземным оборудованием, программно синхронизированным с бортовым оборудованием рельсового т транспортного средства.

В одном из вариантов осуществления изобретения предложен блок для выбора, по меньшей мере, одного параметра инициирования второй рабочей фазы на основе данных системы управления транспортным средством на участке пути.

При этом для выбора параметра инициирования предпочтительно используют данные существующей системы, чтобы сэкономить место и детали для отдельного интерфейса блока. Под понятием «система управления транспортным средством на участке пути» следует понимать систему, предназначенную для вырабатывания сигнала управления для, по меньшей мере, полуавтоматической системы управления рельсовым транспортным средством на основе данных сигнального оборудования участка пути.

Для предназначения блока управления, в частности, для управления регулярной эксплуатацией потребителя на основе, по меньшей мере, одного порогового значения регулярного параметра предложена функция блока управления для изменения порогового значения повышения рабочей нагрузки при переходе в первый рабочий режим. Это обеспечивает возможность беспрепятственного повышения рабочей нагрузки в первом рабочем режиме.

В этой связи предложено выполнение потребителя в виде климатической установки с наличием блока управления для изменения порогового значения комфортной температуры. Относительно режима обогрева или охлаждения климатической установки комфортную температуру во втором рабочем режиме устанавливают ниже или выше, чем в первом рабочем режиме.

Кроме этого потребителем может быть установка охлаждения, по меньшей мере, одного компонента приводной системы, например трансформатора, выпрямителя, тягового двигателя и т.п.рельсового транспортного средства, причем регулярной величиной служит температурный параметр регулируемой температуры компонента приводной системы. Потребитель может быть также пневмокомпрессором, причем регулярной величиной служит параметр давления сжатого воздуха, производимого пневмокомпрессором. В другом возможном варианте выполнения потребителя в виде зарядного устройства накопителя энергии регулярной величиной служит параметр состояния зарядки накопителя энергии или параметр процесса зарядки зарядного устройства накопителя энергии.

Также предложено, чтобы блок управления во втором рабочем режиме поддерживал рабочее состояние потребителя без потребления мощности. Это обеспечивает особенно высокую экономию энергии. В этом случае блок управления с началом второго рабочего режима обеспечивает выключение или поддержание выключенного состояния потребителя.

В основу изобретения положен также способ эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства, работающего от электроэнергии, получаемой от процесса торможения рельсового транспортного средства, причем потребитель работает в первой рабочей фазе во время фазы торможения рельсового транспортного средства по первому рабочему режиму, а во второй рабочей фазе во время предшествующей фазе торможения фазы движения работает по второму рабочему режиму и им управляют таким образом, что рабочая нагрузка во втором рабочем режиме меньше рабочей нагрузки в первом рабочем режиме.

Предложен выбор, по меньшей мере, одного параметра инициирования второй рабочей фазы в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра фазы торможения. Это обеспечивает относительно использования доступной энергии торможения возможность эффективного управления потреблением мощности потребителем электроэнергии в зависимости от различных фаз движения рельсового транспортного средства. Другие предпочтительные эффекты предложенного способа раскрыты выше в описании устройства.

Вариант осуществления изобретения раскрыт на основе чертежей, на которых представлено следующее:

Фигура 1: схема боковой проекции рельсового транспортного средства,

Фигура 2: электрическая схема рельсового транспортного средства по Фиг. 1 с механизмом приводной системы и подключенным к бортовой сети потребителем,

Фигуры 3-5: варианты движения, при которых рельсовое транспортное средство проходит участок торможения,

Фигура 6: схема системы управления потребителем в зависимости от данных участка пути,

Фигура 7: диаграмма температуры внутри помещения и рабочей нагрузки выполненного в виде климатической установки потребителя как временная функция.

На Фиг. 1 показана схема боковой проекции рельсового транспортного средства 10, выполненного в виде моторного вагона. В рассмотренном варианте осуществления изобретения рельсовое транспортное средство 10 получает электроэнергию, в частности, от путевой сети электропитания 12, выполненной в виде воздушной контактной линии. В других вариантах осуществления изобретения рельсовое транспортное средство 10 получает электроэнергию от наземного шинопровода или на неэлектрофицированных участках от генератора и/или накопителя энергии.

Рельсовое транспортное средство 10 включает комплект ведущих осей 14. В рассматриваемом примере варианта выполнения для каждой пары ведущих осей 14, расположенных, в частности, на одной ведущей моторной тележке, выполнен отдельный приводной механизм 16.

Рельсовое транспортное средство 10 включает также потребители электроэнергии (с 18.1 до 18.5), выполненные в виде климатической установки, зарядного устройства аккумулятора, пневмокомпрессора, установки охлаждения приводных механизмов или вентилятора.

На Фиг. 2 схематично показана электрическая схема рельсового транспортного средства 10 по Фиг. 1. Вышеназванные приводные механизмы 16 по Фиг. 1 включают электродвигатели 20 и блок электропитания 22, снабжающие электродвигатели 20 электрической мощностью и выполненный, в частности, в виде приводного инвертора. Блок электропитания 22, как известно, получает электроэнергию из промежуточного контура 24 постоянного тока, преобразуя постоянное напряжение промежуточного контура 24 в переменный электроток для двигателей 20 в соответствии с производимой ими мощностью. Промежуточный контур 24 постоянного тока, в частности в тяговом режиме рельсового транспортного средства 10, запитан от путевой сети электроснабжения 12 через токоприемник 26, трансформатор 28 и входной делитель 30, выпрямляющий, в частности, электрическое напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора 28.

Кроме этого в электросхеме показаны потребители электроэнергии 18.1-18.5 по Фиг. 1. Эти потребители электроэнергии 18 запитаны электротоком также от промежуточного контура 24 постоянного тока через т.н. бортовую сеть 32. Это обеспечивает блок электропитания 34, производящий однофазный или трехфазный переменный ток из постоянного напряжения промежуточного контура 24 постоянного тока. Специалисты называют блок электропитания 24 и «преобразователем собственных нужд». В альтернативном, не показанном варианте выполнения блок электропитания 34 получает электроэнергию непосредственно от обмотки низшего напряжения трансформатора 28.

Изображение бортовой сети 32 и блока электропитания 34 на Фиг. 2 сильно упрощено. Блок электропитания 34 включает несколько преобразователей собственных нужд, каждый из которых обеспечивает соответствующее каждому отдельному типу потребителя напряжение (например, постоянное напряжение, однофазный или трехфазный переменный ток, переменное напряжение вариативной частоты).

В вышеназванном тяговом режиме рельсового транспортного средства 10 электроэнергия поступает из промежуточного контура 24 постоянного тока через блок электропитания 22 в двигатели 20, передающие приводной момент на ведущие оси 14.

В режиме торможения рельсового транспортного средства 10 двигатели 20, выполняющие при этом функцию генераторов, преобразуют кинетическую энергию рельсового транспортного средства 10 в электрическую энергию. Эту энергию подают через блок электропитания 22 в промежуточный контур 24 постоянного тока. По меньшей мере, часть этой энергии предназначена для эксплуатации подключенных к бортовой сети 32 потребителей электроэнергии 18 во время процесса торможения рельсового транспортного средства 10. Возникающий при этом энерготок схематически показан на Фиг. 2 стрелками. Альтернативно или в дополнение к этому часть производимой двигателями 20 энергии направляют обратно в путевую сеть электроснабжения 12 и/или в не показанные здесь тормозные сопротивления, преобразующие ее в тепловую энергию.

На Фиг. 3 показан отрезок пути 36, проходимый рельсовым транспортным средством 10. Отрезок пути 36 и движущееся по нему рельсовое транспортное средство 10 изображены упрощенно схематически. Прохождение определенного отрезка пути характеризуют общие или местные параметры, известные заранее, т.е., по меньшей мере, с момента достижения соответствующего отрезка пути или места. Пройденный отрезок пути 36 включает, по меньшей мере, одну остановку согласно конечной цели пути или несколько остановок в зависимости от конечной цели пути и промежуточных станций. Такая остановка 38, например вокзал, схематически показана на Фиг. 3. Этой остановке 38 соответствует участок торможения 40 на отрезке 36, причем рельсовое транспортное средство 10 при прохождении участка торможения 40 тормозит с определенной скорости до полной остановки.

Другим, известным заранее параметром отрезка 36 служит наличие определенного участка отрезка, на котором движение следует осуществлять с уменьшенной скоростью. Это показано на Фигуре 4, на которой изображен такой участок 42 отрезка пути. На этом участке отрезка 36 присутствует участок торможения 44, причем рельсовое транспортное средство 10 при движении по участку торможения 44 снижает определенную скорость до предписанной на участке 42 отрезка пути скорости.

На Фиг. 5 показан пример применения изобретения, при котором динамические условия отрезка 36 предписывают остановку или снижение скорости. Это происходит посредством сигнального устройства 46, которое динамическими сигналами (например, световыми) индицирует определенный способ движения («Остановка» или «движение с небольшой скоростью»). Этому динамическому правилу соответствует участок торможения 48 отрезка 36, причем рельсовое транспортное средство 10 при прохождении участка торможения 44 снижает скорость с определенного показателя до полной остановки или переходит на пониженную предписанную скорость вместе срабатывания сигнального устройства 46.

В показанных на Фигурах 3 и 4 примерах применения изобретения место остановки 38 или наличие отрезка пути 42 известны уже до выезда из начальной точки пути, т.е. они являются «статистическими» параметрами отрезки пути 36. Соответственно, местоположение начала участка торможения 40 или 44 и/или его протяженность определяют до выезда из начальной точки пути. Например, их закладывают в описание отрезка пути. Во время движения по отрезку 36 могут быть обозначены дополнительная остановка 38 или временный отрезок пути 42, на котором предписана сниженная скорость. Эти параметры обозначают как «динамические» параметры отрезка 36. Необходимость учитывать эти изменения передают во время движения в виде автоматической локомотивной сигнализации от центрального поста управления на рельсовое транспортное средство 10, в частности, по установленному между ЦПУ и приемопередающей станцией 50 радиоканалу (см. Фиг. 1). Если отрезок 36 оборудован системой воздействия на транспортное средство, то на рельсовое транспортное средство 10 через эту систему передают альтернативную информацию о дополнительной остановке 38 или о временном участке 42.

В показанном на Фигуре 5 примере применения изобретения отрезок 36 оборудован такой системой 52 воздействия на транспортное средство, изображенной схематически пунктирной линией. Эта система, как известно, воздействует на систему управления рельсового транспортного средства 10, которая для взаимодействия с системой 52 воздействия на транспортное средство отрезка 36 соединена приемопередающей станцией 54 рельсового транспортного средства 10.

На основе вышеназванных статистических и/или динамических параметров отрезка 36 планируют фазу торможения рельсового транспортного средства 10, соответствующую участку торможения 40, 44 или 48. Понятие «планируемой» фазы торможения основано на данных, известных, по меньшей мере, со времени до начала соответствующего участка или до достижения точки отрезка 36.

Система управления эксплуатацией потребителя 18 электроэнергии во время движения рельсового транспортного средства 10 по отрезку 36 показана на примере Фигуры 6. Эта система управления описана, в частности, на примере потребителя 18.1, выполненного в виде климатической установки.

Для управления эксплуатацией потребителя 18.1 используют блок управления 56, рассчитанный на работу соответствующего потребителя 18.1, по меньшей мере, в двух рабочих режимах. Рабочие режимы соответствуют различным рабочим фазам потребителя 18.1.

Первая рабочая фаза проходит во время фазы торможения рельсового транспортного средства 10. О начале фазы торможения сигнализирует устройство управления 58 рельсового транспортного средства 10 сигналом торможения, формируемым для начала процесса торможения. Сигнал торможения служит при этом параметром инициирования первой рабочей фазы потребителя 18.1, т.е. начало первой рабочей фазы согласовано с началом фазы торможения. На основе этого параметра инициирования осуществляют инициирование соответствующего первой рабочей фазе первого рабочего режима, при которой в блоке управления 56 запускают при наличии сигнала торможения переключение на первый рабочий режим. Для этого блок управления 56 функционально связан с устройством управления 58.

В рассматриваемом варианте выполнения блок управления 56 выполнен локально предназначенным потребителю 18.1 блоком и физически независимым от более высокого уровня устройства управления 58. В другом варианте выполнения блок управления 56 выполнен конструктивно как составная часть системы более высокого уровня, предназначенной для нужд потребителя 18, например, как составная часть устройства управления 58.

В показанных на Фиг. 3-5 примерах применения изобретения фаза торможения и соответственно эксплуатация потребителя 18.1 электроэнергии осуществляют в первом рабочем режиме, когда рельсовое транспортное средство 10 проходит участок торможения 40, 44 или 48.

Блок управления 56 рассчитан на второй рабочим режим, предназначенный для второй рабочей фазы потребителя 18.1. Эту вторую рабочую фазу осуществляют во время предшествующей фазе торможения фазы движения рельсового транспортного средства 10, которая может быть тяговой фазой или инерционной фазой. Как описано выше, управление рельсовым транспортным средством 10 основано в отношении фазы торможения на данных, известных заранее, т.е., по меньшей мере, с временной точки перед достижением соответствующего участка или точки пути. Эти данные обеспечивают известность параметров фазы торможения, например, по меньшей мере, местоположение на отрезке пути, в котором начинается соответствующий участок торможения и\или протяженность этого участка торможения, сила торможения и т.п. Местоположение на участке пути для начала фазы торможения обозначено на Фиг. 3-5 ссылкой "В".

Если данные параметров фазы торможения известны, например параметр "В", то вторая рабочая фаза потребителя 18.1, предшествующая фазе торможения, может быть соотнесена с фазой торможения в качестве ранней фазы. Соотнесение второй рабочей фазы с фазой торможения осуществляют с помощью блока 60. При таком соотнесении блок 60 выбирает, по меньшей мере, один параметр инициирования второй рабочей фазы на основе, по меньшей мере, одного параметра фазы торможения. Блок 60 выполнен в рассматриваемом примере осуществления изобретения как составная часть устройства управления 58. В альтернативном варианте его выполняют физически независимым от устройства управления 58. В рассматриваемом варианте выполнения на основе параметра В выбирают параметр инициирования V таким образом, чтобы вторая рабочая фаза имела определенную длительность. Эта длительность учитывает, например и опционально, в качестве второго параметра фазы торможения производимую в ней силу торможения. Таким образом длительность второй рабочей фазы соотносят с расчетной энергией торможения, производимой в фазе торможения.

Данные устройства управления 58 для фазы торможения и, тем самым, для выбора параметра инициирования второй рабочей фазы закладывают в показанный схематично блок обработки данных 62, с которым функционально соединен блок 60. В особом варианте осуществления изобретения блок обработки данных 62 выполнен как составная часть устройства управления 58. В зависимости от фактического применения изобретения блок обработки данных 62 предоставляет данные различными способами.

Данные предоставляются, в частности, на основе вышеназванных статистических параметров отрезка 36. Эти данные, например данные «журнала отрезка пути», загружают перед отправлением рельсового транспортного средства 10 на отрезок 36 из базы данных в блок обработки данных 62 или их загружают в блок обработки данных 62 на постоянной основе.

Что касается динамических параметров отрезка 36, передаваемых во время движения по отрезку, то стационарные центры управления передают данные фазы торможения на приемо-передающую станцию 50. Альтернативно или дополнительно данные получает взаимодействующая с системой воздействия на транспортное средство 52 приемное устройство 54. Для такой передачи данных блок обработки данных 62 функционально соединен непосредственно или опосредованно с приемо-передающей станцией 50 или с приемным устройством 54.

Блок обработки данных 62 может быть выполнен как составная часть системы помощи машинисту 64 (на Фигуре показана пунктирной линией) рельсового транспортного средства 10. Это обеспечивает функцию выработки рекомендаций относительно характера движения для машиниста и/или команд управления для устройства управления 58 на основе статистических и/или динамических параметров отрезка 36.

В представленном варианте осуществления изобретения, в котором блок обработки данных 62 выполнен как составная часть системы помощи машинисту 64, а блок 60 выполнен для соотнесения второй рабочей фазы потребителя 18.1 как составная часть устройства управления 58, блок 60 является обычным рабочим процессором устройства управления 58, предназначенным для осуществления описанной функции в сочетании с работой потребителя 18.1 и оборудованным программным модулем. Этим можно простым образом и без структурных изменений дополнительно оборудовать существующее транспортное средство, оснащенной системой помощи машинисту.

В рассматриваемом варианте выполнения параметр инициирования, выбранный блоком 60, соответствует второй рабочей фазе местоположения на отрезке пути для начала ранней фазы при прохождении отрезка 36. Параметр инициирования в виде местоположения на участке пути обозначен на Фиг. 3-5 ссылкой "V". Рельсовое транспортное средство 10 оборудовано устройством 66 фиксирования местоположения, которое фиксирует фактическое местоположение рельсового транспортного средства 10 на отрезке 36. Фактическое местоположение I фиксирует, по меньшей мере, момент достижения рельсовым транспортным средством 10 запланированного параметра инициирования V. Устройство 66 фиксирования местоположения предназначено, например, для приема импульса определения местоположения локатора спутников (в частности, сигналов GPS). Возможны и другие варианты выполнения устройства 66 фиксирования местоположения для выработки путевых сигналов.

Потребитель 18.1 электроэнергии эксплуатируют во время второй рабочей фазы в отличающемся от первого рабочего режима втором рабочем режиме. Переключение во второй рабочий режим происходит при наличии параметра инициирования V второй рабочей фазы, т.е. в данном варианте выполнения при достижении рельсовым транспортным средством 10 соответствующего местоположения. Для этого устройство управления 58 соединено с устройством 666 фиксирования местоположения. При наличии соответствия между фактическим местоположением на отрезке пути и параметром инициирования V его фиксирует устройство управления 58, которое запускает блок управления 56 на начало второго рабочего режима.

В первом и во втором рабочем режиме потребитель 18.1 эксплуатируют таким образом, чтобы его рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была значительно ниже, чем в первом рабочем режиме. Это обеспечивают различные приемы. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения блок управления 56 содержит функцию управления мощностью, с помощью которой для работы во втором рабочем режиме предписанную потребителю 18.1 электроэнергии максимальную мощность снижают или глушат в отличие от работы в первом рабочем режиме.

В одном из вариантов осуществления изобретения блок управления 56 поддерживает у потребителя 18.1 электроэнергии во второй рабочей фазе состояние без получения мощности. Например, при переключении во второй рабочий режим блок управления 56 отключает потребителя 18.1 или поддерживает его в ранее отключенном состоянии.

В рассматриваемом варианте выполнения потребителя 18.1 в виде кондиционера блок управления 56 предназначен для управления регулярной работой потребителя 18.1 на основе, по меньшей мере, одного порогового значения температурного параметра. При переходе в первый рабочий режим потребитель 18.1 работает за счет этого с более высокой нагрузкой, чем во втором рабочем режиме. Чтобы блок управления 56 изменил пороговое значение. В режиме обогрева пороговое значение, соответствующее комфортной температуре внутри транспортного средства, повышают при переходе в первый рабочий режим. В режиме охлаждения пороговое значение понижают (см., в частности, Фиг. 7).

С началом фазы торможения сигналом торможения устройства управления 58, как описано выше, происходит переключение в первый рабочий режим. При этом потребитель 18.1 целенаправленно получает более высокую мощность. Для этого отменяют заданное во втором рабочем режиме снижение нагрузки или повышают заданную для потребителя 18.1 максимальную нагрузку. Если потребитель 18.1 во втором рабочем режиме был выключен, то его снова включают при переходе в первый рабочий режим. Если для работы во втором рабочем режиме было задано пороговое значение для снижения получаемой мощности, то при переходе в первый рабочий режим его изменяют таким образом, чтобы повысить получаемую мощность, предпочтительно до максимального значения. Если, например, работающий на охлаждение потребитель 18.1 во втором рабочем режиме работает с повышенным пороговым значением температуры, то его снижают для повышения холодопроизводительности (см. Фиг. 7).

На Фиг. 7 обобщенно показана эксплуатация потребителя 18.1 электроэнергии в первой и во второй рабочей фазе. Показаны две диаграммы. На верхней диаграмме фактическая температура Т внутри транспортного средства (показана пунктиром и заданная комфортная температура показаны как функция времени. На нижней диаграмме показана рабочая нагрузка потребителя 18.1 как функция времени.

На временной оси показаны две временные точки t(V) и t(B), которые соответствуют моменту достижения рельсовым транспортным средством 10 местоположения или параметра инициирования V и началу фазы торможения. Во временном промежутке [t(V), t(B)] потребитель 18.1 работает во второй рабочей фазе ВР2. С момента t(B), т.е. во время фазы торможения, потребитель 18.1 работает в первой рабочей фазе ВР1.

Изображение соотнесено с работой потребителя 18.1 в режиме охлаждения. К моменту t(V), т.е. к началу второй рабочей фазы ВР2, блок управления 56 изменяет комфортную температуру с действовавшего до этого порогового значения SW1 на более высокое пороговое значение SW2. Это обеспечивает поддержание потребителя 18.1, который с достижением комфортной температуры SW1 был ужу выключен, в выключенном состоянии. Значение L2 рабочей нагрузки во второй рабочей фазе составляет соответственно L2=0.

К моменту t(B) происходит начало фазы торможения и соответственно первой рабочей фазы ВР1 потребителя 18.1. При этом комфортную температуру изменяют с порогового значения SW2 на более низкое пороговое значение SW1. Температура внутри транспортного средства, возросшая во время второй рабочей фазы ВР2, выше порогового значения SW1, поэтому потребитель 18.1 включают. Значение L1 рабочей нагрузки в первой рабочей фазе составляет соответственно L1>L2.

Изменение комфортной температуры с SW1 на SW2 с началом второй рабочей фазы может быть предотвращено, чтобы потребитель 18.1 перед началом фазы торможения, а именно во временном промежутке [t(V), t(B)], определяемом параметром инициирования V, получал мощность, а получение мощности было согласовано предпочтительно с началом фазы торможения. Параметр инициирования V выбирают таким образом, чтобы временной промежуток [t(V), t(B)], т.е. продолжительность второй рабочей фазы ВР2, не превышал заданную заранее продолжительность для предотвращения слишком большого возрастания температуры Т внутри транспортного средства. Максимальная продолжительность может составлять, например, 5 минут. Кроме этого заранее задают минимальную продолжительность второй рабочей фазы ВР2, равную, например, 1 минуте. Параметр инициирования V выбирают таким образом, чтобы продолжительность второй рабочей фазы не превышала этот показатель.

Предпочтительно комфортную температуру изменяют в пределах ±2°С.

Приведенное выше описание относится к потребителю 18.1, выполненному в виде кондиционера. Это описание соответственно применимо и для остальных потребителей 18.2-18.5.

1. Устройство для эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя (18.1) электроэнергии рельсового транспортного средства (10), выполненного с возможностью работы от произведенной в процессе торможения рельсового транспортного средства (10) электроэнергии, включающее блок (56) управления для управления работой потребителя (18.1), по меньшей мере, в двух рабочих режимах, причем

- первый рабочий режим предназначен для работы потребителя (18.1) в первой рабочей фазе (ВР1) во время фазы торможения рельсового транспортного средства (10),

- второй рабочий режим предназначен для работы потребителя (18.1) во второй рабочей фазе (ВР2) во время предшествующей фазе торможения фазы движения рельсового транспортного средства (10) и

- блок (56) управления предназначен для управления работой потребителя (18.1) в первой и второй рабочих фазах таким образом, чтобы его рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была ниже, чем в первом рабочем режиме, и

- блок (60), предназначенный для выбора, по меньшей мере, одного параметра (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра (В) фазы торможения,

отличающееся тем, что

- блок (56) управления предназначен для управления регулярной работой потребителя (18.1) на основе, по меньшей мере, одного порогового значения (SW1, SW2) регулярного параметра (Т) и при переходе в первый рабочий режим для изменения порогового значения (SW1, SW2) для повышения рабочей нагрузки (L1, L2).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параметром (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) служит заданное местоположение на отрезке пути, причем выполнено устройство (66) фиксирования местоположения, предназначенное для определения фактического местоположения (I) на отрезке пути рельсового транспортного средства (10).

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одним параметром инициирования первой рабочей фазы (ВР1) служит сигнал торможения.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что блок (60) предназначен для учитывания при выборе параметра (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) минимальной, а второй рабочей фазы (ВР2) максимальной продолжительности.

5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что блок (60) предназначен для выбора, по меньшей мере, одного параметра (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) на основе данных системы (64) помощи машинисту.

6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что блок (60) предназначен для выбора, по меньшей мере, одного параметра (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) на основе данных системы (52) воздействия на транспортное средство.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что потребитель (18.1) выполнен в виде кондиционера, причем блок (56) управления предназначен для изменения порогового значения (SW1, SW2) комфортной температуры.

8. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что блок (56) управления предназначен во втором рабочем режиме для поддержания потребителя (18.1) в рабочем режиме без получения мощности.

9. Рельсовое транспортное средство, по меньшей мере, с одним потребителем (18.1-18.5) электроэнергии и с устройством по любому из пп. 1-8.

10. Способ эксплуатации, по меньшей мере, одного потребителя (18.1) электроэнергии рельсового транспортного средства (10), выполненного с возможностью работы от произведенной в процессе торможения рельсового транспортного средства (10) электроэнергии, при котором

- потребитель (18.1) в первой рабочей фазе (ВР1) во время фазы торможения рельсового транспортного средства (10) эксплуатируют в первом рабочем режиме,

- потребитель (18.1) во второй рабочей фазе (ВР1) во время предшествующей фазе торможения фазы движения рельсового транспортного средства (10) эксплуатируют во втором рабочем режиме и

- управление потребителем (18.1) осуществляют с помощью блока (56) управления таким образом, чтобы его рабочая нагрузка (L2) во втором рабочем режиме была ниже рабочей нагрузки (L1) в первом рабочем режиме, и

- по меньшей мере, один параметр (V) инициирования второй рабочей фазы (ВР2) выбирают в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра (В) фазы торможения,

отличающееся тем, что

- с помощью блока (56) управления управляют регулярной работой потребителя (18.1) на основе, по меньшей мере, одного порогового значения (SW1, SW2) регулярного параметра (Т) и при переходе в первый рабочий режим изменяют пороговое значение (SW1, SW2) для повышения рабочей нагрузки (L1, L2).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к области транспортных средств с электродвигателями переменного тока. В силовой установке транспортного средства содержится вспомогательный источник питания, который подключается к схеме промежуточного звена главного модуля преобразования.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для перезапуска вращающейся машины переменного тока. .

Изобретение относится к тяговой цепи под напряжением, содержащей шины питания электровоза. .

Изобретение относится к транспорту и позволяет повысить надежность и улучшить маневренность. .

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в многодвигательном асинхронном автономном электроприводе тяговых средств и обеспечивает повышение КПД.

Изобретение относится к электроэнергетическим системам судов. Способ управления торможением и реверсом гребных электродвигателей заключается в поочередном рекуперативном торможении двигателей судна.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при изготовлении транспортных средств, станков или устройств бытовой техники.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и, в частности, к тормозной системе колесных и гусеничных транспортных средств. .

Изобретение относится к устройствам управления транспортными средствами с электроприводом. .

Изобретение относится к электропитанию вспомогательного оборудования транспортных средств с электротягой. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит конденсаторы, которые присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд, первому входу блока управления контактором и к первому выходному зажиму системы электропитания.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства заключается в том, что в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор.

Группа изобретений относится к подаче электроэнергии к оборудованию транспортных средств с электротягой. Устройство для эксплуатации потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства выполнено с возможностью работы от произведенной в процессе торможения электроэнергии. Устройство для эксплуатации содержит блок управления для регулирования работы потребителя в двух рабочих режимах. Первый рабочий режим предназначен для работы потребителя в первой рабочей фазе во время фазы торможения. Второй рабочий режим предназначен для работы потребителя во второй рабочей фазе во время предшествующей фазе торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, чтобы его рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была ниже, чем в первом. Устройство для эксплуатации содержит блок, предназначенный для выбора параметра инициирования второй рабочей фазы в зависимости от параметра фазы торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, что при переходе в первый рабочий режим изменяет пороговое значение регулярного параметра для повышения нагрузки. Технический результат заключается в более эффективном потреблении энергии, производимой в процессе торможения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх