CN104890680B - 一种市域快轨车辆控制系统换网方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

一种市域快轨车辆控制系统换网方法及控制系统，在通过受电弓获取到接触网输入的交流或直流高压电信号后，直接送入同一个交直流两用电子式电压互感器，由交直流两用电子式电压互感器经处理后，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，同时，也将交流或直流开关量信号发送给机车相关设备；作为检测供电电网的电压制式以及电网电压值唯一信号。控制系统包括高压头部分和控制机箱部分，高压头部分经过电阻分压后，将来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流高压电成为可由弱电器处理的合适电压信号；再经控制机箱将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路，以模拟量方式输出；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

Description

一种市域快轨车辆控制系统换网方法及控制系统

技术领域

本发明涉及一种电力机车的控制方法及其部件装置，特别是一种既可适用于铁路电力机车牵引供电系统，又可适用城市轨道交通车辆牵引供电系统的市域快轨车辆的控制系统换网方法及控制系统。

背景技术

随着世界城镇化加速发展，城市呈现多中心或者放射状发展趋势，与此同时，卫星城大量崛起，促使城市地域内部、中心城区外围、特定方向上（郊区新城或机场与中心城区之间）大量通勤交通的产生，交通拥堵问题成为制约城镇化进一步发展的瓶颈。为了打破这个困境，目前推出一种市域快轨车来解决此问题。所谓市域快轨交通，指的是大城市市域范围内的客运轨道交通线路，服务于城市与郊区、中心城市与卫星城、重点城镇间等，服务范围一般在100公里之内，市域快轨交通属于广义城市轨道交通的范畴。市域快轨交通以其高效，快捷，节能的特点正在更加广泛地应用于城市轨道交通领域，从单一线路到多条线路，从城内到城际，从单一的地下铁道系统到地下-地面-高架相结合的多元系统，电气化铁道建设越来越注重联网效益,以充分提高资源的利用率。

但是在推行市域快轨交通时也遇到一个麻烦，由于铁路电力机车牵引供电系统和城市轨道交通车辆牵引供电系统大都采用各自独立的单制式供电，且铁路电力机车采用27.5kV工频单相交流电，城市轨道交通车辆采用1500V/750V直流电。由于电压等级和电流制的不同，这就使得市域快轨列车必须采用双供电制式的受电弓，并且必须具有动态自动切换功能，才能使得受电弓能在25000伏的高速动车组和1500伏的地铁列车接触网中自由切换，列车既可运营在高速动车组轨道上，亦可与地铁线路共轨运营或换乘。

可是这样就需要车辆在市外时通过一种受电弓从接触网获取25kV、50Hz的单相工频交流电能，而进入市内则另一种受电弓从接触网获取1.5kV直流电供电，并需要两种不同的电压互感器或传感器来为受电弓之后的接触网电压测量显示、电能计算和设备控制保护功能提供可靠唯一的信号，造成车辆结构的复杂化，操作不便，很有必要对此加以改进。

通过国内专利文献检索没有发现与本发明技术相同的文献报道，只是有一些与本发明技术相关的文献报道，与本发明有关的主要有以下一些：

1、专利号为CN201010232689， 名称为“车辆通信网络数据转换网关及其转换方法”的发明专利，该专利公开了一种车辆通信网络数据转换网关及其转换方法，所述车辆通信网络数据包括数据链路层的第一通信协议数据和第二通信协议数据，所述车辆通信网络数据的转换方法包括：将接收到的所述第一通信协议数据进行解码，写入数据缓存区；从所述数据缓存区读取所述解码数据，按所述第二通信协议要求进行编码后发送出去。本发明通过将一种通信协议数据解码后再编码成另一种通信协议数据，可实现具有不同通信协议网元之间的互联互通。

2、专利号为CN201010232689， 名称为“车辆通信网络数据转换网关及其转换方法”的发明专利，该专利公开了一种车辆通信网络数据转换网关及其转换方法，所述车辆通信网络数据包括数据链路层的第一通信协议数据和第二通信协议数据，所述车辆通信网络数据的转换方法包括：将接收到的所述第一通信协议数据进行解码，写入数据缓存区；从所述数据缓存区读取所述解码数据，按所述第二通信协议要求进行编码后发送出去。本发明通过将一种通信协议数据解码后再编码成另一种通信协议数据，可实现具有不同通信协议网元之间的互联互通。

3、专利号为CN201310014819， 名称为“电子式电压互感器”的发明专利，该专利公开了一种电子式电压互感器，它包括其本体，位于本体上部设置有绝缘支柱，所述绝缘支柱内浇注有电阻分压部件，所述本体下部设置一空腔，空腔内容置有一次转换器，所述电阻分压部件电连接一次转换器，所述电阻分压部件和一次转换器均设置在所述本体上；本发明利用电阻分压原理测量电压，由一次转换器将电阻分压器的输出信号进行处理，通过光纤输出测量信号，其特点在于：（1）采用支柱式结构形式；（2）采用户外环氧树脂浇注结构绝缘，耐候性强；（3）采用一次转换器嵌入式安装方式；（4）采用光纤进行信号传输

4、专利号为CN201310014819， 名称为“一种电力机车用电子式电压互感器及其使用方法”的发明专利，该专利公开了一种电力机车用电子式互感器及其使用方法，包括分压电路、过压保护电路、高压侧光电隔离处理单元电路、低压放大电路，所述分压电路器输出端连接过压保护电路和高压侧光电隔离处理单元电路的输入端，所述过压保护电路接地，所述高压侧光电隔离处理单元电路的输出端连接所述低压放大电路，所述分压电路从高压接触网取电，直接将高压分压成低压交流信号，经过高压侧光电隔离处理单元电路进行光电隔离、信号还原处理后同样变成低压交流信号，供后级低压放大电路使用，低压放大电路用于对光电隔离信号的整形，同时对线性光耦的正向输出进行反馈，使线性光耦的转换精度达到设计要求。

上述这些专利虽然涉及到了机车换网控制，可仔细分析可以看出，这些专利都只是在基于同一供电方式不同电网之间的换网，没有涉及如何解决市域快轨在两种不同供电制式的供电方式下，需要采用双供电制式的受电弓和两种不同的电压互感器或传感器所带来的不便，因此仍存在前面所述的问题，很有必要对此进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有市域快轨列车必须采用双供电制式的受电弓，并需要两种不同的电压互感器或传感器来为受电弓之后的接触网电压测量显示、电能计算和设备控制保护功能提供可靠唯一的信号，造成车辆结构的复杂化，操作不便的不足，提供一种可以同时适应25kV交流或1.5kV直流的两种不同供电制式供电方式的市域快轨控制系统换网方法及系统装置，该系统可以只需一个电子高压互感器便可完成在两种接触网的情况下都可为受电弓之后的接触网电压测量显示、电能计算和设备控制保护功能提供可靠唯一的信号。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种市域快轨车辆控制系统换网方法，在通过受电弓获取到接触网输入的交流或直流高压电信号后，直接送入同一个交直流两用电子式电压互感器，由交直流两用电子式电压互感器经处理后，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，同时，也将交流或直流开关量信号发送给机车相关设备；作为检测供电电网的电压制式以及电网电压值唯一信号。

进一步地，所述的由交直流两用电子式电压互感器经处理是将通过高压网得到的高电压通过一个由高压头部分和控制机箱部分组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理，将电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理后，输出适合由控制机箱分析的电信号，然后通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号，再通过列车线缆将模拟信号和数字化信号发送给相关车载设备进行控制。

进一步地，所述的电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理是在高压头部分设有电阻分压器和光电隔离系统，由高压头部分内的电阻分压器将供电网输入的高压信号转换为控制机箱内控制器可识别的电压范围，经过光电隔离系统隔离处理后再输出给控制机箱内控制器。

进一步地，所述的通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号是，在控制机箱内设有自动检测装置，自动检测装置将高压头部分送入的电信号自动检测判断供电电网的电压制式以及电网电压值，然后通过控制机箱处理生成模拟信号和数字化信号，并通过列车线缆发送给相关车载设备。

进一步地，所述的通过列车线缆发送给相关车载设备是将电压相关信息进行编码以RS485的通讯形式发送给机车相关设备，同时也接收司机的指令对控制机箱进行相应的动作。

进一步地，所述的控制机箱内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，开成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路；交、直流信号选择输出电路根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

进一步地，所述的以直流或交流模拟量发送给机车相关设备是控制机箱具备网络接口，能够输出网压模拟量，交直流模拟量分别输出；具备两路开关量信号，输出数字量区分供电电网为交流还是直流；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

进一步地，所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号的分枝进入信号综合处理部分后，需经过放大和加强处理，才进入电网类型判断电路和中央处理电路；电网类型判断电路对输入的信号进行判断，将电网类型判断值发送给中央处理电路；中央处理电路根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。

一种实现上述市域快轨车辆控制系统换网方法的控制系统，包括高压头部分和控制机箱部分，由高压头部分和控制机箱部分组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理器；高压头部分包括高压接入端子、电阻分压器和光隔离器；来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流输首先输入到高压接入端子，高压接入端子的连接分压电阻的顶端导线，分压电阻底端出线与安装底座的接地端子相连，分压电阻的中间出线则是信号采样输出线；经过电阻分压后，来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流高压电成为可由弱电器处理的合适电压信号；所述的控制机箱内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，分成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路；交、直流信号选择输出电路根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路，以模拟量方式输出；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

进一步地，所述的输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备是将电压相关信息进行编码以RS485的通讯形式发送给机车相关设备。

进一步地，所述的以模拟量方式输出是采用交直流分别输出的方式，当处理器的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；反之，当信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

进一步地，所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号的分枝进入信号综合处理部分后，需经过放大和加强处理，才进入电网类型判断电路和中央处理电路；电网类型判断电路对输入的信号进行判断，将电网类型判断值发送给中央处理电路；中央处理电路根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。

进一步地，所述的高压头部分和控制机箱部分为分开设置结构，控制机箱部分采用模块化设计，可灵活按用户要求进行功能集成，可灵活布局。

本发明的有益效果：本发明通过一个交直流两用电子式电压互感器，将来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流高压电经处理后成为可由弱电器处理的合适电压信号，再通过控制机箱的信号处理，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，使得输出的信号能够满足机车相关设备的要求，具有以下一些优点：

1、本发明所采用的方法是目前为止首次单独采用交直流两用电子式电压互感器直接为控制系统进行两种制式的供电方式的换网。非常适合工作于交流和直流电网变换的环境中，如高铁与城轨之间。

2、本发明全自动的电网交、直流判断，在电网转换时不需人为操作。只要司机按下的电网类型按键正确即可。如果司机按下的按键错误，则互感器相关输出功能不动作。可防止人为的操纵错误导致事故。

3、多功能的输出设计和可操纵性。互感器可输出经波形优化后的电网电压模拟信号和电网电压数字化后的开关量信号。并且本互感器具有RS485，可以接受用户的指令执行相应的任务。

4、高压头对电网的高电压进行分压取样，并设计一级过电压保护电路， 它通常在安装在低、高速运动的机车上，具有一定的三维抗振能力、机械强度、电气绝缘性能和耐自然环境（如雨、雪、风、沙、尘）影响的能力。

5、高压侧光电隔离处理单元低压放大电路要求较高的耐压等级、较强抗谐波影响和防震能力。

6、控制机箱部分采用模块化设计，可灵活按用户要求进行功能集成。

7、负责接触电网高压隔离、降压等功能的高压头部分和负责采样及信号处理的控制机箱部分是分开的，可灵活布局。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明工作原理图；

图3为本发明的高压头部分示意图；

图4为本发明的控制机箱电气工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

实施例一

通过附图1-4可以看出本发明涉及一种市域快轨车辆控制系统换网方法的控制系统，包括高压头部分1和控制机箱部分2，由高压头部分1和控制机箱部分2组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理器；高压头部分1包括高压接入端子6、电阻分压器7和光隔离器5；来自供电电网4的25kV交流或1.5kV直流输首先输入到高压接入端子6，高压接入端子6的连接电阻分压器7的顶端导线，电阻分压器7底端出线与安装底座的接地端子8相连，电阻分压器7的中间有一根出线9，出线9则是信号采样输出线；经过电阻分压器7的电阻分压后，来自高压电网4的25kV交流或1.5kV直流高压电成为可由弱电器处理的合适电压信号，电压信号输入到控制机箱2内进行处理；所述的控制机箱2内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分1隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，作为采样信号提供给机车其它控制或检测单元3；所述的采样信号10需经过信号滤波部分15滤波处理，再经过信号采集与波形优化部分16优化处理，再经过光电隔离部分17处理后，信号得到放大和加强，然后分成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分18；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路部分19（见图4）；交、直流信号选择输出电路部分19根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路，以模拟量方式输出；输出的信号经过放大后和加强后发送至机车相关设备，信号沿着信号行径线14传输。

其中，所述的输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备是将电压相关信息进行编码以RS485的通讯形式发送给机车相关设备。

所述的以模拟量方式输出是采用交直流分别输出的方式，当处理器的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；反之，当信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号10的一个分枝进入信号综合处理部分后，需经过信号综合处理后，信号得到放大和加强，才进入电网类型判断电路20和中央处理电路21；电网类型判断电路20对输入的信号进行判断，将电网类型判断值25发送给中央处理电路21；中央处理电路21根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值22进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。此外，中央处理电路21通过电磁隔离通讯电路23与交、直流信号的开关量输出26连接，通过光电隔离24通讯电路与RS485接头27通讯连接。

所述的交、直流信号选择输出电路部分19由采样信号10的一个分枝进入交、直流信号选择输出电路28，交、直流信号选择输出电路28根据中央处理电路21形成电网类型标志信号分别以交流模拟信号29或直流模拟信号30由接头31输出。

所述的高压头部分1和控制机箱部分2为分开设置结构，高压头部分1安装在机车的车顶11位置，通过安装板13安装在车顶上；控制机箱部分2则安装在机车车厢12内；控制机箱部分2采用模块化设计，可灵活按用户要求进行功能集成，可灵活布局。

实施例二

实施例二与实施例一是同样的原理，只是实施例二的高压头的组成分为高压绝缘结构件、分压器和安装结构件。电气部分的处理由分压器和安装底座完成。所述的分压器包括高压接入端子、电阻分压器和光隔离器。来自电网的25kV交流或1.5kV直流输首先输入到高压接入端子，高压接入端子的连接分压电阻的顶端导线。分压电阻底端出线与安装底座的接地端子相连，它的中间出线则是信号采样输出线。经过精密的电阻分压后，高压电成为可由弱电器处理的合适电压信号。分压电阻的中间出线与光隔离器的输入端相连。光隔离器是有源设备，它的电源来自控制机箱。有源设备具有精度高、反应敏捷、抗干扰性强和一致性好的特点。信号经过光隔离器的隔离和处理后，电压信号成为可靠的电流信号。电流信号在较远距离传送时具有较强抗干扰能力，适合用于列车内各种电环境下传送信号。它通过与底座相连的输出端子进入屏蔽电缆，传往控制机箱。

实施例三

实施例三与实施例一是同样的原理，只是实施例三的控制机箱分为安装结构件、背板插件、接口插件、控制插件和电源插件。其中，电源插件和控制插件共有完全独立且相同的两套。这是由于本互感器属于列车关键信号提供者，在互感器出现故障时，可由列车相关操控人员拨动接口插件面板上备选开关，甩开故障系统接入正常系统。从而以最快的速度保障列车的正常运行。平时其中备份的一套处于无电状态，以避免由于机车电源异常导致的损坏。从高压头输出的电压信号通过屏蔽线缆接入控制机箱的接口插件；接口插件根据备选开关的位置，将信号通过背板插件传入主控制插件或备选控制插件。进入控制插件的采样信号，由于到达控制插件的采样波含有非采样信号（这些信号来自于电缆等电路的阻抗变化产生的反射、外界电气环境的耦合、内部电源引入的高频干抗等），在进入信号采集电路之前需经过一定的滤波。信号滤波部分电路遵遁不能破坏被信号真实性为前提。

很显然，上述实施例只是本发明，只是为了说明本发明所列举的几个实例，任何本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护之内。

根据上述实施例可以得知，本发明还涉及一种市域快轨车辆控制系统换网方法，在通过受电弓获取到接触网输入的交流或直流高压电信号后，直接送入同一个交直流两用电子式电压互感器，由交直流两用电子式电压互感器经处理后，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，同时，也将交流或直流开关量信号发送给机车相关设备；作为检测供电电网的电压制式以及电网电压值唯一信号。

进一步地，所述的由交直流两用电子式电压互感器经处理是将通过高压网得到的高电压通过一个由高压头部分和控制机箱部分组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理，将电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理后，输出适合由控制机箱分析的电信号，然后通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号，再通过列车线缆将模拟信号和数字化信号发送给相关车载设备进行控制。

进一步地，所述的电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理是在高压头部分设有电阻分压器和光电隔离系统，由高压头部分内的电阻分压器将供电网输入的高压信号转换为控制机箱内控制器可识别的电压范围，经过光电隔离系统隔离处理后再输出给控制机箱内控制器。

进一步地，所述的通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号是，在控制机箱内设有自动检测装置，自动检测装置将高压头部分送入的电信号自动检测判断供电电网的电压制式以及电网电压值，然后通过控制机箱处理生成模拟信号和数字化信号，并通过列车线缆发送给相关车载设备。

进一步地，所述的通过列车线缆发送给相关车载设备是将电压相关信息进行编码以RS485的通讯形式发送给机车相关设备，同时也接收司机的指令对控制机箱进行相应的动作。

进一步地，所述的控制机箱内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，开成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路；交、直流信号选择输出电路根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

进一步地，所述的以直流或交流模拟量发送给机车相关设备是控制机箱具备网络接口，能够输出网压模拟量，交直流模拟量分别输出；具备两路开关量信号，输出数字量区分供电电网为交流还是直流；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

进一步地，所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号的分枝进入信号综合处理部分后，需经过放大和加强处理，才进入电网类型判断电路和中央处理电路；电网类型判断电路对输入的信号进行判断，将电网类型判断值发送给中央处理电路；中央处理电路根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。

本发明的有益效果：本发明通过一个交直流两用电子式电压互感器，将来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流高压电经处理后成为可由弱电器处理的合适电压信号，再通过控制机箱的信号处理，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，使得输出的信号能够满足机车相关设备的要求，具有以下一些优点：

1、本发明所采用的方法是目前为止首次单独采用交直流两用电子式电压互感器直接为控制系统进行两种制式的供电方式的换网。非常适合工作于交流和直流电网变换的环境中，如高铁与城轨之间。

2、本发明全自动的电网交、直流判断，在电网转换时不需人为操作。只要司机按下的电网类型按键正确即可。如果司机按下的按键错误，则互感器相关输出功能不动作。可防止人为的操纵错误导致事故。

3、多功能的输出设计和可操纵性。互感器可输出经波形优化后的电网电压模拟信号和电网电压数字化后的开关量信号。并且本互感器具有RS485，可以接受用户的指令执行相应的任务。

4、高压头对电网的高电压进行分压取样，并设计一级过电压保护电路， 它通常在安装在低、高速运动的机车上，具有一定的三维抗振能力、机械强度、电气绝缘性能和耐自然环境（如雨、雪、风、沙、尘）影响的能力。

5、高压侧光电隔离处理单元低压放大电路要求较高的耐压等级、较强抗谐波影响和防震能力。

6、控制机箱部分采用模块化设计，可灵活按用户要求进行功能集成。

7、负责接触电网高压隔离、降压等功能的高压头部分和负责采样及信号处理的控制机箱部分是分开的，可灵活布局。

Claims (9)

1.一种市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，在通过受电弓获取到接触网输入的交流或直流高压电信号后，直接送入同一个交直流两用电子式电压互感器，由交直流两用电子式电压互感器经处理后，以直流或交流模拟量发送给机车相关设备，同时，也将交流或直流开关量信号发送给机车相关设备；作为检测供电电网的电压制式以及电网电压值唯一信号；所述的由交直流两用电子式电压互感器经处理是将通过高压网得到的高电压通过一个由高压头部分和控制机箱部分组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理，将电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理后，输出适合由控制机箱分析的电信号，然后通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号，再通过列车线缆将模拟信号和数字化信号发送给相关车载设备进行控制。

2.如权利要求1所述的市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，所述的电网的高电压通过高压头部分的降压和隔离处理是在高压头部分设有电阻分压器和光电隔离系统，由高压头部分内的电阻分压器将供电网输入的高压信号转换为控制机箱内控制器可识别的电压范围，经过光电隔离系统隔离处理后再输出给控制机箱内控制器。

3.如权利要求1所述的市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，所述的通过控制机箱的处理生成模拟信号和数字化信号是，在控制机箱内设有自动检测装置，自动检测装置将高压头部分送入的电信号自动检测判断供电电网的电压制式以及电网电压值，然后通过控制机箱处理生成模拟信号和数字化信号，并通过列车线缆发送给相关车载设备。

4.如权利要求1所述的市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，所述的控制机箱内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，开成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路；交、直流信号选择输出电路根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

5.如权利要求4所述的市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，所述的以直流或交流模拟量发送给机车相关设备是控制机箱具备网络接口，能够输出网压模拟量，交直流模拟量分别输出；具备两路开关量信号，输出数字量区分供电电网为交流还是直流；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；

当控制机箱的信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

6.如权利要求1所述的市域快轨车辆控制系统换网方法，其特征在于，所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号的分枝进入信号综合处理部分后，需经过放大和加强处理，才进入电网类型判断电路和中央处理电路；电网类型判断电路对输入的信号进行判断，将电网类型判断值发送给中央处理电路；中央处理电路根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。

7.一种实现权利要求1所述市域快轨车辆控制系统换网方法的控制系统，其特征在于，包括高压头部分和控制机箱部分，由高压头部分和控制机箱部分组合形成的交直流两用电子式电压互感器处理器；高压头部分包括高压接入端子、电阻分压器和光隔离器；来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流输首先输入到高压接入端子，高压接入端子的连接分压电阻的顶端导线，分压电阻底端出线与安装底座的接地端子相连，分压电阻的中间出线则是信号采样输出线；经过电阻分压后，来自供电电网的25kV交流或1.5kV直流高压电成为可由弱电器处理的合适电压信号；所述的控制机箱内设有选择输出部分和信号综合处理部分，经过高压头部分隔离处理的信号进入选择输出部分的电路后，分成两个分枝；一个分枝是进入下一环节的信号综合处理部分；另一个分枝是进入交、直流信号选择输出电路；交、直流信号选择输出电路根据来自处理器的电网类型标志信号，将输入的采样信号传往交流模拟输出电路或直流模拟输出电路，以模拟量方式输出；输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述的输出的信号经过放大后和加强后发送至列车相关设备是将电压相关信息进行编码以RS485的通讯形式发送给机车相关设备；所述的以模拟量方式输出是采用交直流分别输出的方式，当处理器的信号隔离与处理模块检测到交流网压工作制式时，打开交流模拟量输出开关，输出交流网压模拟信号，同时关闭直流模拟量输出开关，关闭直流模拟量的输出通道；反之，当信号隔离与处理模块检测到直流网压工作制式时，打开直流模拟量输出开关，输出直流网压模拟信号，同时关闭交流模拟量输出开关，关闭交流模拟量的输出通道。

9.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述的信号综合处理部分包括中央处理电路和电网类型判断电路；采样信号的分枝进入信号综合处理部分后，需经过放大和加强处理，才进入电网类型判断电路和中央处理电路；电网类型判断电路对输入的信号进行判断，将电网类型判断值发送给中央处理电路；中央处理电路根据电网类型判断值，与司机给定电网类型信号值进行比较；判断值与司机信号一致，则形成电网类型标志；同时将标志发送给上一环节的交、直流模拟信号选择输出部分；否则视为无效，不动作。