CN108749654B - 一种列车的电力管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气化轨道交通领域，具体涉及一种电力管理系统，它包括数据获取装置、光电传感器、电流调节装置和控制器，当预定位置出现沙尘暴天气时，在列车当前位置，使储能装置的放电电流增大，当到达预定位置时，在d₁≠d的情况下，使储能装置放电电流增大，在d₁＝d的情况下，使储能装置的放电电流减小。电力管理系统根据预定位置的天气数据以及车轮中心点与路面之间距离的大小，来合理的调节电流调节装置，使储能装置的放电电流保持稳定，达到了列车行驶稳定的效果。

Description

一种列车的电力管理系统

技术领域

本发明属于电气化轨道交通领域，特别涉及一种列车的电力管理系统。

背景技术

电气化轨道交通中常使用或存储再生电力作为其他牵引列车的动力，例如：

株式会社东芝的专利产品电力管理装置以及电力管理系统，可以根据包括运行时刻表的列车信息对蓄电装置进行有计划的充放电(参考专利文献CN104583001A)。

株式会社日立制作所的专利产品铁道系统，可以根据车辆位置、车辆速度、和该车辆是否处于动力运行中、惰力运行中、或制动中的行进状态，来决定蓄电装置的电力提供(参考专利文献CN104379397A)。

西门子有限公司的专利产品适于向输电线供电以将功率供应给交通工具的功率调整系统，根据瞬时交通密度所需的能量波动将可调整的功率递送给能量存储装置(参考专利文献CN102123883A)。

发明内容

本发明提供了一种列车的电力管理系统，其基于车辆运行状态以外的外部数据调整电网中的储能装置的充放电，以使再生制动电能的利用适时而准确，且储能装置的放电过程对直流电网的冲击小。其包括：

数据获取装置，其设置在列车上，用于获取预定位置处的天气数据；

光电传感器，其设置在列车的车轮中心点上，用于实时监测车轮中心点与铁轨的上表面之间的第一距离d₁；

还包括：

电流调节装置，其包括缓启动单元和调节单元，其中，

缓启动单元由第一电容C₁、第二电容C₂，第一电阻R₁、第二电阻R₂和mos管组成，通过mos管的工作状态由放大区调整到饱和区，使储能装置的放电电流由零逐渐变化为最大负载电流，从而使得放电电流缓启动以避免储能装置的放电过程对直流电网的冲击，其中放大区是指漏极电流从零开始增大到最大负载电流，饱和区是指漏极电流维持在最大负载电流；

调节单元由第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅和第一开关S₁、第二开关S₂组成，通过调整第一开关S₁、第二开关S₂的开闭状态来切换电阻的连接方式，从而调节储能装置放电过程中的放电电流的大小；

控制器，其信号连接到数据获取装置、光电传感器、电流调节装置、储能装置，且被配置为：当预定位置出现沙尘暴天气时，铁轨上表面砂石的附着机率存在增大的可能性，铁轨上表面附着砂石会使车轮中心点与铁轨上表面之间的第一距离不断发生变化，从而使接触线与受电弓的接触面积随之发生变化，导致受电弓受流不稳定，需要储能装置提供更大的放电电流以保持列车的当前行驶状态，因此在列车当前位置控制S₁保持断开、S₂由断开调整为闭合，也即电阻的连接方式由串联调整为仅连接一个电阻，从而使储能装置放电回路中的放电电流I₁经缓启动单元和调节单元逐渐增大到I₂，当列车到达预定位置时，再判断d₁与定值d的关系，在d₁≠d的情况下，受电弓实际受流减小，控制S₁由断开调整为闭合、S₂保持闭合，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻调整为并联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经缓启动单元和调节单元逐渐增大到I₃，在d₁＝d的情况下，受电弓实际受流不变，控制S₁保持断开、S₂由闭合恢复到断开，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻恢复到串联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经缓启动单元和调节单元逐渐恢复到I₁；

其中预定位置是指列车前方与当前位置距离为d₂的位置。

本发明的有益效果是：电力管理系统根据预定位置的天气数据以及车轮中心点与路面之间距离的大小，来合理的调节电流调节装置，使储能装置的充放电电流保持稳定，达到了列车行驶稳定的效果。

附图说明

图1示出了预定位置出现砂石时第一距离的变化示意图；

图2示出了电流调节装置的内部电路图。

具体实施方式

下面参照附图，详细描述本系统的结构以及所实现的功能。

数据获取装置1，其设置在列车2上，用于获取预定位置处的天气数据；

光电传感器3，其设置在列车2的车轮中心点上，用于实时监测车轮中心点与铁轨的上表面之间的第一距离d₁；

电流调节装置4，分为缓启动单元和调节单元，缓启动单元由第一电容C₁、第二电容C₂，第一电阻R₁、第二电阻R₂和mos管组成，通过mos管的工作状态由放大区调整到饱和区，使储能装置的放电电流由零逐渐变化为最大负载电流，从而使得放电电流缓启动，避免储能装置的放电过程对直流电网的冲击，达到保护电路的效果，其中放大区是指漏极电流从零开始增大到最大负载电流，饱和区是指漏极电流维持在最大负载电流，调节单元由第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅和第一开关S₁、第二开关S₂组成，通过调整第一开关S₁、第二开关S₂的开闭状态来调整电阻的连接方式，从而调节储能装置5放电过程中的放电电流的大小；

控制器6信号连接到数据获取装置1、光电传感器3、电流调节装置4、储能装置5；

控制器6被配置为：

当预定位置出现沙尘暴天气时，铁轨上表面砂石的附着机率存在增大的可能性，铁轨上表面附着砂石会使车轮中心点与铁轨上表面之间的第一距离不断发生变化，从而使接触线与受电弓的接触面积随之发生变化，导致受电弓受流不稳定，需要储能装置提供更大的放电电流以保持列车的当前行驶状态，因此在列车当前位置控制S₁保持断开、S₂由断开调整为闭合，也即电阻的连接方式由串联调整为仅连接一个电阻，从而使储能装置放电回路中的放电电路I₁经过缓启动单元和调节单元后逐渐增大到I₂，当列车到达预定位置时，再判断d₁与定值d的关系，在d₁≠d的情况下，受电弓实际受流减小，控制S₁由断开调整为闭合、S₂保持闭合，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻调整为并联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经过缓启动单元和调节单元后逐渐增大到I₃，在d₁＝d的情况下，受电弓实际受流不变，控制S₁保持断开、S₂由闭合恢复到断开，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻恢复到串联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经过缓启动单元和调节单元后逐渐恢复到I₁。

本领域技术人员应该认识到，不背离正如一般性地描述的本发明的实质和范围，可以对各个特定的实施例中示出的发明进行各种各样的变化和/或修改。因此，从所有方面来讲，这里的实施例应该被认为是说明性的而并非限定性的。同样，本发明包括任何特征的组合，尤其是专利权利要求中的任何特征的组合，即使该特征或者特征的组合并未在专利权利要求或者这里的各个实施例中被明确地说明。

Claims (1)

1.一种列车的电力管理系统，包括

数据获取装置，其设置在列车上，用于获取预定位置处的天气数据；

光电传感器，其设置在列车的车轮中心点上，用于实时监测车轮中心点与铁轨的上表面之间的第一距离d₁；

其特征在于：

电流调节装置，其包括缓启动单元和调节单元，其中，

缓启动单元由第一电容C₁、第二电容C₂，第一电阻R₁、第二电阻R₂和mos管组成，通过mos管的工作状态由放大区调整到饱和区，使储能装置的放电电流由零逐渐变化为最大负载电流，从而使得放电电流缓启动以避免储能装置的放电过程对直流电网的冲击，其中放大区是指漏极电流从零开始增大到最大负载电流，饱和区是指漏极电流维持在最大负载电流；

调节单元由第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅和第一开关S₁、第二开关S₂组成，通过调整第一开关S₁、第二开关S₂的开闭状态来切换电阻的连接方式，从而调节储能装置放电过程中的放电电流的大小；

控制器，其信号连接到数据获取装置、光电传感器、电流调节装置、储能装置，且被配置为：当预定位置出现沙尘暴天气时，铁轨上表面砂石的附着机率存在增大的可能性，铁轨上表面附着砂石会使车轮中心点与铁轨上表面之间的第一距离不断发生变化，从而使接触线与受电弓的接触面积随之发生变化，导致受电弓受流不稳定，需要储能装置提供更大的放电电流以保持列车的当前行驶状态，因此在列车当前位置控制S₁保持断开、S₂由断开调整为闭合，也即电阻的连接方式由串联调整为仅连接一个电阻，从而使储能装置放电回路中的放电电流I₁经缓启动单元和调节单元逐渐增大到I₂，当列车到达预定位置时，再判断d₁与定值d的关系，在d₁≠d的情况下，受电弓实际受流减小，控制S₁由断开调整为闭合、S₂保持闭合，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻调整为并联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经缓启动单元和调节单元逐渐增大到I₃，在d₁＝d的情况下，受电弓实际受流不变，控制S₁保持断开、S₂由闭合恢复到断开，也即电阻的连接方式由仅连接一个电阻恢复到串联，从而使储能装置放电回路中的放电电流从I₂经缓启动单元和调节单元逐渐恢复到I₁；

其中预定位置是指列车前方与当前位置距离为d₂的位置。

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