專利名稱：電氣機車車輛驅動設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電氣機車車輛(rolling stock)驅動設備。
背景技術：
對于諸如電動車和軌道車輛(locomotive)的機車車輛，電氣機車車輛驅動設備需要快速傳遞以及安全性?？傮w上，如日本專利申請?zhí)亻_平出版物第03-261307所示以及如日本專利申請?zhí)亻_平出版物第08-336261所示，電氣機車車輛驅動設備被主要配置以制動控制器、主發(fā)動機、和VVVF(可變電壓可變頻率)變頻器。并且，如圖5中所示，根據一種相關技術的配置包括其中安裝了車輛內LAN(局域網)8的車體1，該車輛內LAN 8相互連接一組終端5和中央處理器6，且在車體1的車頂(roof)上安裝了集電弓架(pantograph)2。在電氣機車車輛驅動設備的元件當中，制動控制器(未示出)、LC(電感-電容)濾波器電路3、以及VVVF變頻器13被支撐在車體1的地板之下，并且車架(truck)中安裝了用于驅動車輪16的主發(fā)動機14、用于對其施加制動力的一組閘皮(brake shoe)15等。作為結果，布線和管線(piping)是復雜的，使得來自主發(fā)動機14的電源線以及速度檢測器的信號線從車架內部延伸到車體1側，這需要人工來制造機車車輛，這是一個問題。進而，由于如上所述驅動系統(tǒng)的各設備的安裝地點分散在車架內和車體1側，因此當發(fā)生故障或失敗時，不清楚要替換哪個設備，因而需要時間用于修復，這是另一個問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明考慮相關技術中的這種問題而被設計。因此本發(fā)明的一個目標是提供一種允許提高機車車輛系統(tǒng)的可靠性的電氣機車車輛驅動設備。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種電氣機車車輛驅動設備，包括車體，其被配置為容納乘客和物品；以及設置在車體地板之下的驅動車架(driving truck)，其上支撐被配置為驅動電氣機車車輛的主發(fā)動機、被配置為驅動該主發(fā)動機的VVVF變頻器、以及被配置為控制施加給車輪的制動力的制動控制器。
根據本發(fā)明的該方面，被配置為驅動電氣機車車輛的主發(fā)動機、用于主發(fā)動機的VVVF變頻器、以及制動控制器被配置在驅動車架的系統(tǒng)中，允許改善機車車輛系統(tǒng)的可靠性，否則通過根據一種相關技術的布置造成的布線的復雜實現，其中在該相關技術中為了驅動機車車輛而將相關聯(lián)的各設備分立地安裝到車體和車架上，該機車車輛系統(tǒng)效率可能會降低，諸如機車車輛制造期間增長，或者故障修復時間增長。


圖1是根據本發(fā)明第一實施例的電氣機車車輛的驅動設備的方框圖。
圖2是根據本發(fā)明第二實施例的電氣機車車輛的驅動設備的方框圖。
圖3是根據本發(fā)明第三實施例的電氣機車車輛的驅動設備的方框圖。
圖4是根據本發(fā)明第四實施例的電氣機車車輛的驅動設備的方框圖。
圖5是根據一種相關技術的電氣機車車輛的驅動設備的方框圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。相同的部件或元件將被指定以相同的附圖標記。
(第一實施例)現在參考圖1描述根據本發(fā)明第一實施例的電氣機車車輛驅動設備。在DC(直流)電氣機車車輛中，車體1安裝在驅動車架9和拖后車架(trailing truck)10上。車體1具有集電弓架2、LC濾波器電路3、以及用于處理壓縮空氣的壓縮機4，這些部件被支撐在其車頂上。進而，在車體1中，安裝了具有無線電通信功能的中央處理器6和命令發(fā)射機7，它們通過車輛內LAN 8相互連接。
驅動車架9設置有用于驅動一組車輪16以作為驅動車輪旋轉的主發(fā)動機14、用于以控制的方式驅動主發(fā)動機14的VVVF變頻器13、以及適用于控制作用于車輪16的閘皮15的制動力的制動控制器12。另一方面，拖后車架10僅簡單地配置有制動控制器12。命令發(fā)射機7適用于通過無線電通信向驅動車架9中的VVVF變頻器13和制動控制器12以及拖后車架10中的制動控制器12傳輸控制命令，以及作為部分響應從其接收控制命令。
設置了連接器11，用于在驅動車架9和車體1之間進行連接，其中安裝了正電源線路和地線線路以及用于制動控制的壓縮空氣線路。如同對于驅動車架9，對于拖后車架10側也設置了相同的連接器11，其中也安裝了正電源線路。
從車體1側向VVVF變頻器13饋送DC電源的正(+)側。對于同時充當負(-)側的車輪16和軌道17，連接到驅動車架9內側的負側(-)。
在車體1一側，DC電源(+)通過集電弓架2接收，并且從LC濾波器電路3到連接器11配送。進而，用于制動的壓縮空氣AIR也從壓縮機4向驅動車架9和拖后車架10通過連接器11配送。
根據本實施例，在電氣機車車輛驅動設備中，驅動車架9中容納了全部主發(fā)動機14、VVVF變頻器13、以及制動控制器12，作為被配置用于生成以及控制作用于機車車輛上的加速力和減速力的組合。因此，在故障事件中，每個車架可以作為一個替換單元而進行處理，從而獲得完整的修復。因而，對于識別原因，可以節(jié)省時間，允許快速修復，并且對機車車輛系統(tǒng)可靠的貢獻提高。進而，在車體1側，以簡化的方式便利了布線安裝，并且對于車架9和10中的每一個，作為一個單元，布線安裝可以事先布置，使得對于整個機車車輛的裝配之后的處理，可以降低人工。這也便利了更新陳舊機車車輛、以及用性能增強的新車架進行替換的服務，或者更新諸如VVVF變頻器的設備的服務。
此外，根據本實施例，對于車架9或10以及車體1，在其間延伸的布線和管線在數量上降低，同時，它們可以集中在連接器11上，允許快速的車架替換。在這方面，同樣可以縮短MTTR(故障修復的平均時間)，并且對機車車輛系統(tǒng)可靠的貢獻提高。
進而，根據本實施例，對于VVVF變頻器13，DC負(-)側可以連接到車架9或10的地線線路，這使得能夠降低冗余布線，并且便利布線安裝的實現，允許機車車輛的制造期間縮短，并且對簡化維修做出貢獻。
此外，根據本實施例，在車體1側設置了共用的連接器11，用于根據需要可能連接到驅動車架9或者拖后車架10。因此，對于使用中的機車車輛，能夠以便利的方式根據使用條件修改性能。例如，現在將假設普通列車中的機車車輛與特快列車中的機車車輛之間進行比較。相對于后者，前者傾向于以慢速行進，其中冷卻效應(coolingeffect)并不在預料之中，并且以大量的生熱重復加速和減速。換言之，在用于普通服務的機車車輛和用于特快服務的機車車輛之間，所需的性能彼此不同。因此，在相關技術中的一些情況下，對其中一種服務設計的機車車輛并不能夠用于另一種服務。然而，根據本實施例，僅簡單地通過在車體中用驅動車架9替換拖后車架10便可以實現這種使用。從而，這允許軌道公司以便利的方式控制列車交通流量，而可以減少用于保留依賴于所需服務的額外機車車輛的設施的冗余投資。
再者，根據本實施例，驅動車架9上安裝有單個主發(fā)動機14和VVVF變頻器13，在車架內保證了充足的空間余量。對于機車車輛的當前模型，設置有驅動發(fā)動機以及不設置有驅動發(fā)動機的軸的數量之間的比率大約為1∶1，并且本實施例合理之處在于，(設置有兩個軸的)單個車架被給予單個主發(fā)動機。對于軌道公司，控制相同的車架在成本和安全性上比控制不同的車架更加有利。
再者，根據本實施例，在車體1的車頂上提供LC濾波器電路3和壓縮機4作為共用的設備使得能夠有效利用車體1的地板之下的空間。例如，該地板之下的空間優(yōu)選地廣闊延伸，用于應用于雙層轎廂(double decker)。該雙層轎廂可以向軌道公司提供這樣的好處通過乘客容量提高而在通勤高峰期時緩解擁塞，并且通過運輸容量提高而收獲更多收入。
此外，根據本實施例，通過命令發(fā)射機7以無線方式向驅動車架9和拖后車架10進行控制命令的通信以及作為來自驅動車架9和拖后車架10的部分響應的控制命令的通信。這使得能夠除去需要細心處理的輕電線，以及除去布線安裝的麻煩的實現，因而允許布線安裝便利和簡化、維修服務減少、以及車架替換便利，并且對于諸如MTTR降低以增加可靠性、在驅動車架和拖后車架之間實現靈活替代做出貢獻。
(第二實施例)現在參考圖2描述根據本發(fā)明第二實施例的電氣機車車輛驅動設備。相對于圖1示出的第一實施例，本實施例的特征在于，設置驅動車架9，代替拖后車架10，因而具有為車體1設置的一對驅動車架9，并且在車體1的車頂上額外設置了DC/DC(直流-直流)轉換器18。在圖2中，與圖1的第一實施例相同的元件被指定以相同的附圖標記。
成對的驅動車架9具有作為共用電路的電源，其由LC濾波器電路3和DC/DC轉換器18構成。DC/DC轉換器18用來提升或降低LC濾波器電路3的DC輸出電壓。
根據本實施例，多個驅動車架9中安裝有其VVVF變頻器13，在車架中不具有作為設備而分立地安裝的其DC電源輸入電路，而是具有共用DC電源作為集中設備，用于在這些車架中共用，這允許在車體1側提供緊湊的輕型設備，制造成本相應下降。
(第三實施例)現在參考圖3描述根據本發(fā)明的第三實施例的電氣機車車輛驅動設備。相對于圖1中示出的第一實施例，本實施例的特征在于，設置在車體1的地板之下的蓄能器19(作為能量存儲裝置)。該蓄能器19適用于充入和釋放大容量的能量，并且可以例如包括EDLC(雙電層電容器)、蓄電池(二次電池)、燃料電池、或者柴油引擎。圖3中所示的第三實施例的其他元件與圖1中示出的第一實施例是共用的。
制動控制器12和VVVF變頻器13的組合在相關技術中要被配置在車體1的地板之下，而根據本實施例，它們與主發(fā)動機14共同被安裝在驅動車架9內側，因而在車體1的地板之下確保了大的空間。已經提出了具有蓄能器19的各種機車車輛，其優(yōu)點諸如機車車輛的節(jié)能和自治行進，而在相關技術中卻并沒有提供實際可用于其安裝的空間。然而，根據本實施例，提供了自由的地板下的空間，可用于安裝大容量蓄能器19，除了第一實施例的效果之外，還產生了諸如機車車輛的節(jié)能和自治行進的效果。
(第四實施例)現在參考圖4描述根據本發(fā)明的第四實施例的電氣機車車輛驅動設備。相對于圖3中示出的第三實施例，本實施例中，車體1和驅動車架9之間具有不同的位置關系。本實施例中使用的車架中的每一個都分別被稱為“耦合車架”(coupling truck)，并且驅動車架9要插入在車體1和另一車體20之間，并且拖后車架10要插入在車體1和再一車體21之間。電氣布線以及從壓縮機4的壓縮空氣的管線如同第三實施例那樣配置。本實施例的特征在于，設置在車體1的地板之下的空閑空間中的蓄能器19(作為能量存儲裝置)，如同第三實施例。
諸如制動控制器12和VVVF變頻器13的部件在相關技術中要被配置在車體1的地板之下，而根據本實施例，它們安裝在驅動車架9內側，允許放大車體1的地板之下確保的空間，結合使用耦合車架系統(tǒng)還允許在車體1的地板之下確保解放了更大的空閑空間。然后，車體1的地板之下的該廣闊的空閑空間被用于提供蓄能器19，這允許安裝比第三實施例更大的容量。
根據本實施例，可以在車體1的地板之下設置廣闊的空閑空間，這允許通過使用雙層轎廂而增加乘客容量。地板下的空間可以不用于安裝新裝置，而是用來提供無障礙的低地板(low floor)，允許考慮老齡化社會的人類友好軌道系統(tǒng)的配置。進而，低地板系統(tǒng)可以應用于地鐵，允許機車車輛的截面減小，而可以期待土木工程顯著降低的效果。
雖然使用具體術語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是這種描述僅用于示例目的，并且應該理解，可以作出各種改變和變化，而不脫離以下權利要求的范圍。
權利要求
1.一種電氣機車車輛驅動設備，包括車體，其被配置為容納乘客和/或物品；以及設置在車體地板之下的驅動車架，其上安裝被配置為驅動電氣機車車輛的主發(fā)動機、被配置為驅動該主發(fā)動機的VVVF變頻器、以及被配置為控制作用于車輪的制動力的制動控制器。
2.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中在車之下設置拖后車架，該拖后車架上既不安裝主發(fā)動機，也不安裝VVVF變頻器，并且可以通過若干驅動車架和拖后車架調節(jié)作為列車組的總功率輸出。
3.如權利要求2所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該驅動車架可附著到用于拖后車架的附著部分上。
4.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中在驅動車架和車體之間的連接部分上設置連接器，該連接器中集成有DC電源線路、地線線路、以及制動管線。
5.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中單個驅動車架被配備單個主發(fā)動機。
6.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中在車體側安裝被配置用于VVVF變頻器的DC電源的共用電源，該共用電源對于分別安裝在多個驅動車架上的VVVF變頻器是共用的。
7.如權利要求6所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該共用電源布置在車體的車頂上。
8.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該主發(fā)動機、VVVF變頻器、以及制動控制器作為一個單元安裝在驅動車架內部。
9.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中在車體側安裝命令發(fā)射機，該命令發(fā)射機被配置為用于將命令通過無線電傳輸到安裝在驅動車架中的制動控制器或VVVF變頻器。
10.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中VVVF變頻器的直流側的負側連接到驅動車架中的接地電位點。
11.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中在車體的地板之下安裝蓄能器。
12.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該車體是雙層轎廂。
13.如權利要求1所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該車體具有低地板設計。
14.如權利要求11-13任一權利要求所述的電氣機車車輛驅動設備，其中該驅動車架是耦合車架，其被布置在列車組中多個車體的耦合部分的正下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電氣機車車輛驅動設備，其允許機車車輛系統(tǒng)的可靠性提高，用于驅動電氣機車車輛的主發(fā)動機14、用于驅動主發(fā)動機的VVVF變頻器13、以及用于控制車輪16的制動力的制動控制器12設置在驅動車架9內，允許改善機車車輛系統(tǒng)的可靠性，否則通過根據一種相關技術的布置造成的布線的復雜實現，其中在該相關技術中為了驅動機車車輛而將相關聯(lián)的各設備分立地安裝到車體和車架上，該機車車輛系統(tǒng)效率可能會降低，諸如機車車輛制造期間增長，或者故障修復時間增長。
文檔編號B61C3/00GK101092116SQ20071011215
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權日2006年6月19日
發(fā)明者結城和明, 中澤洋介, 橋本真人, 野田伸一, 殿城賢三, 小山泰平, 西尾敦彥, 宮入正樹 申請人:株式會社東芝