CN109808617A - 一种列车和列车供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种列车，包括由头车、动力车和中间车组成的列车编组，所述头车、动力车和中间车的车厢端墙上，沿垂直于列车的行进方向，对称设置有连接器；所述列车端墙上的所有连接器通过线路连通；所述头车、动力车和中间车通过所述连接器在任意编组状态下，连通整列列车的电气线路；所述列车上设有贯穿整辆列车的两条并行供电线路和多个辅助供电系统。本方案能够减少动车组不同电压制式转换设备，降低了车内设备的成本。本方案通过设计冗余供电的辅助供电系统拓扑结构，实现动车组的可变列车编组数量及中间车辆编组方向任意对调，同时，能够保证在单条供电线路故障时，及时采取应急措施更换供电线路，不影响列车辅助供电。

Description

一种列车和列车供电控制方法

技术领域

本申请涉及轨道交通技术，具体地，涉及一种列车和列车供电控制方法。

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。

在列车的设计过程中车辆的排布方式被确定后，以后任何时候列车编组时，每辆车的排布方式不能变，即车辆在排布时不能旋转其一位端和二位端的定位，若将各车厢的次序调换或车厢180°调转，则该列车将会出现无法连接或执行动作错误等现象。

如图1所示，现有动车组辅助供电系统由牵引变流器的中间直流电路、单辅助变流器(ACU)、双辅助变流器(D－ACU)、充电机、蓄电池、辅助及控制用电设备、地面电源等几部分组成。其中辅助及控制用电设备包括各种交流及直流用电设备。单辅助变流器安装在变压器车(TC07/TC02)车下，双辅助变流器安装在一等车(FC05)和餐车(BC04)车下。充电机、蓄电池安装在一等车(FC05)和餐车(BC04)车下。图中，2,4,5,7车辅助变流器输出的中压3AC 440V电压通过母线全列贯穿，电源插座设备供电需要通过各单车的单相逆变器进行转换(DC 110V/230V 50Hz)。可见，现有动车组上中压母线电压制式为60Hz，车载电源插座供电需要单独进行转换，不但增加了单相逆变器带来的电气故障风险，还增加了列车及设备成本。现有动车组上，为单路供电，无法满足列车任意编组的需求，同时当供电线路故障时，没有有效的应急措施。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种列车，包括由头车、动力车和中间车组成的列车编组，

所述头车、动力车和中间车的车厢1端墙上，沿垂直于列车的行进方向，对称设置有连接器2；所述列车端墙上的所有连接器2通过线路连通；

所述头车、动力车和中间车通过所述连接器2在任意编组状态下，连通整列列车的电气线路；

所述列车上设有贯穿整辆列车的两条并行供电线路和多个辅助供电系统。

优选地，所述连接器2包括：编码线路接口和供电线路接口；

每个连接器2的某一类型接口通过对应的线路与其他连接器2的该类型接口连通。

优选地，所述端墙两侧的连接器2上接口的排布顺序为轴对称布置。

优选地，所述列车内设有接线箱；所有连接器2的连接线路均通过接线箱上的接线口连接互通。

优选地，所述列车内设有用于对当前列车的顺序编号和列车类型编号的编码器。

优选地，所述编码器包括：四个用于输出当前列车顺序编号的输出端和两个用于输出列车类型编号的输出端。

优选地，所述列车的动力车和中间车的车厢1内设有用于车辆180度调转时进行控制调转的继电器；

所述继电器与列车内配备的辅助供电系统相连接。

优选地，所述辅助供电系统包括：辅助变流器3和车载电源箱4；

所述辅助变流器3同时与两条供电线路连接；

所述车载电源箱4通过设置在其内部的切换设备与两条供电线路连接；

通过所述辅助供电系统将从列车外部引入的电压调整为50Hz供车内设备使用。

为解决上述技术问题之一，本发明进一步提供了一种用于上述列车的供电控制方法，该方法的步骤包括：

每个车厢1根据预先设置的线路优先级，接入一条供电线路；

判断当前接入的供电线路是否故障，若当前接入的供电线路故障，则切换至另一条供电线路。

优选地，所述每个车厢1根据预先设置的线路优先级，接入一条供电线路的前一步包括：

识别当前任意编组列车中各车厢1的编码，并将车厢类型为头车和/或动力车上的辅助变流器3接入两条供电线路中。

优选地，若当前接入的供电线路未出现故障，则保持当前供电线路的接入状态。

优选地，所述切换为通过列车控制和管理系统进行自动切换或手动切换。

优选地，所述判断当前接入的供电线路是否故障的前一步骤包括：

判断列车网络状态，若当前列车网络状态良好，则利用列车控制和管理系统对列车的供电进行控制。

优选地，若当前列车网络故障，则利用手动方式对列车的供电进行控制。

本发明的有益效果如下：

本申请所述技术方案可以实现在每辆列车任意编组的情况下，保证供电线路的畅通，不受车辆次序调整或车厢调转等编组的限制。本方案能够减少动车组不同电压制式转换设备，避免了使用单相逆变器带来的电气故障风险，同时降低了车内设备的成本。本方案通过设计冗余供电的辅助供电系统拓扑结构，实现动车组的可变列车编组数量及中间车辆编组方向任意对调，同时，能够保证在单条供电线路故障时，及时采取应急措施更换供电线路，不影响列车辅助供电。

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供电系统的示意图；

图2为本方案所述可变编组辅助供电系统的示意图；

图3为本方案所述各车厢端墙连接器的线路连通的示意图；

图4为本方案所述列车编组的示意图；

图5为本方案所述列车供电控制方法的示意图。

附图标号

1、车厢，2、连接器，3、辅助变流器，4、车载电源箱。

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将贯穿全列车的列车供电线路进行双冗余设计，利用编码器和用于车辆180度调转时进行控制调转的继电器；对列车进行编号，便于列车控制和管理系统能够识别当前车辆的编号和车类型，并根据该信息进行列车的控制；再通过继电器设置列车的供电方向，从而辅助设定每辆动车的运行方向及辅助其它子系统，最终实现列车的无限制编组和供电。

具体的，本申请公开了一种列车，该列车至少包括两个头车和一个中间车，此时，头车为动力头车。当列车由头车、动力车和中间车编组组成时，头车和动力车均可以为动力类型。为了满足动力车和中间车可以任意排序或调转180°自由编组，在所述头车、动力车和中间车的车厢1端墙上，沿垂直于列车的行进方向，对称设置有连接器2，列车端墙上的所有连接器2通过线路连通；此时，所述头车、动力车和中间车可以通过所述连接器2在任意编组状态下，连通整列列车的电气线路。所述列车上设有贯穿整辆列车的两条并行供电线路和多个辅助供电系统。

本方案中，为了保证车辆任意排序或调转180°的自由编组时列车的所有线路依然保持正常连通和正确执行，所述连接器2包括：编码线路接口和供电线路接口；每个连接器2的某一类型接口通过对应的线路与其他连接器2的该类型接口连通。如图2所示，为了同时满足列车的任一列插入编组和180度调转方向编组，同一端墙上的左侧连接器2上的接口排布顺序和右侧连接器2上的接口的排布顺序为轴对称设置。

本方案为了进一步实现列车的灵活编组，让列车控制和管理系统统获知接入列车的编号和类型信息，在每个车厢1内部设置用于对当前列车的顺序编号和列车类型编号的编码器。优选地，本方案中，编码器采用六位编码器，六位编码器中的四个输出端用于输出当前列车的顺序编号，其余两个输出端用于输出列车类型编号。编码器输出及显示规则采用二进制方式，当编组为16列时，编号方式如下表所示：

表1：车辆编码表

B0	B1	B2	B3	车号
					0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
					0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
					0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
					0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
					1	0	0	1	9
1	0	1	0	10
					1	0	1	1	11
1	1	0	0	12
					1	1	0	1	13
1	1	1	0	14
					1	1	1	1	15
0	0	0	0	16

列车类型包括两种，动车或者拖车，当动车编码输出为：01时，则拖车编码输出为：10。以此表示列车当前的类型。对于列车编码器的设置可以通过人工设置，也可以通过编写程序的方式嵌入列车控制和管理系统，自动进行编码。

本方案中，为了进一步实现列车180度调转后的灵活编组，在车厢1内部设置有用于车辆180度调转时进行控制调转的继电器，通过该继电器辅助设定每辆列车的运行方向及转换其他辅助系统供电方向。

如图3所示，本方案中，所述辅助供电系统包括：辅助变流器3和车载电源箱4；所述辅助变流器3同时与两条供电线路连接；所述车载电源箱4通过设置在其内部的切换设备与两条供电线路连接；通过所述辅助供电系统将从列车外部引入的电压调整为50Hz供车内设备使用。本实例中，可以根据车辆受电装置的放置位置，以及已经确定的车厢1类型，将所述辅助变流器3设置在防止受电装置的车厢1上，或车厢1类型为动力头车或动力车的车厢1上。本实例中，也可以每辆车上都设有辅助变流器3，根据列车控制和管理系统对车厢1编号和类型的识别，将车厢1类型为动力头车和动力车中的辅助变流器3连入两条供电线路中。

本方案进一步公开了一种用于上述列车的供电控制方法，该供电控制方法可以对车厢1的线路进行选择，并根据供电线路的当前状态和列车的网络状态对供电进行切换控制。该方法具体的步骤如下：

利用列车控制和管理系统对当前任意编组列车中各车厢1的编码进行识别，并将车厢类型为头车和/或动力车上的辅助变流器3接入两条供电线路中。其中，当车厢1按照所需编组顺序编入整列后，头车编码固定，可以直接利用列车控制和管理系统对其进行识别，对于中间的车厢1，利用编码器对该车厢1进行编码，列车控制和管理系统对该车厢1的编码进行识别，确定其的编号和车厢1类型；确定该车厢1的编号和类型后，可以对车厢1的供电、制动、报警等功能进行管理和控制。

确定车厢1的具体编码和类型后，列车控制和管理系统根据每个车厢1根据预先设置的线路优先级，将车厢1的车载电源箱4接入一条供电线路；优选的，所有编组内的车厢1都优先接入同一个供电线路，便于列车控制和管理系统进行统一控制，也可以根据特殊情况，分别控制车厢1的连入线路。

列车控制和管理系统实时对车厢1当前接入的供电线路进行故障判断，若当前接入的供电线路故障，则切换至另一条供电线路；若当前接入的供电线路未出现故障，则保持当前供电线路的接入状态。本方案中，所述切换为通过列车控制和管理系统进行自动切换或手动切换。

本方案中，列车控制和管理系统还会对列车的网络状态进行监控，若当前列车网络状态良好，则直接利用列车控制和管理系统对列车的供电进行控制；若当前列车网络故障，则利用手动方式对列车的供电进行控制。

下面通过一组实例对本方案作进一步说明。

本方案中，向所述辅助变流器3输入高电压，本实例中，向辅助变流器3输入DC2800V的电压，DC2800V电压经过逆变、滤波、降压等处理后输出三相四线AC 380V/50Hz电压。本实例中，如图3所示，辅助变流器3分为100KVA和230KVA两种容量，功率因数为0.85，分别位于头车(1,8车，100KVA即85KW)和中间的动力车(2、6、7车，230KVA即200KW)，全列辅助变流器3的总容量为890KVA，功率为757KW。

表1可变编组交流负载计算

根据负载功率统计计算，动力头车MC车最大交流负载为112KW，动力车M车最大交流负载为87KW，中间车T车最大交流负载为62KW。因此，可根据辅助变流器3功率与负载大小，进行编组数量的任意调整。

如图3所示，各动车中的辅助变流器3经过输出接触器MK1形成两路三相四线制交流母线，即供电1路和供电2路，从而实现不间断向整列车三相交流母线供电。在网络状态良好时，列车控制和管理系统可以直接控制输出接触器MK1将辅助变流器3接入供电线路或断开，当网络状态故障时，可以利用手动方式对输出接触器MK1进行控制。两路三相交流母线并联运行，经过车载电源箱4内的接触器Q01(供电线路I供电时闭合使用)或Q02(供电线路II供电时闭合使用)给三相负载及单相负载供电。

如图3所示，三相负载在车载电源箱4取U、V、W相电源，给充电机、冷却风机、空调、空压机等负载提供3AC380V/50Hz电源。

单相负载在车载电源箱4每相均匀取电，即取UN、VN、WN相电，为撒沙装置、厨房用电设备、插座等负载供电AC220V/50Hz电源。

每个车厢1中车载电源箱4内设置的开关在自动位置时，均可根据列车控制和管理系统来控制车载电源箱4内的开关通断状态，实现供电线路的选择；同时也可直接通过转换开关手动选择，使车载电源箱4内供电接触器(Q01、Q02)闭合，实现供电线路I和供电线路II的选择。

由于端墙冗余式连接器2的设置，可以实现列车任意排序和180°调转编组，再通过接收列车控制和管理系统的信号确定当前车厢1的编号和类型，以此满足车辆可变编组的情况下，双冗余供电线路的连通，并且能够根据当前车厢1的编号自动选择需要供电的母线。例如，二号动力车原有工况下、供电接触器Q01闭合，连入供电线路I供电；当二号动力车调转180°时，通过列车控制和管理系统确定当前车的状态，并根据当前车厢1的供电线路接入优先级，选择闭合接触器Q02，连入供电线路I I供电。如果，此时二号动力车连入的供电线路II故障，可利用列车控制和管理系统或手动直接将供电接触器Q01闭合，断开供电接触器Q02，转换为供电线路I供电。

整个交流负载供电系统采用两路三相四线交流母线贯穿全列，保证三相交流母线和负载供电冗余性，同时通过交流母线转换开关和列车控制和管理系统控制接触器满足了供电线路I和供电线路II的切换，实现了动车组的可变列车编组数量及中间车辆编组方向任意对调功能。

本方案可以在可变编组的基础上实现列车的交流辅助供电，输出电压制式为50Hz，可通过各相与N线形成单相交流220V/50Hz电压，每节单车减少1个单相逆变器，即减少了动车组不同电压制式转换带来的技术风险同时也降低了设备成本。另外，设计冗余供电的辅助供电控制系统即两路三相四线制交流母线，可实现任意单车车辆的180°调转降低了运营维护编组作业难度；全列的可变编组数量，实现了根据运量需求实现灵活编组。

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 (14)

1.一种列车，包括由头车、动力车和中间车组成的列车编组，其特征在于，

所述头车、动力车和中间车的车厢(1)端墙上，沿垂直于列车的行进方向，对称设置有连接器(2)；所述列车端墙上的所有连接器(2)通过线路连通；

所述头车、动力车和中间车通过所述连接器(2)在任意编组状态下，连通整列列车的电气线路；

所述列车上设有贯穿整辆列车的两条并行供电线路和多个辅助供电系统。

2.根据权利要求1所述的列车，其特征在于，所述连接器(2)包括：编码线路接口和供电线路接口；

每个连接器(2)的某一类型接口通过对应的线路与其他连接器(2)的该类型接口连通。

3.根据权利要求2所述的列车，其特征在于，所述端墙两侧的连接器(2)上接口的排布顺序为轴对称布置。

4.根据权利要求3所述的列车，其特征在于，所述列车内设有接线箱；所有连接器(2)的连接线路均通过接线箱上的接线口连接互通。

5.根据权利要求1或2的列车，其特征在于，所述列车内设有用于对当前列车的顺序编号和列车类型编号的编码器。

6.根据权利要求5所述的列车，其特征在于，所述编码器包括：四个用于输出当前列车顺序编号的输出端和两个用于输出列车类型编号的输出端。

7.根据权利要求1所述的列车，其特征在于，所述列车的动力车和中间车的车厢(1)内设有用于车辆180度调转时进行控制调转的继电器；

所述继电器与列车内配备的辅助供电系统相连接。

8.根据权利要求1所述的列车，其特征在于，所述辅助供电系统包括：辅助变流器(3)和车载电源箱(4)；

所述辅助变流器(3)同时与两条供电线路连接；

所述车载电源箱(4)通过设置在其内部的切换设备与两条供电线路连接；

通过所述辅助供电系统将从列车外部引入的电压调整为50Hz供车内设备使用。

9.一种用于权利要求1至8任一项所述列车的供电控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

每个车厢(1)根据预先设置的线路优先级，接入一条供电线路；

判断当前接入的供电线路是否故障，若当前接入的供电线路故障，则切换至另一条供电线路。

10.根据权利要求9所述的供电控制方法，其特征在于，所述每个车厢(1)根据预先设置的线路优先级，接入一条供电线路的前一步包括：

识别当前任意编组列车中各车厢1的编码，并将车厢类型为头车和/或动力车上的辅助变流器(3)接入两条供电线路中。

11.根据权利要求9所述的供电控制方法，其特征在于，若当前接入的供电线路未出现故障，则保持当前供电线路的接入状态。

12.根据权利要求9至11任意一项所述的供电控制方法，其特征在于，所述切换为通过列车控制和管理系统进行自动切换或手动切换。

13.根据权利要求9至11任意一项所述的供电控制方法，其特征在于，所述判断当前接入的供电线路是否故障的前一步骤包括：

判断列车网络状态，若当前列车网络状态良好，则利用列车控制和管理系统对列车的供电进行控制。

14.根据权利要求13所述的供电控制方法，其特征在于，若当前列车网络故障，则利用手动方式对列车的供电进行控制。