CN108556687B - 接触网供电电源气源提供系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触网供电电源气源提供系统及方法，用于为受电弓及高压开关提供气源，系统包括：依次相连的直流空压机站、第一风缸和调压阀，由直流空压机站产生的气源输出至第一风缸，再经过调压阀后为受电弓及高压开关提供气源；依次相连的交流空压机站、第二风缸和单向阀，由交流空压机站产生的气源输出至第二风缸，经过单向阀后进入第一风缸，再经过调压阀后为受电弓及高压开关提供气源。第一风缸、第二风缸用于存储压缩空气，调压阀用于调节输出气源压力。本发明能够解决直流空压机和交流空压机为受电弓提供稳定可靠气源的技术问题。

Description

接触网供电电源气源提供系统及方法

技术领域

本发明涉及铁路电气领域，尤其是涉及一种应用于铁路工程作业车辆的接触网供电电源气源提供系统及方法。

背景技术

目前，随着我国铁路总里程的不断增长，铁路维护工作量也日益增加，大型养路机械已成为我国铁路养护维修的主要力量，每天都有几十支机械化施工队活跃在万里铁道线上。这些施工队常年在野外作业，战严寒、斗酷暑，为我国铁路事业的发展，特别是为近几年铁路的提速做出了巨大的贡献。为了解决铁路维护车队在野外的生活问题，各路局都为车队配备了具备机械化施工作业功能的宿营列车。这些宿营列车基于旅客列车车型改造而来，设置有卧铺间、厨房和餐厅等设施。在现有技术中，CN205890886U、CN106080625A、CN202389375U、CN101386305B、CN201712613U、CN201283866Y、CN101386305A等专利均给出了这种宿营列车的结构。

机械化施工队的宿营列车一般都是从沿途的停靠站上取电，由水电段负责，而宿营列车在每一站停靠的时间都很短，水电段必须频繁到施工队接电。而且这些沿途的停靠站一般都是小站，小站上的变压器容量都比较小，无法向宿营列车提供比较大容量的电能，所以宿营列车都带有自备的柴油发电机组。在很多时候，特别是在夏季和冬季使用空调的时候一般都由柴油发电机组向宿营列车供电。由柴油发电机组发电消耗了大量柴油，同时对环境造成严重污染，发电机组发出的噪音也对施工队员和周围居民造成了干扰。另外，柴油发电机组的容量也不大，车上很多用电设备如电磁灶、电淋浴器、电冰箱等都无法使用。然而，目前我国铁路电气化的里程每年都以很高的速度在增加，各主要干线已基本电气化，今后电气化铁路将越来越多，如果经常在电气化区间作业的机械化施工宿营列车上配备一套能直接从接触网取电的系统，就能使宿营列车不论停在何处，都能从接触网上取得大容量的电能，从而避免水电段频繁接电的麻烦，从根本上解决柴油发电机组的种种弊端。

目前，为了解决宿营列车用电的技术问题，宿营车一般都配备了接触网供电电源，将接触网电压转换为民用三相四线制电压。接触网供电电源依靠受电弓从接触网受流，而保证受电弓可靠运行是正常供电的关键，因此受电弓需要一种可靠稳定的气源供给，以持续受电弓稳定运行。接触网供电电源使用气囊式结构的受电弓，这种受电弓需要持续排气以保证受电弓和接触网接触力的恒定。而电力机车受电弓是依靠直流空压机为初次升弓的气源，受流成功后，机车自带的大功率交流制动空压机工作，开始为受电弓提供气源。直流空压机依靠直流电机为动力，直流电机需要碳刷换向，长时间持续运行时需要频繁对碳刷进行检测，如果碳刷磨耗到限后，必须及时更换碳刷，所以直流电机不适应于长时间持续工作。而宿营列车是静止时使用，在静止情况下不需要为制动提供气源，所以也不能使用制动空压机为受电弓提供气源。

因此，研究一种接触网供电电源气源提供系统及方法，在铁路施工宿营列车运行时为受电弓提供稳定可靠的气源成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接触网供电电源气源提供系统及方法，以解决直流空压机和交流空压机为受电弓提供稳定可靠气源的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种接触网供电电源气源提供方法的技术实现方案，一种接触网供电电源气源提供系统，用于为受电弓及高压开关提供气源，包括：

依次相连的直流空压机站、第一风缸和调压阀，由所述直流空压机站产生的气源输出至所述第一风缸，再经过所述调压阀后为所述受电弓及高压开关提供气源；

依次相连的交流空压机站、第二风缸和单向阀，由所述交流空压机站产生的气源输出至所述第二风缸，经过所述单向阀后进入第一风缸，再经过所述调压阀后为所述受电弓及高压开关提供气源；

所述第一风缸、第二风缸用于存储压缩空气，所述调压阀用于调节输出气源压力。

优选的，所述气源提供系统还包括设置于所述调压阀与气源出口之间的第一截止阀，所述第一截止阀用于截止气路，便于后端管路检修。

优选的，所述气源提供系统还包括设置于所述第二风缸与单向阀之间的第二截止阀，所述第二截止阀用于截止气路，便于后端管路检修。

优选的，在所述直流空压机站与第一风缸相连的管路上还设置有第一气压开关，所述第一气压开关能根据所述第一风缸内的气压自动控制所述直流空压机站的启动和停止。

优选的，在所述交流空压机站与第二风缸相连的管路上还设置有第二气压开关，所述第二气压开关能根据所述第二风缸内的气压自动控制所述交流空压机站的启动和停止。

优选的，所述直流空压机站与交流空压机站采用集成式交直流空压机结构。

优选的，所述直流空压机站的自动启动气压低于所述交流空压机站的自动启动气压，以实现所述直流空压机站与交流空压机站的联控，为所述受电弓及高压开关提供稳定的气源。

优选的，所述气源提供系统还包括为所述直流空压机站提供直流电源的蓄电池，三相交流电为所述交流空压机站提供交流电源。

本发明还另外具体提供了一种基于前述系统的接触网供电电源气源提供方法的技术实现方案，一种接触网供电电源气源提供方法，包括以下步骤：

S101)在没有三相交流电为交流空压机站提供交流电源之前，所述直流空压机站从蓄电池获取直流电源，并经过依次相连的第一风缸、调压阀、第一截止阀后为受电弓及高压开关提供气源；

S102)当有三相交流电为交流空压机站提供交流电源时，所述交流空压机站经过依次相连的第二风缸、第二截止阀、单向阀后进入第一风缸，再经过调压阀、第一截止阀后为所述受电弓及高压开关提供气源，此时所述直流空压机站不工作；

S103)当有三相交流电为交流空压机站提供交流电源时，如果所述交流空压机站发生故障，所述直流空压机站自动为所述受电弓及高压开关提供气源。优选的，所述第一气压开关检测所述第一风缸的气压，所述第二气压开关检测所述第二风缸的气压。通过所述第一气压开关将所述直流空压机站的启动气压设置为0.45～0.55Mpa之间，通过所述第二气压开关将所述交流空压机站的启动气压设置为0.5～0.65Mpa之间，所述直流空压机站的自动启动气压低于所述交流空压机站的自动启动气压。

通过实施上述本发明提供的接触网供电电源气源提供系统及方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明接触网供电电源气源提供系统及方法将交流空压机引入接触网供电电源为系统提供气源，提高了供气的可靠性，并引入直流空压机检测维护频率降低，提高了直流空压机和蓄电池的使用寿命；

(2)本发明接触网供电电源气源提供系统及方法对交流空压机和直流空压机进行联合控制，大幅降低了系统的故障率。

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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明接触网供电电源气源提供系统一种具体实施例的气路原理图；

图2是本发明接触网供电电源气源提供系统的对外连接结构示意图；

图中：1-直流空压机站，2-交流空压机站，3-第一气压开关，4-第二气压开关，5-第一风缸，6-第二风缸，7-调压阀，8-第一截止阀，9-单向阀，10-第二截止阀，11-受电弓，12-高压开关，13-蓄电池，100-气源提供系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1和附图2所示，给出了本发明接触网供电电源气源提供系统及方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图1和附图2所示，一种接触网供电电源气源提供系统的实施例，用于为受电弓11及高压开关12提供气源，具体包括：

依次相连的直流空压机站1、第一风缸5和调压阀7，由直流空压机站1产生的气源输出至第一风缸5，再经过调压阀7后为受电弓11及高压开关12提供气源；

依次相连的交流空压机站2、第二风缸6和单向阀9，由交流空压机站2产生的气源输出至第二风缸6，经过单向阀9后进入第一风缸5，再经过调压阀7后为受电弓11及高压开关12提供气源；

第一风缸5、第二风缸6用于存储压缩空气，调压阀7用于调节输出气源压力。

气源提供系统100还包括设置于调压阀7与气源出口A之间的第一截止阀8，第一截止阀8用于截止气路，便于后端管路检修。气源提供系统100还包括设置于第二风缸6与单向阀9之间的第二截止阀10，第二截止阀10用于截止气路，便于后端管路检修。

直流空压机站1和交流空压机站2提供干燥洁净的压缩空气。第一风缸5和第二风缸6用于存储压缩空气。直流空压机站1和交流空压机站2输出经过冷却和干燥后的洁净空气至第一风缸5和第二风缸6中，第二风缸6产生的压缩空气通过第二截止阀10和单向阀9后可以向第一风缸5供风。第一风缸5产生的压缩空气经过7调压阀和第一截止阀8后为受电弓11、高压开关12供气。

在直流空压机站1与第一风缸5相连的管路上还设置有第一气压开关3，第一气压开关3能根据第一风缸5内的气压自动控制直流空压机站1的启动和停止。在交流空压机站2与第二风缸6相连的管路上还设置有第二气压开关4，第二气压开关4能根据第二风缸6内的气压自动控制交流空压机站2的启动和停止。

直流空压机站1与交流空压机站2采用集成式交直流空压机结构。与分体式交直流空压机结构相比所不同的是，集成式交直流空压机的风缸是连通的，增大了交流空压机的风缸容积，且调压阀和截止阀为公用，达到了进一步精简结构和成本的目的。为达到直流空压机站1与交流空压机站2的联控，直流空压机站1的自动启动气压低于交流空压机站2的自动启动气压，以实现直流空压机站1与交流空压机站2的联控，为受电弓11及高压开关12提供稳定的气源。气源提供系统100还包括为所述直流空压机站1提供直流电源的蓄电池13，三相交流电为交流空压机站2提供交流电源。

直流空压机站1依靠直流电机为动力，直流电机需要碳刷换向，长时间持续运行时需要频繁对碳刷进行检测，如果碳刷磨耗到限后，必须及时更换碳刷，所以直流电机不适应于长时间持续工作。而受电弓11需要一种可靠稳定的气源供给，以持续受电弓11的稳定运行。与直流电机相比，三相交流电机故障率低且免维护，是最佳的动力选择。但是，在受电弓11升弓前，无法提供交流电，因此必须设置直流空压机站1和交流空压机站2为受电弓11供气。通过使用蓄电池13为直流电机供电，直流空压机站1提供受电弓11初次升弓的气源。当受流正常后，能够提供交流电时，使用三相交流空压机为受电弓11提供气源。

实施例2

直流空压机站1与交流空压机站2联合工作，才能为接触网供电电源气源提供系统提供稳定的气源。一种基于实施例1所述系统的接触网供电电源气源提供方法的实施例，具体包括以下步骤：

S101)在没有三相交流电为交流空压机站2提供交流电源之前，直流空压机站1从蓄电池13获取直流电源，并经过依次相连的第一风缸5、调压阀7、第一截止阀8后为受电弓11及高压开关12提供气源；

S102)当有三相交流电为交流空压机站2提供交流电源时，交流空压机站2经过依次相连的第二风缸6、第二截止阀10、单向阀9后进入第一风缸5，再经过调压阀7、第一截止阀8后为受电弓11及高压开关12提供气源，此时直流空压机站1不工作；

S103)当有三相交流电为交流空压机站2提供交流电源时，如果交流空压机站2发生故障，直流空压机站1自动为受电弓11及高压开关12提供气源。

为满足上述逻辑，分别在直流空压机站1与交流空压机站2设置压力开关(包括第一气压开关3和第二气压开关4)。其中，第一气压开关3检测第一风缸5的气压，第二气压开关4检测第二风缸6的气压。同时，通过第一气压开关3将直流空压机站1的启动气压设置为0.45～0.55Mpa之间，通过第二气压开关4将交流空压机站2的启动气压设置为0.5～0.65Mpa之间，且直流空压机站1的自动启动气压要低于交流空压机站2的自动启动气压。

通过实施本发明具体实施例描述的接触网供电电源气源提供系统及方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的接触网供电电源气源提供系统及方法将交流空压机引入接触网供电电源为系统提供气源，提高了供气的可靠性，并引入直流空压机检测维护频率降低，提高了直流空压机和蓄电池的使用寿命；

(2)本发明具体实施例描述的接触网供电电源气源提供系统及方法对交流空压机和直流空压机进行联合控制，大幅降低了系统的故障率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (4)

1.一种接触网供电电源气源提供系统，用于为受电弓(11)及高压开关(12)提供气源，其特征在于，包括：

依次相连的直流空压机站(1)、第一风缸(5)和调压阀(7)，由所述直流空压机站(1)产生的气源输出至所述第一风缸(5)，再经过所述调压阀(7)后为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；

依次相连的交流空压机站(2)、第二风缸(6)和单向阀(9)，由所述交流空压机站(2)产生的气源输出至所述第二风缸(6)，经过所述单向阀(9)后进入第一风缸(5)，再经过所述调压阀(7)后为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；

所述第一风缸(5)、第二风缸(6)用于存储压缩空气，所述调压阀(7)用于调节输出气源压力；

在所述直流空压机站(1)与第一风缸(5)相连的管路上还设置有第一气压开关(3)，所述第一气压开关(3)能根据所述第一风缸(5)内的气压自动控制所述直流空压机站(1)的启动和停止；

在所述交流空压机站(2)与第二风缸(6)相连的管路上还设置有第二气压开关(4)，所述第二气压开关(4)能根据所述第二风缸(6)内的气压自动控制所述交流空压机站(2)的启动和停止；

所述直流空压机站(1)与交流空压机站(2)采用集成式交直流空压机结构；所述直流空压机站(1)的自动启动气压低于所述交流空压机站(2)的自动启动气压，以实现所述直流空压机站(1)与交流空压机站(2)的联控，为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供稳定的气源；

所述气源提供系统(100)还包括为所述直流空压机站(1)提供直流电源的蓄电池(13)，三相交流电为所述交流空压机站(2)提供交流电源；

在没有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源之前，所述直流空压机站(1)从蓄电池(13)获取直流电源，并经过依次相连的第一风缸(5)、调压阀(7)、第一截止阀(8)后为受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；当有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源时，所述交流空压机站(2)经过依次相连的第二风缸(6)、第二截止阀(10)、单向阀(9)后进入第一风缸(5)，再经过调压阀(7)、第一截止阀(8)后为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源，此时所述直流空压机站(1)不工作；当有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源时，如果所述交流空压机站(2)发生故障，所述直流空压机站(1)自动为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；

所述第一气压开关(3)检测所述第一风缸(5)的气压，所述第二气压开关(4)检测所述第二风缸(6)的气压；通过所述第一气压开关(3)将所述直流空压机站(1)的启动气压设置为0.45～0.55Mpa之间，通过所述第二气压开关(4)将所述交流空压机站(2)的启动气压设置为0.5～0.65Mpa之间。

2.根据权利要求1所述的接触网供电电源气源提供系统，其特征在于：所述气源提供系统(100)还包括设置于所述调压阀(7)与气源出口(A)之间的第一截止阀(8)，所述第一截止阀(8)用于截止气路，便于后端管路检修。

3.根据权利要求1或2所述的接触网供电电源气源提供系统，其特征在于：所述气源提供系统(100)还包括设置于所述第二风缸(6)与单向阀(9)之间的第二截止阀(10)，所述第二截止阀(10)用于截止气路，便于后端管路检修。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述系统的接触网供电电源气源提供方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101)在没有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源之前，所述直流空压机站(1)从蓄电池(13)获取直流电源，并经过依次相连的第一风缸(5)、调压阀(7)、第一截止阀(8)后为受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；

S102)当有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源时，所述交流空压机站(2)经过依次相连的第二风缸(6)、第二截止阀(10)、单向阀(9)后进入第一风缸(5)，再经过调压阀(7)、第一截止阀(8)后为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源，此时所述直流空压机站(1)不工作；

S103)当有三相交流电为交流空压机站(2)提供交流电源时，如果所述交流空压机站(2)发生故障，所述直流空压机站(1)自动为所述受电弓(11)及高压开关(12)提供气源；

所述第一气压开关(3)检测所述第一风缸(5)的气压，所述第二气压开关(4)检测所述第二风缸(6)的气压；通过所述第一气压开关(3)将所述直流空压机站(1)的启动气压设置为0.45～0.55Mpa之间，通过所述第二气压开关(4)将所述交流空压机站(2)的启动气压设置为0.5～0.65Mpa之间，所述直流空压机站(1)的自动启动气压低于所述交流空压机站(2)的自动启动气压。