CN103950452A - 多功能火车车厢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火车车厢，它和传统的火车车厢具有本质上的区别，它是一种具有，发电，节能，刹车，功能的车厢，火车要采用再生制动时，是通过牵引机车的工作使列车保持，高速，恒速，行驶，然后用多功能车厢上的发电机和把电动机转变成发电机，共同进行再生制动，再生制动产生的电，通过多功能车厢上的受电弓回馈给电网，为其它牵引机车提供电源。如果列车运行在上坡最大坡度路面时，它可以通过电动机工作为机车增加功率，保障火车正常运行。当列车运行在平路时，它可以让多功能车厢上的电动机全部停止工作，只用牵引机车工作，就能保障火车正常运行。

Description

多功能火车车厢

技术领域

本发明涉及一种火车车厢，它和传统的火车车厢具有本质上的区别，它是一种具有，发电，节能，刹车，功能的车厢，对提高火车运输效率增加经济效益有重大作用。

背景技术

火车再生制动技术，在火车的刹车中应用已经非常广泛，它最大的优势是能够把火车在坡度路面行驶时产生的势能转化成电能，然后通过输电线反馈给电网。

由于我国东西部之间有超过5000米以上的巨大落差，随着铁路建设的不断发展，铁路坡度路面的里程会越来越长，这将会成为一个巨大的可再生能源，如果我们通过再生制动技术，把火车在大坡度路面产生的势能全部转化成电能，国家每年将会获得大量电能。

火车在大坡度路面行驶时会产生自动加速，如果在20‰的大坡度路面上(1秒就会自动加速0，69公里)，这给火车的安全行驶造成了重大隐患，可是采用再生制动技术后，列车就能以高速度在长大下坡道上，安全，恒速，运行.可是这样的刹车方式存在一个缺陷，就是在雨雪天气，车轮和轨道会出现滑湿，如果牵引电动机功率过大，转化成发电机后制动力就会过大，在这种情况下进行再生制动时，车轮会产生滑行和蠕动，长期工作后车轮会成(多边型)造成机车走行时产生震动，导致齿轮箱，油压减震器等部件过早损坏。

我们知道火车在运行时，轨道有3种形式，上坡，平路，下坡。现在火车在上坡路面行驶时机车需要的功率最大，由于现在铁路上(机车功率)的配置，全部是按照列车能够在全线路上，坡度最大时能够正常行驶设计的，这样的设计为实现机车的节能制造了障碍因为：

(1)火车在平路行驶时机车需要的功率较小，因此用现在配置的机车功率，在平路行驶时会出现大量的空载耗能，造成能源浪费。

(2)火车在下坡路面行驶时不但不用耗能，而且还要利用刹车控制火车产生的自动加速，这时机车的空载耗能更大。

(3)由于火车存在上述问题，所以现在再生制动技术在大坡度路面使用还不普及，传统的气动刹车还占据主导地位，造成把大量可以转化成电能的势能，都通过刹车转化成热能白白的浪费掉了，同时由于配置的机车功率太大造成了火车在，平路和下坡路面行驶时出现了大量的空载耗能，因此我们必须尽快通过技术创新彻底解决上述问题。

发明内容

使用多功能火车车厢必须具备的条件包括：

路面长度超过30公里，轨道坡度在6‰以上时，要把牵引机车供电电网和路面回收电网，在坡度路面的最高点和坡度路面的最低点，用绝缘材料断开，同时必须保障火车上的受电弓要能在2个电网线之间顺利运行，火车在大坡度路面行驶时要用大型电池组为牵引机车供电，保障列车正常行驶，然后用多功能车厢车轴上的发电机和把车厢车轴上的电动机转变成发电机进行再生制动，再生制动发出的电通过多功能车厢上的受电弓，送到坡度路面上的回收电网线，再通过输电线送到配电站为用电单位供电。

多功能车厢底面是平板上面放集装箱，卸下集装箱，再装上新集装箱时必须是满载，要保证多功能车厢的总重量不变。

车厢有4个车轴，其中用2个车轴每个带1台发电机，另外2个车轴每个带1台电动机，每台电动机和发电机的功率必须在250kw以下，电动机，发电机，转向架的安装位置必须(统筹设计)不能出现在工作中相互干扰的情况。

多功能车厢车底下面，迎风面安装喇叭口型的集风装置，上口要尽量大，下口要尽量小，下口和输风管的上口连接，输风管下口用绝缘和耐高温材料制成长方形，里面安装升温电阻器，出风口要安装在靠近主动轮的地方，在允许的情况下尽量靠近轨道，一节多功能车厢上安装8个集风装置。

列车在上坡路面行驶时，车厢车轴上的电动机要为牵引机车增加功率。

在路面长度30公里以上，轨道坡度在6‰以上时，要采用再生制动，这时要在大坡度路面的顶部和底部把电网线和回收电网线断开，同时机车受电弓要脱离回收电网线，采用大功率电池组为牵引机车供电，同时要把车厢再生制动产生的电，通过多功能车厢上的受电弓送到回收电网，在通过电线送到配电站。配置多功能火车车厢必须经过严格的计算，例如：一列50节的列车，牵引机车的功率是5000kw，如果列车在10‰的大坡度路面进行再生制动时需要10000kw发电机产生的阻力，能够和坡度路面产生的势能达到平衡，因此由于一节多功能车厢是(250×4＝1000)kw，那么通过计算(1000kw×10＝10000kw)那么列车需要增加10节多功能车厢，然后利用车厢上的发电机和把车厢上的电动机转变成发电机，进行再生制动，再生制动发出的电，经过车厢上的受电弓送到回收电网线，在通过输电线送到配电站，这样就完成了把势能全部转化成电能的工作。

同样一列50节的列车牵引机车的功率是5000kw，如果在20‰的大坡度路面进行再生制动时需要20000kw发电机产生的阻力，(1000kw×20＝20000kw)那么列车需要增加20节多功能车厢，就能把大坡度路面产生的势能全部转化成电能，

(在坡度超过20‰以上的大坡度路面，不管增加多少节多功能车厢，每个车厢上的4个车轴，要都带动电动机，这样火车在返程时，通过电动机工作为牵引机车增加功率，火车的爬坡能力，就会提高1倍)

在路面长度小于30公里，轨道坡度在6‰以下时，火车要采用再生制动时，是通过牵引机车的工作使列车保持，高速，恒速，行驶，然后用多功能车厢上的发电机和把电动机转变成发电机，共同进行再生制动，再生制动产生的电，通过多功能车厢上的受电弓回馈给电网，为其它牵引机车提供电源。

假设一列50节的列车，牵引机车的功率是5000kw，如果在5‰的坡度路面进行再生制动时需要7000kw发电机产生的阻力，那么(1000kw×7＝7000kw)列车需要增加7节多功能车厢，就能把势能全部转化成电能。

不管为列车增加多少节多功能车厢，(它的牵引机车功率都不用增加)因为：

当列车运行在上坡最大坡度路面时，它可以通过电动机工作为机车增加功率，就能保障火车正常运行。

当列车运行在上坡小坡度路面时，它可以用通过为多功能车厢上50％的电动机供电为机车增加功率，就能保障火车正常运行。

当列车运行在平路时，它可以让多功能车厢上的电动机全部停止工作，只用牵引机车工作，就能保障火车正常运行。

多功能车厢车底下面，迎风面安装喇叭口型的集风装置，上口要尽量大，下口要尽量小，下口和输风管上口连接，输风管下口用绝缘和耐高温材料制成长方形，里面安装升温电阻器，出风口在允许的情况下尽量靠近轨道，一节多功能车厢安装8个集风装置，它只在雨雪天使用，因为雨雪天列车进行再生制动时，会因潮湿使车轮在轨道上出现，滑行和蠕动，长期工作后制动车轮会成(多边型)造成机车走行时产生震动，导致齿轮箱，油压减震器等部件过早损坏，而安装集风装置和升温电阻器后，如果出现雨雪天就通过输风管把电阻器产生的热量吹向轨道，使轨道上的潮湿水分快速蒸发，这样就可以保障轨道上永远干燥，因此火车进行再生制动时车轮就不会出现滑行和蠕动现象，集风装置只在靠近主动轮的位置安装。

火车在进行重载运输时，多功能车厢要放在列车的中间位置，这样可以通过多功能车厢上的电动机工作，降低挂钩的承载力就能够彻底消除挂钩断裂的现象。

下面结合附图及具体的实施方案，对本发明做出进一步的描述。

图1：是多功能车厢的结构示意图

图2：是电网线，回收电网线，绝缘线示意图

图3：是发电机，示意图

图4是电动机，示意图

图5：是集风装置示意图

本发明的设计思想是，利用再生制动技术把火车在坡度路面行驶时产生的势能，全部转化成电能，并且要全部进行回收，同时还要通过降低牵引机车的功率实现节能的最大化。方法是：

参见，图1，图2，图3，图4，如果轨道坡度在6‰以上，路面长度超过30公里时，要把供电电网3和路面回收电网4，在坡度路面的最高点和坡度路面的最低点，用绝缘线5断开，同时必须保障火车上的受电弓要能在2个电网线之间顺利运行，火车在大坡度路面行驶时要用大型电池组为牵引机车供电，保障列车正常行驶，然后用多功能车厢1车轴上的发电机6和把车轴上的电动机7转变成发电机进行再生制动，车轴上的发电机6和电动机7的功率必须在250kw以下。

要根据大坡度路面的坡度大小决定增加几节多功能车厢1，标准是火车在大坡度路面行驶时产生的势能和多功能车厢的发电机发电时产生的阻力达到平衡，再生制动发出的电通过多功能车厢1上的受电弓，送到坡度路面上的回收电网线4，再通过输电线送到配电站为用电单位供电，多功能车厢1底面是平板2上面放集装箱11，如果卸下集装箱11，必须同时装上新的满载集装箱，要保证多功能车厢的总重量不变。

参见，图3，图4，在路面长度小于30公里，轨道坡度在6‰以下时，火车采用再生制动时，是通过牵引机车工作使列车保持，高速，恒速，行驶，同时根据火车在坡度路面产生的势能多少，决定增加几节多功能车厢，然后利用多功能车厢上的发电机6和把电动机7转变成发电机，共同进行再生制动，再生制动产生的电，通过多功能车厢1上的受电弓回馈给电网3，为其它的牵引机车提供电源。

参见，图4，不管为列车增加多少节多功能车1，(它的牵引机车功率都不用增加)因为：

当列车运行在上坡最大坡度路面时，它可以通过为多功能车厢上的全部电动机7供电，为机车增加功率，保障火车正常运行。

当列车运行在上坡小坡度路面时，它可以通过为多功能车厢上50％的电动机7供电，为机车增加功率，保障火车正常运行。

当列车运行在平路时，它可以让多功能车厢上的电动机7全部停止工作，只用牵引机车工作，就能保障火车正常运行。

(在坡度超过20‰以上的大坡度路面，不管增加多少节多功能车厢1，每个车厢上的4个车轴，要都带动电动机7，这样火车在返程时，通过电动机7工作为牵引机车增加功率，火车的爬坡能力，就会提高1倍)

参见，图5，多功能车厢车底下面，迎风面安装喇叭口型的集风装置8，上口要尽量大，下口要尽量小，下口和输风管9上口连接，输风管9下口用绝缘和耐高温材料制成长方形，里面安装升温电阻器10，而安装集风装置8和升温电阻器10后，如果出现雨雪天就通过输风，9把电阻器10产生的热量吹向轨道，使轨道上的潮湿水分快速蒸发，这样就可以保障轨道上永远干燥，因此火车进行再生制动时车轮就不会出现滑行和蠕动现象。

参见，图1，图4，火车在进行重载运输时，多功能车厢1要放在列车的中间位置，这样可以通过多功能车厢上的电动机7工作，降低挂钩的承载力就能够彻底消除挂钩断裂的现象。

Claims (2)

1.一种多功能火车车厢，它的特征是： 

①采用再生制动时，所有坡度在6‰以上，长度超过30公里以上的大坡度路面上，都要在坡度的最高点和坡度的最低点，把电网线和回收电网线用绝缘线断开，同时要保障受电弓能够在2个电网之间顺利通过； 

②多功能车厢底面是平板，平板上面放集装箱，卸下集装箱后必须马上装上同样装满货物的集装箱。车轴上的电动机，发电机，转向架，的安装位置必须统筹设计，它们之间在火车运行中不能出现相互干扰的情况。电动机和发电机的功率必须在250kw以下； 

③在轨道坡度6‰以上，长度超过30公里以上的大坡度路面上，牵引机车改用大容量电池组供电，要计算出一节多功能车厢的发电机和把电动机转变成发电机后，进行再生制动时能够产生的阻力是多少，然后计算出需要增加几节多功能车厢，要能够使大坡度路面产生的势能和再生制动产生的阻力达到平衡，最后把再生制动产生的电，通过车厢上的受电弓送到回收电网线，在用电网线送给配电站； 

④在坡度超过20‰以上的大坡度路面，多功能车厢上的车轴，要都带动电动机，这样火车在返程时需要在上坡的大坡度路面行驶时，火车的爬坡能力，就可以提高1倍)； 

⑤在轨道坡度6‰以下，长度在30公里以下的坡度路面上，是用机车牵引列车，高速，恒速，行驶。然后计算出需要增加几节多功能车厢，使火车产生的势能和再生制动产生的阻力达到平衡，进行再生制动时产生的电是用多功能车厢上的受电弓，直接反馈给电网； 

⑥列车不管增加多少节多功能车厢，载重量虽然增加了，可是牵引机车的功率不用增加，因为： 

列车在上坡时可以通过车厢上的电动机工作，增加牵引机车的功率保障列车正常运行； 

列车在平路行驶时多功能车厢上的电动机和发电机全部停止工作，用牵引机 车工作，就能保障列车正常运行。 

2.车厢车底下面，安装集风装置，出现雨雪天时，就通过输风管把电阻器产生的热量吹向轨道，使轨道上的潮湿水分快速蒸发； 

在列车进行重载运输时，多功能车厢要放在列车的中间位置，这样可以分散挂钩的承载力，消除挂的钩断裂现象。