CN108136918B - 用于降低铁路系统的电力消耗的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于降低铁路系统的电力消耗的方法和系统，该铁路系统包括至少一个接触网、列车以及连接到接触网的区段并向接触网提供电力的至少一个变电站，其中，在列车的制动期间，制动中的列车向接触网提供电力。变电站关联到一个用于降低电力消耗的装置，并且本发明：‑检测在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车；‑如果检测到存在制动中的列车，则中断由变电站向接触网提供的电力；‑检测在连接到变电站的各区段中不存在制动中的列车；以及‑用于如果检测到不存在制动中的列车则使得电力能够由变电站提供给接触网的单元。

Description

用于降低铁路系统的电力消耗的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及用于降低铁路系统的能耗的方法和系统。
背景技术
在电气化铁路系统中，使用变电站从电网向列车供给列车所需的电力。变电站将电网电力转换成向列车受电弓输送电力的接触网电力。
电气化铁路系统包括沿着铁路线彼此通常隔开数千米的多个变电站。
发明内容
技术问题
在装配有再生能力时，列车还可以将它们动能的一部分转换成可以被反馈回接触网的电力。由于接触网中的欧姆损耗，受电弓上的电压在该电力被反馈回到接触网时升高。
为了避免危险的过电压，具有再生能力的列车还可以包括变阻器。为了保持合理的受电弓电压，调整注入到接触网和变阻器的电力电平。制动电流被挤压，这意味着仅一部分实际上被反馈至接触网，剩余部分在变阻器中作为热量耗散。
在变电站为单向的时候，它们无法将接触网电力转换回到电网。这可能引起在变阻器中浪费的大量电力。
沿着铁路线的所有列车的制动电力与加速电力之间的差会生成过多电力，其必须在制动中的列车的变阻器中耗散。为了回收过多的电力，已经提出了诸如可逆变电站的解决方案，其将过多电力传递回电网或能量存储系统，该电网或能量存储系统可以吸收过多电力，过多电力稍后在牵引电力之和将超过制动电力之和时使用。
即使在存在用于回收过多制动能量的解决方案的情况下，电流挤压会发生。这种情况作为示例在变电站从遥远的制动中的列车隐藏加速列车时发生。随着变电站提供加速电力的一部分，它向遥远的制动中的列车施加高电压电平，这必须挤压其减速电力的一部分，这产生损耗。
技术方案
本发明的目的在于在电气铁路系统的至少一些变电站为不可逆的电气铁路系统中提供过多电力的更佳使用。
为此，本发明涉及一种用于降低铁路系统的电力消耗的方法，该铁路系统包括至少一个接触网、列车以及连接到接触网的区段并向接触网提供电力的至少一个变电站，其中，在列车的制动期间，制动中的列车向接触网提供电力，该方法的特征在于：变电站关联到一个用于降低电力消耗的装置，并且在于：方法包括以下步骤：
-检测在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车；
-如果检测到在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车，则中断由变电站向接触网提供的电力；
-检测在连接到变电站的各区段中不存在制动中的列车；以及
-如果检测到在连接到变电站的各区段中不存在制动中的列车并且如果已中断由变电站提供的电力，则使得电力能够由变电站提供给接触网。
本发明还涉及一种用于降低铁路系统的电力消耗的系统，该铁路系统包括至少一个接触网、列车以及连接到接触网的区段并向接触网提供电力的至少一个变电站，其中，在列车的制动期间，制动中的列车向接触网提供电力，该系统的特征在于：变电站关联到用于降低电力消耗的一个装置，并且在于：系统包括：
-第一检测器，该第一检测器检测在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车；
-中断器，如果检测到在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车，则该中断器中断由变电站向接触网提供的电力；
-第二检测器，该第二检测器检测在连接到变电站的各区段中不存在制动中的列车；以及
-如果检测到在连接到变电站的各区段中不存在制动中的列车并且如果已中断由变电站提供的电力，则启用电路以使得电力能够由变电站提供给接触网。
由此，当列车在连接到变电站的区段中制动时，变电站不再向接触网施加高电压。因此，降低了制动中的列车的受电弓处的电压，这降低了由于高电压而产生的电流挤压的风险。被注入到接触网的再生能量的量较高，这节省了到机械或变阻器制动器中的制动能量的浪费。
根据特定特征，第一检测器通过感测连接到变电站的各区段中的电流并通过检查电流是否沿同一方向流动来检测存在。
由此，如果电流沿同一方向流动，则来自第一区段的列车向另一区段中的列车提供电流。制动中的列车需要将电流注入到接触网，并且可以被检测到在制动中。对在变电站附近制动的列车的检测不依赖列车与变电站之间无线通信并且因此是非常鲁棒的，包括在隧道中。变电站可以以完全去中心化的方式独自检测存在制动中的列车。
根据特定特征，第一检测器通过感测连接到变电站的一个区段中的电流并通过感测由变电站向接触网提供的电流来检测存在。
由此，减少了感测接触网的电流的传感器的数量。简化了保养。
根据特定特征，第一检测器通过将当前时间与指示在时间上存在制动中的列车的预定配置资料进行比较来检测存在。
由此，系统不需要电流感测，因此限制了由于电流感测而产生的损耗。因为接触网不需要针对安装传感器而被隔离，所以系统的安装容易。在正常运转时，列车根据时间表在铁路线上运行，预定配置资料容易地确定制动时间和位置。
根据特定特征，第二检测器通过将从中断由变电站向接触网提供的电力起经过的时间与预定值进行比较来检测不存在。
由此，变电站可以在制动时段结束之后开始向加速中或滑行中的列车传送电力。制动时段通常限于几秒或数十秒。因为变电站使得能够向接触网传送电力，所以加速中的列车可以取得足够的加速来维持其时间表。限制了延迟。
根据特定特征，第二检测器通过感测接触网到变电站的连接处的电压并将所感测的电压与预定值进行比较来检测不存在。
由此，已经中断向接触网提供电力的变电站可以检测加速中的列车何时缺乏电力且其受电弓电压下降。该情形指示电源不足，其可能由于区段中的再生的缺乏而引起，并且变电站可以恢复向接触网传送电力。
根据特定特征，第二检测器通过感测连接到变电站的区段中的一个区段中的电流并检查所感测的电流是否低于预定值来检测不存在。
由此，已经中断向接触网提供电力的变电站可以检测从一个区段传到另一个区段的电流的流动低。因为变电站已经中断提供电力，所以不是在制动中的列车的位置处的高受电弓电压的原因。因此，低电平的电流仅由制动电力的减少而引起，而不是由由于高压而产生的挤压而引起。因为电流低，所以可能不足以向处于加速或滑行模式的周围列车供应足够的电力。
根据特定特征，第二检测器通过将当前时间与指示在时间上存在制动中的列车的预定配置资料进行比较来检测不存在。
由此，系统不需要电流或电压感测，因此限制了由于电流感测而产生的损耗。因为接触网不需要针对安装传感器而被隔离，所以系统的安装容易。在正常运转时，列车根据时间表在铁路线上运行，预定配置资料容易地确定制动时间和位置。
根据特定特征，第一检测器或第二检测器通过从服务器接收消息来检测不存在或存在。
由此，系统不需要电流或电压感测，并且可以在正常和异常情形这两者下动态地适应列车的真实驾驶状态。
根据特定特征，第一检测器或第二检测器通过以下处理检测不存在或存在：从连接到变电站连接到的一个区段的多个变电站接收所测量的电流值，并且对于变电站连接到的各区段，计算在区段中由变电站感测的电流值与所接收电流值之间的差。
由此，例如可以使用基尔霍夫(Kirchhoff)定律由变电站容易地估计在接触网的给定区段中由列车消耗/注入的电流的和。该瞬间信息可靠，并且覆盖正常和异常情形这两者。此外，即使在变电站仍然向连接到该变电站的区段注入电流时也指示在该区段中制动中的列车的存在。这种情形无法在没有变电站之间的协作的情况下来检测。因此，减少了由于由周围变电站施加的过电压而导致的制动中的列车的电流挤压，这进一步降低了浪费损耗。
根据特定特征，第一检测器或第二检测器被包括在服务器中，该服务器从多个变电站接收所测量的电流值，并且对于各区段，计算由连接到区段的多个变电站感测并传递的电流值之间的差。
由此，信息集中化。信息准确，并且还给予了服务器对能耗或延迟恢复的优先权的灵活性。
根据特定特征，第一检测器或第二检测器被包括在变电站中。
由此，减少了决策的时延。信息更准确。
根据特定特征，第一检测器被包括在变电站和服务器中，并且如果变电站或服务器检测到在连接到变电站的区段中的一个区段中存在制动中的列车，则中断由变电站向接触网提供的电力。
由此，给予制动能量的恢复的优先权。如果一种单元检测到存在制动中的列车，则变电站停止电力到接触网的传送。这可能引起延迟，但确保变电站在能量可能已经由制动中的列车供给时不向接触网供应能量。
根据特定特征，第二检测器被包括在变电站和服务器中，并且如果变电站和服务器检测到在连接到变电站的区段中的一个区段中不存在制动中的列车，则启用由变电站向接触网提供的电力。
由此，给予恢复制动能量的优先权。在仅一种单元检测到不存在制动中的列车时，连接到变电站的区段中可能仍然有制动中的列车。启用由变电站向接触网传送电力可能在制动中的列车中施加过电压和不期望的挤压损失。
本发明的特性将从示例实施方式的以下描述的阅读更清楚地显现，描述参照附图来产生。
附图说明
[图1]图1表示实施本发明的电气铁路系统的示例。
[图2A]图2A表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的示例。
[图2B]图2B表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的示例。
[图2C]图2C表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的示例。
[图3]图3表示根据本发明的变电站启用/中断控制器的架构的示例。
[图4]图4表示根据本发明的服务器的架构的示例。
[图5A]图5A表示根据本发明的变电站启用/中断控制器的传感器的示例。
[图5B]图5B表示根据本发明的变电站启用/中断控制器的传感器的示例。
[图6]图6表示由根据本发明的第一实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
[图7]图7表示由根据本发明的第二实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
[图8A]图8A表示由根据本发明的第三实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
[图8B]图8B表示由根据本发明的第三实现模式和第四实现模式的服务器执行的算法。
[图9]图9表示由根据本发明的第四实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
具体实施方式
图1表示实施本发明的电气铁路系统的示例。
电气铁路系统包括被标记为ST1至ST4的多个变电站、被标记为T1至T4的列车、铁路RA以及接触网CA。
各变电站ST通过接触网CA和铁路向列车T提供电力。
变电站ST1至ST4根据本发明的第二实现模式可以通过通信网络NT连接到彼此。
变电站ST1至ST4根据本发明的第三实现模式和第四实现模式可以通过通信网络NT连接到彼此，并且连接到服务器Serv。
为了简化本发明的理解，铁路和接触网被分成区段S01、S12、S23、S34以及S45。
区段S01包括变电站ST1与图1未示出的另一个变电站之间的铁路和接触网。
区段S12包括是相邻变电站ST的变电站ST1与ST2之间的铁路和接触网。
区段S23包括是相邻变电站ST的变电站ST2与ST3之间的铁路和接触网。
区段S34包括是相邻变电站ST的变电站ST3与ST4之间的铁路和接触网。
列车T1位于区段S12中。列车T2位于区段S23中，并且列车T3和T4位于区段S34中。
区段S45包括变电站ST4与图1未示出的另一个变电站之间的铁路和接触网。
图2A至图2C表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的示例。
变电站ST连接到电网GR，并且连接到接触网CA和铁路RA。来自电网GR的AC电压(例如，25kV)在被传送在铁路与接触网之间之前通过至少一个变压器TR降压，通过整流器RE转换成DC电压(例如，1.5kV)，并且通过滤波器FL滤波。
根据本发明，变电站还包括启用/中断控制器EIC和启用/中断装置EID。
图2A表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的第一示例。
根据图2A，启用/中断装置EID位于变压器TR与整流器RE之间，并且每相包括至少一个AC断流器。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站与接触网断开时，断流器在对应相的电压或电流过零时被操作为断开。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站ST重新连接到接触网CA时，每个相的断流器在对应相的电压或电流过零时被操作为接通。
每个相的断流器可以由晶闸管、IGBT、机械继电器或可控断路器构成。
图2B表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的第二示例。
根据图2B的示例，启用/中断装置EIDb由串联连接在整流器RE与滤波器FL之间的一个DC断流器构成。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站ST与接触网CA断开时，断流器被操作为断开。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站ST重新连接到接触网CA时，断流器被操作为接通。
断流器由电源开关(作为示例，为晶闸管、IGBT、MOSFET)、机械继电器或可控断路器构成。在本发明的优选实现中，断流器由电源开关构成，并且在接通和断开过渡期间，为了限制滤波器FL容量处的电压过冲，使用高栅电阻来控制电源开关的di/dt速度。
图2C表示根据本发明的包括启用/中断控制器和启用/中断装置的变电站的第三示例。
整流器RE被实施为可控电力转换器EIDc。可控电力转换器EIDc执行从AC到DC的电压转换，但还可以被操作为控制被注入到接触网CA的电流的量。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站ST与接触网CA断开时，由可控电力转换器EIDc传送的电流被平滑地引导至零。然后，可控电力转换器EIDc的电源开关保持断开。在由启用/中断控制器EIC决定将变电站ST重新连接到接触网CA时，由可控电力转换器EIDc传送的电压被平滑地引导至标称接触网电压。
本发明还适用于图2A至图2C中未描绘的本发明的变型例中，在该变型例中，变电站ST给接触网供应AC电压。整流器被AC/AC转换器替换或省略。
图3表示根据本发明的变电站启用/中断控制器的架构的示例。
变电站启用/中断控制器EIC可以被包括在各变电站ST中。
变电站启用/中断控制器EIC例如具有基于由总线301连接在一起的部件的架构和受如图6或图7或图8A或图9所公开的程序控制的处理器300。
总线301将处理器300连结到只读存储器ROM 302、随机存取存储器RAM 303、检测器305、启用/中断接口EII 306以及通信接口307。
存储器303包括寄存器，这些寄存器旨在接收与如图6或图7或图8A或图9所公开的算法有关的程序的变量和指令。在发明的变型例中，存储器303可以包括随着时间的过去指示存在和/或不存在相邻的制动中的列车的配置资料。处理器300可以在存储器303中存储通过通信接口207接收的配置资料。
只读存储器(或可能为闪存)302包括与如图6或图7或图8A或图9所公开的算法有关的程序的指令，这些指令在变电站启用/中断控制器EIC通电时到随机存取存储器303。
检测器305由电流、电压和/或时间的传感器构成。作为示例，检测器305感测由变电站ST传送到接触网CA的电流。
作为另一个示例，检测器305在变电站ST将电流注入到接触网CA的点的两侧感测流过CA接触网的电流。
作为另一个示例，检测器305在变电站ST将电流注入到接触网CA的点处感测接触网CA的电压。
作为另一个示例，检测器305感测由图2A中的变电站ST的变压器TR提供的各相的电压和/或电流。
作为又一个示例，检测器305包括测量时间的时钟。检测器305将所感测的信息转换成数字形式，并且通过总线301将该所感测的信息发送到处理器300。
启用/中断接口306由用于为了将变电站ST连接到接触网CA/将变电站ST与接触网CA断开而控制启用/中断装置EIC的单元构成。
网络接口307可以在变电站启用/中断控制器EIC与控制相邻变电站的启用/中断控制器EIC和/或服务器Serv之间启用消息的交换。
变电站启用/中断控制器EIC可以通过由可编程计算机(诸如PC(个人计算机)、DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令或程序在软件中实施，或由机器或专用部件(诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))在硬件中实施。
换言之，变电站启用/中断控制器EIC包括电路或装置，该装置包括电路，该电路或装置使得变电站启用/中断控制器EIC执行与如图6或图7或图8A或图9所公开的算法有关的程序。
图4表示根据本发明的服务器的架构的示例。
服务器Serv例如具有基于由总线401连接在一起的部件的架构和受如图8B所公开的程序控制的处理器400。
总线401将处理器400连结到只读存储器ROM 402、随机存取存储器RAM 403以及通信接口407。
存储器403包括寄存器，这些寄存器旨在接收与如图8B所公开的算法有关的程序的变量和指令。
只读存储器(或可能为闪存)402包括与如图8B所公开的算法有关的程序的指令，这些指令在服务器Serv通电时到随机存取存储器403。
网络接口407可以启用与变电站启用/中断控制器EIC的消息的交换。
服务器Serv可以通过由可编程计算机(诸如PC(个人计算机)、DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令或程序在软件中实施，或由机器或专用部件(诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))在硬件中实施。
换言之，服务器Serv包括电路或包括装置，该装置包括电路，该电路或装置使得服务器Serv执行与如图8B所公开的算法有关的程序。
图5A和图5B表示根据本发明的变电站启用/中断控制器的传感器的示例。
变电站ST在注入点P处在接触网CA中注入电流，并且所注入的电流通过铁路RA返回。
图5A根据本发明的实现模式表示被包括在变电站启用/中断控制器EIC的检测器305中的传感器的位置。电流传感器501和502在变电站ST将电流注入在接触网CA中的注入点P的两侧感测流过接触网CA的电流。
在变型例中，检测器305还包括电压传感器503，该电压传感器测量在变电站ST将电流注入在接触网CA中的注入点P处的接触网电压。在由传感器503感测的电压变得低于预定阈值时，处理器300可以确定不存在周围制动中的列车。
虽然在图5A中未描绘，但根据本发明，变电站ST可以服务超过一个铁路线路和超过一个接触网。对于由变电站ST服务的各接触网CA，检测器305包括一对传感器501和502。
图5B根据本发明的另一个实现模式表示被包括在变电站启用/中断控制器EIC的检测器305中的电流传感器的位置。
电流传感器501在变电站ST将电流注入在接触网CA中的注入点P的一侧感测流过接触网CA的电流。电流传感器504感测由变电站ST注入在接触网CA中的电流。使用由传感器501和504感测的电流，处理器300可以确定注入点P的另一侧流过接触网CA的电流，作为由传感器501和504感测的电流之间的差。
沿同一方向流过接触网CA的两侧的电流指示一个第一侧实际上向第二侧提供电流，由此指示在变电站ST的附近存在制动的列车。
图6表示由根据本发明的第一实现模式的变电站启用/中断控制器EIC执行的算法。
更准确来说，本算法由各变电站启用/中断控制器EIC的处理器300来执行。
在步骤S60处，处理器300检查在受变电站启用/中断控制器EIC控制的变电站ST与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。
例如，处理器300通过比较流过接触网CA的两侧的电流的方向来确定存在相邻制动中的列车。流过接触网CA的两侧的电流由检测器305来感测，或由所注入电流与由检测器305感测的流过接触网CA的一侧的电流之间的差来确定。在流过接触网CA的两侧的电流沿同一方向流动时，处理器300确定存在相邻制动中的列车。
例如，在发明的另一个变型例中，处理器300通过比较由检测器305测量的时间与在RAM 303中包括的预定配置资料来确定相邻制动中的列车的存在。当预定配置资料指示在测量时间存在相邻制动中的列车时，处理器300确定存在相邻制动中的列车。
例如，在发明的另一个变型例中，当通过通信接口307接收到指示存在相邻制动中的列车的消息时，处理器300确定相邻制动中的列车的存在。
在变电站ST还将电流传送到第二列车时，变电站ST然后向接触网施加高电压，这在相邻制动中的列车的受电弓处引起甚至更高的接触网电压。在这种情况下，相邻制动中的列车模式可能挤压其所再生电力的部分，这引起不期望的能量损耗。
如果处理器300确定存在相邻制动中的列车，则处理器移动至步骤S61。否则，处理器300返回至步骤S60。
在步骤S61处，处理器300为了在没有来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令连接/断开接口306。
在下一步骤S62处，处理器300检查是否是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，如果自从步骤S61离开以来经过的时间在预定值以上，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，如果由检测器305中的电压传感器503感测的在变电站与接触网之间的连接处的接触网电压变得低于预定义值，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。如果接触网电压低，则一列列车处于低电压挤压下，并且所需的加速电流低。这指示对到加速中的列车的供给电流的缺乏，这可能由于两个区段中均不存在制动中的列车而引起。
例如，如果所感测的电流在预定义值以下，则处理器300通过感测流过区段中的一个区段的电流来确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。这指示之前制动的周围列车逐渐停止其再生，并且如果将重新连接变电站，则由于隐藏效果而产生的挤压损失将保持少量。
例如，处理器300通过比较由检测器305感测的时间与在存储器303中存储的配置资料来确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。如果在存储器303中存储的配置资料在感测时间指示不存在相邻制动中的列车，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。例如，处理器300在通过通信接口307接收到指示不存在相邻制动中的列车的消息时确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
如果是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间，则处理器300移动至步骤S63。否则，处理器300返回至步骤S62。
在步骤S63处，处理器300为了在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口306。
然后，处理器300返回至步骤S60。
图7表示由根据本发明的第二实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
更准确来说，本算法由各变电站启用/中断控制器的处理器300来执行。
在步骤S70处，处理器300确定在接触网CA的第一区段中流动的第一电流和在接触网CA的第二区段中流动的第二电流。
作为示例，第一电流和第二电流由检测器305来感测。根据图1的示例，由变电站ST2的检测器305感测流过区段S12和S23的电流，由变电站ST3的检测器感测流过区段S23和S34的电流。
作为另一个示例，由检测器305感测第一电流和由变电站注入到接触网CA的电流，并且处理器300将第二电流确定为第一电流与由变电站注入到接触网的电流之间的差。
在下一步骤S71处，处理器300命令网络接口307向控制相邻变电站的变电站启用/中断控制器EIC传递消息，该消息包括所感测的电流值。
根据图1的示例，消息由变电站ST2的变电站启用/中断控制器EIC发送到变电站ST1和ST3的变电站启用/中断控制器EIC。
在下一步骤S72处，处理器300通过网络接口307从控制相邻变电站的变电站启用/中断控制器EIC接收消息，各消息包括由相邻变电站的检测器305感测的电流值。
根据图1的示例，变电站ST2从变电站ST1接收消息，该消息包括区段S01和S12的所感测的电流值、并且从变电站ST3接收消息，该消息包括区段S23和S34的所感测的电流值。
在下一步骤S73处，处理器300检查变电站与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。
例如，处理器300对于各区段计算在步骤S70处感测的电流与对于该区段从相邻变电站接收的电流之间的差。如果差在预定正值以上，那么区段中的至少一个列车向接触网提供电力，即，该区段中有制动中的列车。
如果制动中的列车处于变电站ST与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中，则处理器300移动至步骤S74。否则，处理器300返回至步骤S73。
在步骤S74处，处理器300为了在没有来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令连接/断开接口306。
在下一步骤S75处，处理器300检查是否是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，如果在向接触网提供电力的停止与当前时间之间经过的时间在预定值以上，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，处理器300通过以下处理确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间：如在步骤S70处公开的感测流过区段的电流，如在步骤S71处公开的向相邻变电站传递消息，如在步骤S72处公开的从相邻变电站接收消息，以及如在步骤S72处公开的，对于各区段计算在变电站处感测的电流与对于该区段从相邻变电站接收的电流之间的差。如果该差低于负的预定值，那么区段包括比诸如制动中的列车的电源多的、诸如加速中的列车的电力负荷，并且可以认为制动中的列车将不被变电站隐藏，因为电力可以在区段内从制动中的列车直接流动至加速中的列车。
如果是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间，则处理器300移动至步骤S76。否则，处理器300返回至步骤S75。
在步骤S76处，处理器300为了在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口306。
图8A表示由根据本发明的第三实现模式和第四实现模式的变电站启用/中断控制器执行的算法。
更准确来说，本算法由各变电站启用/中断控制器的处理器300来执行。
在步骤S800处，如在步骤S70中公开的，处理器300确定在接触网CA的第一区段中流动的第一电流和在接触网CA的第二区段中流动的第二电流。
在下一步骤S801处，处理器300命令网络接口307向服务器Serv传递消息，该消息包括所确定的电流值。
在下一步骤S802处，处理器300检查是否通过网络接口307从服务器Serv接收到消息，该消息指示没有来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA。
如果接收到指示没有来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA的该消息，则处理器300移动至步骤S803。否则，处理器300移至步骤S804。
在步骤S803处，处理器300为了在没有来自电网GR的电力由变电站ST提供给接触网CA的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口EII306。
在下一步骤S804处，处理器300检查是否通过网络接口307从服务器Serv接收到指示来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA的消息。
如果接收到指示来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA的消息，则处理器300移动至步骤S805。否则，处理器300移至步骤S800。
在步骤S805处，处理器300为了在来自电网GR的电力由变电站ST提供给接触网CA的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口EII 306。
图8B表示由根据本发明的第三实现模式和第四实现模式的服务器执行的算法。
更准确来说，本算法由服务器Serv的处理器400来执行。
在步骤S850处，处理器400通过网络接口407从各变电站ST的启用/中断控制器EIC接收消息，各消息如在图8A的步骤S800处公开的包括由各变电站ST的变电站检测器305感测的电流值。
在下一步骤S851处，处理器400对于各变电站ST检查变电站ST与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。
例如，处理器300对于各变电站ST和各区段计算在步骤S850处接收的电流值与对于该区段从相邻变电站ST接收的电流之间的差。如果该差在预定值以上，那么区段ST中的至少一个列车向其他区段中的另一辆列车提供电力，即，区段中有制动中的列车。
例如，处理器400根据连接时间表对于各变电站ST确定变电站与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。连接表根据列车的驾驶配置资料和时间表根据通过列车的可能加速和减速时间来确定。断开和重新连接过程是决定性的且对于所有列车驾驶员可见。连接表在不存在断开时挤压电力的所确定的测量结果。
如果没有制动中的列车处于区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S853。如果有制动中的列车处于至少一个变电站ST的区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S852。
在步骤S852处，处理器命令向各变电站ST传递关于有制动中的列车处于变电站的区段中的一个区段中的消息。该消息指示没有来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA。
在下一步骤S853处，处理器400对于各变电站ST检查是否没有制动中的列车处于变电站ST与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中。
例如，处理器400对于各变电站ST和各区段计算在步骤S850处接收的电流值与对于该区段从相邻变电站ST接收的电流之间的差。如果差低于预定值，那么区段中没有列车向另一个区段中的另一辆列车提供电力，即，区段中没有制动中的列车。
例如，处理器400根据连接时间表对于各变电站ST确定、检查变电站与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。连接表根据列车的驾驶配置资料和时间表根据通过列车的可能加速和减速时间来确定。断开和重新连接过程是决定论的且对于所有列车驾驶员可见。连接表在不存在断开时挤压电力的所确定的测量结果。
如果没有制动中的列车处于区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S853。如果制动中的列车处于至少一个变电站ST的区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S852。
如果没有制动中的列车处于区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S851。如果没有制动中的列车处于至少一个变电站ST的区段中的一个区段中，则处理器400移动至步骤S854。
在步骤S854处，处理器命令向各变电站ST传递关于没有制动中的列车处于变电站ST的区段中的一个区段中的消息。消息指示来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA。
图9表示由根据本发明的第四实现的变电站连接和断开控制器执行的算法。
更准确来说，本算法由各变电站启用/中断控制器EIC的处理器300来执行。
在步骤S900处，如在图7的步骤S70处公开的，处理器300确定在接触网CA的第一区段中流动的第一电流和在接触网CA的第二区段中流动的第二电流。
在下一步骤S901处，处理器300命令网络接口307向服务器Serv传递消息，该消息包括在步骤S900处确定的电流值。
在步骤S902处，处理器300检查在受变电站启用/中断控制器EIC控制的变电站ST与其相邻变电站ST之间的区段中的一个区段中是否存在制动中的列车。
例如，处理器300通过比较流过接触网CA的两侧的电流的方向来确定相邻制动中的列车的存在。流过接触网CA的两侧的电流由检测器305来感测或由所注入电流与由检测器305感测的流过接触网CA的一侧的电流之间的差来确定。在流过接触网CA的两侧的电流沿同一方向流动时，处理器300确定存在相邻制动中的列车。
例如，在发明的另一个变型例中，处理器300通过比较由检测器305测量的时间与在RAM 303中包括的预定配置资料来确定存在相邻制动中的列车。在预定配置资料指示在测量时间时存在相邻制动中的列车时，处理器300确定存在相邻制动中的列车。
例如，在发明的另一个变型例中，在通过通信接口307接收到指示相邻制动中的列车的存在的消息时，处理器300确定存在相邻制动中的列车。
在变电站ST还将电流传送到第二列车时，变电站ST然后向接触网施加高电压，这在相邻制动中的列车的受电弓处引起甚至更高的接触网电压。在这种情况下，相邻制动中的列车模式可能挤压其所再生的电力的部分，这引起不期望的能量损耗。
如果处理器300确定存在相邻制动中的列车，则处理器移动至步骤S904。否则，处理器300移至步骤S903。
在下一步骤S903处，处理器300检查是否通过网络接口307从服务器Serv接收到指示没有来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA的消息。
如果接收到指示没有来自电网GR的电力必须由变电站ST提供给接触网CA的消息，则处理器300移动至步骤S904。否则，处理器300移至步骤S905。
在步骤S904处，处理器300为了在没有来自电网GR的电力由变电站ST提供给接触网CA的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口EII306。
在下一步骤S905处，处理器300检查是否是在没有来自电网GR的电力由变电站ST提供给接触网CA的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，如果自从步骤S904离开以来经过的时间在预定值以上，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
例如，如果由检测器305中的电压传感器503感测的、在变电站与接触网之间的连接处的接触网电压变得低于预定义值，则处理器300确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。如果接触网电压低，则一辆列车处于低电压挤压下，并且所需的加速电流低。这指示可能由于制动中的列车在两个区段中的不存在而引起的、到加速中的列车的供给电流的缺乏。
例如，如果所感测的电流在预定义值以下，则处理器300通过感测流过区段中的一个区段的电流来确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。这指示之前制动中的周围列车逐渐停止其再生，并且如果将重新连接变电站，则由于隐藏效果而产生的挤压损失将保持少量。
例如，处理器300通过比较由检测器305感测的时间与在存储器303中存储的配置资料来确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。如果在存储器303中存储的配置资料在感测时间指示相邻制动中的列车的不存在，则处理器确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。例如，处理器300在通过通信接口307接收指示相邻制动中的列车的不存在时确定是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间。
如果是在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元的时间，则处理器300移动至步骤S906。否则，处理器300返回至步骤S905。
在下一步骤S906处，处理器300检查是否通过网络接口307从服务器Serv接收指示来自电网的电力必须由变电站提供给接触网的消息。
如果接收到指示来自电网的电力必须由变电站提供给接触网的消息，则处理器300移动至步骤S907。否则，处理器300返回至步骤S905。
在步骤S907处，处理器300为了在来自电网的电力由变电站提供给接触网的状态下启动用于启用/中断装置EID的单元而命令启用/中断接口306。在那之后，处理器300返回到步骤S900。
当然，可以在不偏离本发明的范围的情况下对以上所描述的本发明的实施方式进行许多修改。

Claims (14)

1.一种用于降低铁路系统的电力消耗的系统，该铁路系统包括至少一个接触网、列车以及连接到接触网的区段并向所述接触网提供电力的至少一个变电站，其中，在所述列车的制动期间，制动中的列车向所述接触网提供电力，该系统的特征在于：所述变电站关联到一个用于降低所述电力消耗的装置，并且在于：所述系统包括：
-第一检测器，该第一检测器通过以下处理检测在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中存在制动中的列车：
感测连接到所述变电站的各区段中的电流并检查所述电流是否沿同一方向流动，或者
将当前时间与指示在所述时间上存在制动中的列车的预定配置资料进行比较；
-中断器，如果检测到在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中存在所述制动中的列车，则该中断器中断由所述变电站向所述接触网提供的所述电力；
-第二检测器，该第二检测器检测在连接到所述变电站的各区段中不存在制动中的列车；以及
-用于如果检测到在连接到所述变电站的各区段中不存在制动中的列车并且如果已中断由所述变电站提供的所述电力，则启用电路以使得所述电力能够由所述变电站提供给所述接触网的单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器通过感测连接到所述变电站的一个区段中的电流并通过感测由所述变电站向所述接触网提供的电流来检测所述存在。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器通过将当前时间与指示在所述时间上存在制动中的列车的预定配置资料进行比较来检测所述存在。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的系统，其特征在于：所述第二检测器通过从中断由所述变电站向所述接触网提供的所述电力起经过的时间与预定值进行比较来检测所述不存在。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的系统，其特征在于：所述第二检测器通过感测所述接触网到所述变电站的连接处的电压并将所感测的电压与预定值进行比较来检测所述不存在。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的系统，其特征在于：所述第二检测器通过感测连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中的电流并比较所感测的电流是否低于预定值来检测所述不存在。
7.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的系统，其特征在于：所述第二检测器通过将当前时间与指示在所述时间上存在制动中的列车的预定配置资料进行比较来检测所述不存在。
8.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的系统，其特征在于：所述第一检测器或所述第二检测器通过从服务器接收消息来检测所述不存在或所述存在。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器或所述第二检测器通过以下处理检测所述不存在或所述存在：从连接到所述变电站连接到的一个区段的多个变电站接收所测量的电流值，并且对于所述变电站连接到的各区段，计算在所述区段中由所述变电站感测的电流值与所接收的电流值之间的差。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器或所述第二检测器被包括在服务器中，该服务器从多个变电站接收所测量的电流值，并且对于各区段，计算由连接到所述区段的多个变电站感测并传递的电流值之间的差。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器或所述第二检测器被包括在所述变电站中。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一检测器被包括在所述变电站和服务器中，并且如果所述变电站或所述服务器检测到在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中存在制动中的列车，则中断由所述变电站向所述接触网提供的所述电力。
13.根据权利要求1或权利要求12所述的系统，其特征在于：所述第二检测器被包括在所述变电站和服务器中，并且如果所述变电站和所述服务器检测到在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中不存在制动中的列车，则启用由所述变电站向所述接触网提供的所述电力。
14.一种用于降低铁路系统的电力消耗的方法，该铁路系统包括至少一个接触网、列车以及连接到接触网的区段并向所述接触网提供电力的至少一个变电站，其中，在所述列车的制动期间，所述制动中的列车向所述接触网提供电力，该方法的特征在于：所述变电站关联到一个用于降低所述电力消耗的装置，并且在于：所述方法包括以下步骤：
-检测在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中存在制动中的列车；
-如果检测到在连接到所述变电站的所述区段中的一个区段中存在所述制动中的列车，则中断由所述变电站向所述接触网提供的所述电力；
-检测在连接到所述变电站的各区段中不存在制动中的列车；以及
-如果检测到在连接到所述变电站的各区段中不存在制动中的列车并且如果已中断由所述变电站提供的所述电力，则使得所述电力能够由所述变电站提供给所述接触网。
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