CN109808503A - 一种高压系统控制方法、系统和列车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种高压系统控制方法，应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车，该方法的步骤包括：若当前列车编组数量小于等于8辆，则列车前进时，启用设有高压系统的第一车厢的一号位受电弓；若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用设有高压系统的第二车厢的二号位受电弓。本申请所述技术方案对列车编组中两个头车上四组高压系统进行联合控制，以满足自由编组列车的高压系统控制需求，并能够在紧急情况下，对高压系统进行应急控制，配合列车牵引，保证列车的运行安全。

Description

一种高压系统控制方法、系统和列车

技术领域

本申请涉及轨道交通技术，具体地，涉及一种高压系统控制方法和系统。

背景技术

我国现有动车组以8辆编组为主型，并以现有的8辆编组、16辆编组和2个8辆编组重联运行的模式运营。但目前的动车组的编组方式固定，每辆车在设计时就已经规定好其所在整列车中的位置和方向，其编组型式不能更换，列车所含车辆数目也不能改变。

如图1所示，现有8辆编组动车组高压系统一般非分为两套，互为冗余，其主要包括受电弓、主断路器、电压互感器、电流互感器、避雷器及高压隔离开关等器件。每列动车组安装有两套高压系统，分别布置在不同车辆的车顶。工作时一套高压系统工作，另外一套作为冗余。现有国内的动车组如CRH1、CRH2和CRH5型车就是采用类似布局与控制方式，仅安装位置不同。

现有高压系统的布置方式仅适合于高压系统固定在02与07车上的固定编组动车组，当列车可变编组或车厢调转时，则无法实现列车高压系统正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种高压系统控制方法，应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车，该方法的步骤包括：

若当前列车编组数量小于等于8辆，则列车前进时，启用设有高压系统的第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用设有高压系统的第二车厢的二号位受电弓。

优选地，该方法的步骤还包括：

列车后退时，启用所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

优选地，该方法的步骤还包括：

若在列车编组数量大于8辆，则列车前进时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓；

若两个车厢上任意一个一号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓。

优选地，该方法的步骤还包括：

列车后退时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓；

若两个车厢上任意一个二号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓。

优选地，所述列车编组中各车厢的高压总线处于贯通状态，且列车编组为非重联模式。

优选地，该方法的步骤还包括：

若列车编组数量大于8辆，且以不大于8辆车厢为一列编组的重联模式编组，则列车前进时，启用每列编组的所述第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第二车厢的二号位受电弓。

优选地，该方法的步骤还包括：

列车后退时，启用每列编组的所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

优选地，该方法的步骤还包括：

对列车的运行状态进行实时监测，若出现紧急运行状况，则启动全列高压系统的受电弓。

优选地，若紧急运行状况解除，则检测当前列车运行状态，并按照对应的高压控制策略对高压系统进行控制。

所述紧急运行状况包括：网络通信中断、列车供电异常或列车行驶至特殊路段。

为解决上述技术问题之一，本发明进一步提供了一种高压系统控制系统，应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车，该系统包括：

列车控制和管理系统，用于执行如权利要求1至10任意一项所述的高压系统控制方法；

气动平衡控制系统，基于列车控制和管理系统的控制信号，对高压系统中的受电弓进行升降控制。

为解决上述技术问题之一，本发明进一步提供了一种列车，包括：头车和中间车，所述头车上设有两组高压系统；该列车上设有如权利要求11所述的高压控制系统。

本发明的有益效果如下：

本申请所述技术方案对列车编组中两个头车上四组高压系统进行联合控制，以满足自由编组列车的高压系统控制需求，并能够在紧急情况下，对高压系统进行应急控制，配合列车牵引，保证列车的运行安全。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术所述的列车高压系统的示意图；

图2为本方案所述高压系统控制方法的示意图；

图3为本方案实例一所述首选受电弓正常情况下的控制方式示意图；

图4为本方案实例一所述首选受电弓故障情况下的控制方式示意图；

图5为本方案实例二所述首选受电弓正常情况下的控制方式示意图；

图6为本方案实例二所述首选受电弓故障情况下的控制方式示意图

图7为本方案实例三所述首选受电弓正常情况下的控制方式示意图；

图8为本方案实例三所述首选受电弓故障情况下的控制方式示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本方案的核心思路是针对可变编组列车的无固定编组模式，也无固定的排列次序的特点，将两套高压系统布置在头车上，头车与头车之间无高压电缆连接，并且根据该列车编组形式构建一套满足头车上双高压系统的受电弓控制策略。

具体的，本申请公开了一种高压系统控制方法，该方法主要应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车。本方案中，自由编组列车中包含两个头车，每个头车上设置两组高压系统，本方案能够针对两个头车上四组高压系统进行联合控制。如图2所示，本方法的具体步骤包括：

在列车编组完成后，首先需要确定当前列车编组的数量是否小于等于8辆，根据当前编组的数量，选择高压系统的控制方式；

控制方式一：若当前列车编组的数量小于等于8辆，并且列车处于各车厢的高压总线贯通的非重联模式；

则列车前进时，启用设有高压系统的第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用设有高压系统的第二车厢的二号位受电弓；

列车后退时，启用所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

控制方式二：若在列车编组数量大于8辆，并且列车处于各车厢的高压总线贯通的非重联模式；

则列车前进时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓；

若两个车厢上任意一个一号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓；

列车后退时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓；

若两个车厢上任意一个二号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓。

控制方式三：若列车编组数量大于8辆，且以不大于8辆车厢为一列编组的重联模式编组；

则列车前进时，启用每列编组的所述第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第二车厢的二号位受电弓；

列车后退时，启用每列编组的所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

本方案进一步包括：对列车的运行状态进行实时监测，若出现紧急运行状况，则启动全列高压系统的受电弓；

若紧急运行状况解除，则检测当前列车运行状态，并按照对应的高压控制策略对高压系统进行控制。

其中，所述紧急运行状况包括：列车网络通信中断、列车供电异常或列车行驶至特殊路段时。特殊路段：例如，列车处于隧道内，此时可能会有网络通信不佳影响列车正常运行，此时会启用紧急模式，快速通过该区域，降低特殊路段对列车行驶的影响。

本方案进一步公开了一种高压系统控制系统，该系统包括：列车控制和管理系统和气动平衡控制系统；其中，上述三种控制方式和紧急控制方式嵌入列车控制和管理系统中，利用列车控制和管理系统对自由编组的列车进行状态确认，并根据当前列车编组的情况采用相应的控制方式对高压系统中的受电弓发送控制信号；与之相配合的，利用气动平衡控制系统接收列车控制和管理系统的控制信号，并基于该控制信号对受电弓进行升降控制。受电弓的具体控制如下：

高压系统中的受电弓是由气囊组成的气动平衡系统进行控制的，该气囊的压力空气由气动平衡系统中的气动控制单元提供，在压力空气作用下气囊产生扭矩，通过凸轮及弹性连接轴作用在下臂的铰链处，从而使受电弓升弓。

气动控制单元通过调压阀调整升弓压缩空气的气压，从而调整受电弓与接触网的接触压力，改善受电弓的受流质量。

正常情况下，降弓的控制方式是通过调压阀排尽气囊内的压力空气，由重力作用降弓；在故障情况下，激活自动降弓装置ADD中的电磁阀，实现自动降弓。

当受电弓升弓控制时:

列车控制和管理系统基于相应的高压系统控制方式发出用于升弓的主电磁阀的触发信号，如受电弓无异常故障，电磁阀基于该触发信号导通，压缩空气将通过主电磁阀进入受电弓气囊内，受电弓将缓慢升起。同时气动平衡系统中的压力传感器实时监测气路中的压力并传输给气动控制单元，调整压力调节器，改变升降弓时间。当控制单元内部气压到达内部压力开关动作数值后，压力开关将动作，同时该压力开关的动作信号会反馈给列车控制和管理系统，说明弓已升起。

b)降弓控制逻辑

列车控制和管理系统基于相应的高压系统控制方式发出用于降弓的主电磁阀的触发信号，如受电弓无异常故障，电磁阀基于该触发信号导通，此时，气囊中压缩空气通过电磁阀快速排尽，由重力作用降弓。同时气路中压力达到压力开关动作数值后，压力开关动作，同时该压力开关的动作信号会反馈列车控制和管理系统，说明弓已降下。

c)受电弓滑板监控

受电弓上装有自动降弓装置，列车运行过程中，利用受电弓碳滑板上设置的光纤传感器，实时对滑板的磨损状态进行监测，并将监测信号发送给自动降弓装置，若监测到碳滑板损坏时，自动降弓装置会使受电弓自动快速降下，降弓之后，如果碳滑板仍未修复，则自动降弓装置可以阻止受电弓升弓。此外，在正常运行情况下(碳滑板无损坏)，自动降弓装置中的电磁阀是关闭的，在碳滑板出现受电异常故障的情况下，压力开关监测到气路中压力变化，触发自动降弓装置中的电磁阀，使故障受电弓快速降下。

本方案中，列车控制和管理系统可以通过两中线路控制受电弓，一路是硬线，一路是多功能车辆总线MVB。通过双冗余控制线路可以提供对受电弓控制的可靠性。

本方案中，在非重联且小于八辆编组的情况下，保证列车仅升起一个受电弓。为了防止同一列车上前弓和后弓同时升起，对受电弓进行受电弓互锁设计。在常规状态下，同一列车上前弓和后弓形成逻辑互锁，当列车处于紧急情况时，则旁路掉该互锁功能，所有受电弓进入应急状态，直到应激状态接触，解除对互锁设计的旁路。

下面通过一组实例对本方案作进一步说明。

本方案中，所述重联为两列同型号的动车组之间联挂运行。列车编组重联必须1号车与8号车之间联挂，不允许1号车与1号车或8号车与8号车之间联挂。(只准许1号车挂8号车)两列动车组重联运行时，运行前进方向第一列动车组负责操纵，第二列动车组不必安排司机。所述高压贯通指的是各车之间的高压总线贯通。

如图3和图4所示，该实例一为8辆编组(包括8辆)以下的非重联模式，且高压贯通，此时，第一车厢的二号位受电弓和第二车厢的一号位受电弓被禁用：该情况下，列车处于向右行驶状态，首选启用受电弓为第一车厢的一号位受电弓；若此时首选受电弓被禁用或出现故障(例如空气压力损失)，切换为启用第二车厢的二号位受电弓。

如图5和图6所示，该实例二为8辆编组(不包括8辆)以上的非重联模式，且高压不贯通，此时，单车上的一号位和二号位受电弓互锁禁用：该情况下，列车处于向右行驶状态，首选同时启用受电弓为第一车厢和第二车厢的一号位受电弓；若此时首选受电弓被禁用或出现故障(例如空气压力损失)，则切换为同时启用第一车厢和第二车厢的二号位受电弓。

如图7和图8所示，该实例三为8辆编组(不包括8辆)以上的重联模式，此时，每一列编组的车厢数量不大于8辆，且高压贯通：该实例中，列车处于向右行驶状态，启用每列编组的所述第一车厢的一号位受电弓；若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则切换为启用每列编组的所述第二车厢的二号位受电弓。

本实例中，列车的运行模式包括：正常运行状况和紧急运行状况。正常运行状态包括：牵引、制动和惰行。整列车安装多架受电弓，通过车辆动力学计算和分析，确定优先升起的受电弓和非优先受电弓，当优先受电弓故障时，升起非优先受电弓。

本实例中，紧急运行状况指的是车辆的网络和通信全部中断、列车受电异常或处于特殊路段，而出现紧急运行状况时列车无法及时停车，例如在隧道内，这时要求启用紧急模式。正常运行时(牵引、制动和惰行等)，始终使用优先弓，紧急模式下，全部的弓升起，因为其实属于紧急状态，所有弓都投入工作，车辆牵引，快速离开此区段。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种高压系统控制方法，应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车，其特征在于，该方法的步骤包括：

若当前列车编组数量小于等于8辆，则列车前进时，启用设有高压系统的第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用设有高压系统的第二车厢的二号位受电弓。

2.根据权利要求1所述的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

列车后退时，启用所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

3.根据权利要求1所述的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

若在列车编组数量大于8辆，则列车前进时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓；

若两个车厢上任意一个一号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓。

4.根据权利要求3的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

列车后退时，同时启用所述第一车厢和第二车厢的二号位受电弓；

若两个车厢上任意一个二号位受电弓被禁用或出现故障，则同时启用所述第一车厢和第二车厢的一号位受电弓。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的高压系统控制方法，其特征在于，所述列车编组中各车厢的高压总线处于贯通状态，且列车编组为非重联模式。

6.根据权利要求5所述的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

若列车编组数量大于8辆，且以不大于8辆车厢为一列编组的重联模式编组，则列车前进时，启用每列编组的所述第一车厢的一号位受电弓；

若所述第一车厢的一号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第二车厢的二号位受电弓。

7.根据权利要求6所述的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

列车后退时，启用每列编组的所述第二车厢的二号位受电弓；

若所述第二车厢的二号位受电弓被禁用或出现故障，则启用所述第一车厢的一号位受电弓。

8.根据权利要求1所述的高压系统控制方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：

对列车的运行状态进行实时监测，若出现紧急运行状况，则启动全列高压系统的受电弓。

9.根据权利要求8所述的高压系统控制方法，其特征在于，若紧急运行状况解除，则检测当前列车运行状态，并按照对应的高压控制策略对高压系统进行控制。

10.根据权利要求8所述的高压系统控制方法，其特征在于，所述紧急运行状况包括：网络通信中断、列车供电异常或列车行驶至特殊路段。

11.一种高压系统控制系统，应用于同一车厢上设置两组高压系统的列车，其特征在于，该系统包括：

列车控制和管理系统，用于执行如权利要求1至10任意一项所述的高压系统控制方法；

气动平衡控制系统，基于列车控制和管理系统的控制信号，对高压系统中的受电弓进行升降控制。

12.一种列车，包括：头车和中间车，其特征在于，所述头车上设有两组高压系统；该列车上设有如权利要求11所述的高压控制系统。