CN107933323A - 一种调车机车及其高压安全联锁系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于调车机车的高压安全联锁系统，包括第一联锁钥匙箱、高压接地开关、车载储能单元隔离开关、第二联锁钥匙箱和设备门锁，所述设备门锁通过设备钥匙开启与关闭。本发明还公开了一种包括上述高压安全联锁系统的调车机车。本发明还公开了一种用于调车机车的高压安全联锁方法。上述高压安全联锁系统，确保在日常运用和检修保养时工作人员的人身安全，防止高压触电事件的发生。

Description

一种调车机车及其高压安全联锁系统与方法
技术领域
本发明涉及调车机车技术领域，特别涉及一种调车机车及其高压安全联锁系统与方法。
背景技术
目前，电力机车和动车组根据其供电系统设置有安全联锁保护系统，但均是对交流接触网供电系统的高压安全联锁，由于电力机车和动力组并没有车载储能动力单元，也就没有涉及对车载储能动力供电系统的高压安全联锁。
双源制电力调车机车的供电系统在超高压交流接触网供电系统基础上整合了高压直流车载储能动力供电系统，其供电系统可包括交流(AC)25千伏(kV)、AC380V、AC230V、直流(DC)750V、DC110V等电压等级，一旦人身触及到这些带电体，将会给人身带来伤害，轻则人身轻微电击，重则会出现人体组织灼伤，甚至死亡。在调车机车的设计与运用过程中需要对这些电压等级的供电系统进行安全联锁保护，以防止由于误操作供电系统的开关或误接近带电部件而造成的人身触电事故。
电力机车和动车组根据其供电系统设置了安全联锁保护系统，但由于其供电系统中不存在高压直流车载储能动力供电系统，并不涉及针对高压直流车载储能动力供电系统的安全联锁保护，也即电力机车和动车组的高压安全联锁系统并不适用于双源制电力调车机车；因此，很有必要对此加以改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种调车机车及其高压安全联锁系统与方法，可以解决双源或多源供电的电力调车机车的超高压交流接触网供电和高压直流车载储能动力供电系统的安全联锁问题，确保在日常运用和检修保养时工作人员的人身安全，防止高压触电事件的发生。
为实现上述目的，本发明提供一种用于调车机车的高压安全联锁系统，包括第一联锁钥匙箱、高压接地开关、车载储能单元隔离开关、第二联锁钥匙箱和设备门锁，所述设备门锁通过设备钥匙开启与关闭；
所述第一联锁钥匙箱内设有用以连通或断开调车机车风源的气路手柄，所述第一联锁钥匙箱外设有用以将所述气路手柄锁于所述第一联锁钥匙箱的接地开关钥匙；
所述高压接地开关具有用以供所述接地开关钥匙插入的接地开关钥匙孔，当所述接地开关钥匙插入所述接地开关钥匙孔中时，所述高压接地开关能够开启以实现接地；所述高压接地开关还连接有用以将所述高压接地开关锁定于开启和解锁位置的高压接地开关钥匙；
所述车载储能单元隔离开关连接有用以将所述车载储能单元隔离开关锁定于开启和解锁位置的隔离开关钥匙；
所述第二联锁钥匙箱具有用以供所述高压接地开关钥匙和所述隔离开关钥匙插入的第一互锁钥匙孔，还包括用以供所述设备钥匙插入的第二互锁钥匙孔，当所述设备钥匙从所述第二互锁钥匙孔中拔出时，所述高压接地开关钥匙和所述隔离开关钥匙无法从所述第一互锁钥匙孔中拔出。
优选地，所述设备门锁包括主辅变流器门锁、高压柜门锁、机械间门锁和车顶入口门锁。
优选地，所述主辅变流器门锁和所述高压柜门锁的个数均为两个。
优选地，所述高压接地开关安装于调车机车的超高压交流供电系统用主断路器的一侧，且通过触刀与所述超高压交流供电系统用主断路器的两端相连，以实现所述超高压交流供电系统用主断路器的两端接地。
优选地，所述高压接地开关钥匙的个数为两个，且所述隔离开关钥匙的个数为四个。
本发明还提供一种调车机车，包括如上述任意一项所述的高压安全联锁系统。
本发明还提供一种用于调车机车的高压安全联锁方法，包括：
将第一联锁钥匙箱上的气路手柄转至隔离位，允许升弓信号断开，且调车机车的空气管路关断并将通往受电弓气路中的压缩空气排向大气；
转动并取出接地开关钥匙，所述气路手柄被接地开关钥匙带动联锁装置而锁在所述第一联锁钥匙箱中；
将取出的所述接地开关钥匙插入高压接地开关的接地开关钥匙孔中，转动所述高压接地开关的操作手柄到接地位，插入所述高压接地开关的所述接地开关钥匙被锁在所述高压接地开关上；
转动并取出位于所述高压接地开关的高压接地开关钥匙，此时所述高压接地开关的操作手柄被锁定在接地位，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
确认隔离开关钥匙在“0”位置，并操作车载储能单元隔离开关的操作手柄到“OFF”位置，然后转动所述隔离开关钥匙到“1”位置并取出；
将所述高压接地开关钥匙以及取出的所述隔离开关钥匙插入到第二联锁钥匙箱的第一互锁钥匙孔，然后将所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙全部转动至“0”位置，解除对设备门锁的锁止，此时可以取出插入于所述第二联锁钥匙箱的第二互锁钥匙孔的设备钥匙，并利用所述设备钥匙开启所述设备门锁；
取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱中；
当所述设备钥匙开启所述设备门锁时，所述设备钥匙锁定于所述设备门锁，无法取出。
优选地，所述取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱中具体为：
取出两把主辅变流器门锁钥匙、两把高压柜门锁钥匙、机械间门锁钥匙和车顶入口门锁钥匙六把钥匙中的任意一把，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱中。
相对于上述背景技术，本发明提供的调车机车的高压安全联锁系统，采用第一联锁钥匙箱将超高压交流接触网供电回路安全接地及车内高压回路安全接地，采用第二联锁钥匙箱将高压直流车载储能单元高压回路安全隔离，通过钥匙的各级互锁关系，令双源制电力调车机车的高压安全联锁系统具有功能完善、保护范围宽，安全可靠的特点，能从根本上确保调车机车司乘人员和维保人员的人身安全。也即解决了双源或多源供电的电力调车机车的超高压交流接触网供电和高压直流车载储能动力供电系统的安全联锁问题，确保在日常运用和检修保养时工作人员的人身安全，防止高压触电事件的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的调车机车及其高压安全联锁系统的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的调车机车及其高压安全联锁系统的原理示意图。
本发明提供了一种用于调车机车的高压安全联锁系统，主要包括第一联锁钥匙箱15、高压接地开关17、车载储能单元隔离开关16、第二联锁钥匙箱18和设备门锁，设备门锁通过设备钥匙开启与关闭。
其中，设备门锁可以包括主辅变流器门锁、高压柜门锁、机械间门锁和车顶入口门锁，主辅变流器门锁可以为主辅变流器门锁1和主辅变流器门锁2。与之对应地，主辅变流器门锁1通过第一主辅变流器门锁钥匙9实现开启与关闭，主辅变流器门锁2通过第二主辅变流器门锁钥匙10实现开启与关闭，高压柜门锁1通过第一高压柜门锁钥匙11实现开启与关闭，高压柜门锁2通过第二高压柜门锁钥匙12实现开启与关闭，机械间门锁1通过机械间门锁钥匙13实现开启与关闭，车顶入口门锁通过车顶入口门锁钥匙14实现开启与关闭。
第一联锁钥匙箱15内设有气路手柄1，用以连通或断开调车机车风源，第一联锁钥匙箱15还设有接地开关钥匙2，高压接地开关17包括接地开关钥匙孔，用以供接地开关钥匙2插入；且当接地开关钥匙2插入接地开关钥匙孔中时，高压接地开关17能够开启以实现接地；高压接地开关17还具有高压接地开关钥匙，包括第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4。
车载储能单元隔离开关16具有隔离开关钥匙，包括第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7和第四隔离开关钥匙8。第二联锁钥匙箱18具有第一互锁钥匙孔和第二互锁钥匙孔，第一互锁钥匙孔能够供高压接地开关钥匙和隔离开关钥匙插入，第二互锁钥匙孔能够供设备钥匙插入，且当设备钥匙从第二互锁钥匙孔中拔出时，高压接地开关钥匙和隔离开关钥匙无法从第一互锁钥匙孔中拔出。
第一联锁钥匙箱15中具有一把接地开关钥匙2、一把气路手柄1，在第一联锁钥匙箱15中设置有安全联锁信号反馈，第一联锁钥匙箱15能够向外给出“允许”信号，同时第一联锁钥匙箱15的进风口与调车机车风源相连，第一联锁钥匙箱15的出风口与调车机车受电弓的供风管路相连。当调车机车正常运行时，第一联锁钥匙箱15的气路手柄1处于“1位”接通气路，并向调车机车控制系统发出允许升弓信号。
高压接地开关17安装于调车机车的超高压交流供电系统用主断路器旁边，可以通过触刀与超高压交流供电系统用主断路器的两端相接，从而使超高压交流供电系统用主断路器的两端接地。
车载储能单元隔离开关16与车载储能单元安装在一起，只有将车载储能单元与调车机车的主电路正确隔离，才能将车载储能单元隔离开关16的钥匙取出(也即第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7和第四隔离开关钥匙8才可取出)。
第二联锁钥匙箱18具有第一互锁钥匙孔和第二互锁钥匙孔，第一互锁钥匙孔和第二互锁钥匙孔如说明书附图1所示的并排两列；第一互锁钥匙孔可以供第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7、第四隔离开关钥匙8、第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4插入，第二互锁钥匙孔可以供第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12、机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14插入。
其中，第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7、第四隔离开关钥匙8、第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4是同一类的可相互通用的钥匙，第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12、机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14是同一类的可相互通用的钥匙。
与第二联锁钥匙箱18相对应的各安全联锁，分别安装在各种高压设备的门上，只有通过第二联锁钥匙箱18内的设备钥匙才能打开，门被打开后，设备钥匙将锁定在门上的锁上不能被取出，只有关上门后，设备钥匙才能被取出。
本申请的电力调车机车在正常运行时，高压安全联锁系统的各种钥匙处于如下的位置：
第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12，机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14均在第二联锁钥匙箱1中，插于第二互锁钥匙孔中；
第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7、第四隔离开关钥匙8分别在四个车载储能单元隔离开关上；
第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4插于高压接地开关17，接地开关钥匙2在第一联锁钥匙箱15中。
本发明所提供的一种具有高压安全联锁系统的调车机车，包括上述具体实施例所描述的高压安全联锁系统；调车机车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
本发明还提供一种用于调车机车的高压安全联锁方法，主要包括：
将第一联锁钥匙箱15上的气路手柄1转至隔离位，允许升弓信号断开，且调车机车的空气管路关断并将通往受电弓气路中的压缩空气排向大气；
转动并取出接地开关钥匙2，所述气路手柄1被接地开关钥匙2带动联锁装置而锁在所述第一联锁钥匙箱15中；
将取出的所述接地开关钥匙2插入高压接地开关17的接地开关钥匙孔中，转动所述高压接地开关17的操作手柄到接地位，插入所述高压接地开关17的所述接地开关钥匙2被锁在所述高压接地开关17上；
转动并取出位于所述高压接地开关17的高压接地开关钥匙，此时所述高压接地开关17的操作手柄被锁定在接地位，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
确认隔离开关钥匙在“0”位置，并操作车载储能单元隔离开关16的操作手柄到“OFF”位置，然后转动所述隔离开关钥匙到“1”位置并取出；
将所述高压接地开关钥匙以及取出的所述隔离开关钥匙插入到第二联锁钥匙箱18的第一互锁钥匙孔，然后将所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙全部转动至“0”位置，解除对设备门锁的锁止，此时可以取出插入于所述第二联锁钥匙箱18的第二互锁钥匙孔的设备钥匙，并利用所述设备钥匙开启所述设备门锁；
取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱18中；
当所述设备钥匙开启所述设备门锁时，所述设备钥匙锁定于所述设备门锁，无法取出。
上述步骤中，取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱18中具体为：
取出第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12，机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14这六把钥匙中的任意一把，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱18中。
电力调车机车高压安全联锁系统的恢复运行的操作过程是：
首先，将各设备门关闭，从设备门锁上取出钥匙：将第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12，机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14取下；
其次，将第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12，机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14插回到第二联锁钥匙箱18的第二互锁钥匙孔中，并将上述六把钥匙均转动到“1”位置，此时可从第一互锁钥匙孔中取出第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7、第四隔离开关钥匙8、第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4；
然后，依次将第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7、第四隔离开关钥匙8、第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4转动到“1”位置并取出，此时，第一主辅变流器门锁钥匙9、第二主辅变流器门锁钥匙10、第一高压柜门锁钥匙11、第二高压柜门锁钥匙12，机械间门锁钥匙13和车顶入口门锁钥匙14都被联锁在第二联锁钥匙箱18的第二互锁钥匙孔中；
而后，依次将第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7和第四隔离开关钥匙8插入到四个车载储能单元隔离开关16中并转动到“1”位，控制车载储能单元隔离开关16的操作手柄到“ON”位置，此时车载储能单元与主电路接通，并且第一隔离开关钥匙5、第二隔离开关钥匙6、第三隔离开关钥匙7和第四隔离开关钥匙8被锁定在车载储能单元隔离开关16上；
接着，依次将第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4插入到高压接地开关17，并转动第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4，然后转动高压接地开关17的操作手柄到“运行”位置，此时第一高压接地开关钥匙3和第二高压接地开关钥匙4被锁定在高压接地开关17上；车顶设备和牵引变压器的原边处于非接地的状态；
再次，转动并取出接地开关钥匙2，此时高压接地开关17的操作手柄被锁在“运行”位置；
最后，将接地开关钥匙2插入到第一联锁钥匙箱15中并转动至“1”位置，转动气路手柄1到“1”位置，此时接地开关钥匙2被锁定在第一联锁钥匙箱15中，此时升弓允许信号接通，且通往受电弓的气路接通。
需要说明的是，本文中的“0”位是指断开位，“1”为是指连通位，而“ON”位置是指开始位，“OFF”位置是指关闭位。
也即，在接近高压设备的过程中，通过硬件机械互锁和控制系统的双重作用下，保证AC25kV供电网侧的受电弓不能升起和真空断路器不能闭合；在接近高压设备的过程中，通过硬件机械互锁和控制系统的双重作用下，保证用于隔离DC750V车载储能单元的隔离开关断开且不能闭合和高速直流断路器不能闭合；在接近高压设备时(车载储能单元除外)，机车网侧电路(包括车顶电路和主变压器原边电路)已经接地，车载储能单元已被正确隔离，确保人身安全；通过硬件反馈给调车机车控制系统的信号对高压安全联锁系统进行监控。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的调车机车及其高压安全联锁系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于调车机车的高压安全联锁系统，其特征在于，包括第一联锁钥匙箱(15)、高压接地开关(17)、车载储能单元隔离开关(16)、第二联锁钥匙箱(18)和设备门锁，所述设备门锁通过设备钥匙开启与关闭；
所述第一联锁钥匙箱(15)内设有用以连通或断开调车机车风源的气路手柄(1)，所述第一联锁钥匙箱(15)外设有用以将所述气路手柄(1)锁于所述第一联锁钥匙箱(15)的接地开关钥匙(2)；
所述高压接地开关(17)具有用以供所述接地开关钥匙(2)插入的接地开关钥匙孔，当所述接地开关钥匙(2)插入所述接地开关钥匙孔中时，所述高压接地开关(17)能够开启以实现接地；所述高压接地开关(17)还连接有用以将所述高压接地开关(17)锁定于开启和解锁位置的高压接地开关钥匙；
所述车载储能单元隔离开关(16)连接有用以将所述车载储能单元隔离开关(16)锁定于开启和解锁位置的隔离开关钥匙；
所述第二联锁钥匙箱(18)具有用以供所述高压接地开关钥匙和所述隔离开关钥匙插入的第一互锁钥匙孔，还包括用以供所述设备钥匙插入的第二互锁钥匙孔，当所述设备钥匙从所述第二互锁钥匙孔中拔出时，所述高压接地开关钥匙和所述隔离开关钥匙无法从所述第一互锁钥匙孔中拔出。
2.根据权利要求1所述的高压安全联锁系统，其特征在于，所述设备门锁包括主辅变流器门锁、高压柜门锁、机械间门锁和车顶入口门锁。
3.根据权利要求2所述的高压安全联锁系统，其特征在于，所述主辅变流器门锁和所述高压柜门锁的个数均为两个。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的高压安全联锁系统，其特征在于，所述高压接地开关(17)安装于调车机车的超高压交流供电系统用主断路器的一侧，且通过触刀与所述超高压交流供电系统用主断路器的两端相连，以实现所述超高压交流供电系统用主断路器的两端接地。
5.根据权利要求4所述的高压安全联锁系统，其特征在于，所述高压接地开关钥匙的个数为两个，且所述隔离开关钥匙的个数为四个。
6.一种调车机车，其特征在于，包括如上述权利要求1至5任意一项所述的高压安全联锁系统。
7.一种用于调车机车的高压安全联锁方法，其特征在于，包括：
将第一联锁钥匙箱(15)上的气路手柄(1)转至隔离位，允许升弓信号断开，且调车机车的空气管路关断并将通往受电弓气路中的压缩空气排向大气；
转动并取出接地开关钥匙(2)，所述气路手柄(1)被接地开关钥匙(2)带动联锁装置而锁在所述第一联锁钥匙箱(15)中；
将取出的所述接地开关钥匙(2)插入高压接地开关(17)的接地开关钥匙孔中，转动所述高压接地开关(17)的操作手柄到接地位，插入所述高压接地开关(17)的所述接地开关钥匙(2)被锁在所述高压接地开关(17)上；
转动并取出位于所述高压接地开关(17)的高压接地开关钥匙，此时所述高压接地开关(17)的操作手柄被锁定在接地位，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
确认隔离开关钥匙在“0”位置，并操作车载储能单元隔离开关(16)的操作手柄到“OFF”位置，然后转动所述隔离开关钥匙到“1”位置并取出；
将所述高压接地开关钥匙以及取出的所述隔离开关钥匙插入到第二联锁钥匙箱(18)的第一互锁钥匙孔，然后将所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙全部转动至“0”位置，解除对设备门锁的锁止，此时可以取出插入于所述第二联锁钥匙箱(18)的第二互锁钥匙孔的设备钥匙，并利用所述设备钥匙开启所述设备门锁；
取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱(18)中；
当所述设备钥匙开启所述设备门锁时，所述设备钥匙锁定于所述设备门锁，无法取出。
8.根据权利要求7所述的高压安全联锁方法，其特征在于，所述取出所述设备钥匙，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱(18)中具体为：
取出两把主辅变流器门锁钥匙(9、10)、两把高压柜门锁钥匙(11、12)、机械间门锁钥匙(13)和车顶入口门锁钥匙(14)六把钥匙中的任意一把，所述隔离开关钥匙和所述高压接地开关钥匙锁定在所述第二联锁钥匙箱(18)中。
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