CN110091762B - 一种地面过分相控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地面过分相控制方法及装置，采用状态机程序实现控制逻辑；包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开。具有适用性好，扩展性能强，稳定性好，可有效保证列车安全通过分相区等优点。

Description

一种地面过分相控制方法及装置
技术领域
本发明涉及过分相控制领域，尤其涉及一种地面过分相控制方法及装置。
背景技术
目前我国电气化铁路过分相主要以列车断电自动过分相和地面断路器投切自动过分相为主。列车断电自动过分相存在的主要问题有：列车司机劳动强度大、车载断路器动作频繁导致使用寿命有限以及在断电过程中给列车带来较大的速度损失，导致列车运输能力受限。地面断路器投切自动过分相也存在断路器动作频繁、断路器投切瞬间存在很大的变压器浪涌电流和过电压等问题。因此，基于电力电子技术的地面自动过分相装置在铁路供电系统中的推广和应用具有很大的意义。
目前主流的地面电子开关过分相装置，采用计轴传感器检测列车位置和行车方向，因计轴无法检测列车受电弓的位置和数量，为保证列车能安全过分相区，过分相中性区的长度必须容纳整量列车，或者至少容纳列车所有受电弓，导致中性区过长，在图1地面电子开关自动过分相装置系统组成图中，计轴装置和牵引网电流传感器共同作用，用于检测列车的位置、列车行车方向和受电弓的位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种适用性好，扩展性能强，稳定性好，可有效保证列车安全通过分相区的地面过分相控制方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种地面过分相控制方法，采用状态机程序实现控制逻辑；包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；
在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开。
进一步地，还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。
进一步地，当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。
进一步地，在所述出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
一种地面过分相控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有过分相控制程序，所述过分相控制程序被执行时可实现如上任一项所述的地面过分相控制方法，所述处理器用于执行所述存储器上的过分相控制程序。
一种地面过分相控制装置，包括列车位置检测模块和逻辑控制模块；所述列车位置检测模块用于检测获取列车的位置信息；
所述逻辑控制模块用于通过状态机程序实现控制逻辑，所述状态机程序包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；
在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开。
进一步地，还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。
进一步地，当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。
进一步地，在所述出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明适用于多工况编组列车，通过计轴装置和牵引网电流传感器装置的配合使用，保证列车安全过分相区，避免计轴装置无法检测受电弓位置的弊端。
2、本发明通过状态机来实现过分相控制逻辑，扩展性能强，易于理解，根据不同的过分相逻辑，在原有状态机基础性，修改状态或者状态转换条件，即可适配，无需重新开放新程序逻辑，扩展性能强。
3、本发明采用状态机程序，具有保持功能，跳转条件不满足，状态机不会随意跳转，保障当前状态稳定，程序稳定性好。
4、本发明采用计轴装置和牵引网电流传感器装置共同作用的换相逻辑程序，牵引网电流传感器装置比计轴装置能快检测列车牵引系统出中性区，逻辑程序给出阀组关断指令，关断阀组续留回路，减少过分相系统能耗。
附图说明
图1为地面过分相系统结构示意图。
图2为本发明具体实施例流程示意图一。
图3为本发明具体实施例流程示意图二。
图4为本发明具体实施例流程示意图三。
图5为本发明具体实施例完整的流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，地面过分相系统中，在地面设置列车位置传感器，分别为J1、J2、J3和J4，当列车从左至右通过分相区时，即正向行车方向，使用传感器J1、J3和J4，J1为进分相控制点，J3为换相控制点，J4为出分相控制点，第一开关为SCR_V1，第二开关为SCR_V2；当列车从右至左通过分相区时，即反向行车方向，使用传感器J1、J2和J4，J4为进分相控制点，J2为换相控制点，J1为出分相控制点，第一开关为SCR_V2，第二开关为SCR_V1。列车从左至右通过分相区与从右至左通过分相区的控制原理相同。本实施例仅以列车从左至右通过分相区为例进行说明。通过电流互感器TA0来检测中性段的电流。
如图2所示，本实施例的地面过分相控制方法，采用状态机程序实现控制逻辑；包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开。在出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
在本实施例中，按列车长度与分相区的长度之间的关系进行分类说明。当列车长度小于计轴传感器J1-J4距离时，如图2所示。换相逻辑为：S2无车状态机条件下，计轴检测到列车正向进入J1，状态机跳转到S3进分相状态机，导通第一开关SCR_V1，计轴检测到列车正向进入J3且传感器TA0检测到电流时，状态机跳转S4换相状态机，关断第一开关SCR_V1，导通第二开关SCR_V2。当计轴检测到列车正向出J3且TA0无电流时，状态机跳转到S5出分相状态机，关断第二开关，当计轴检测到列车正向出J4时，跳转到S2无车状态机条件下，等待下一趟车。
在本实施例中，S3进分相状态机到S4换相状态机跳转条件为计轴检测到列车正向进入J3且传感器TA0检测到电流。图1中列车有两受电弓，正向行车时，当车头牵引系统不工作时，此时如果只根据计轴传感器检测到的列车位置信号，完成A相换B相动作，中性区为B相母线，当后一受电弓划过A相与中性线接触网时，会牵引网A相与B相短路，导致严重后果，因此S3进分相状态机到S4换相状态机跳转条件需采用计轴检测到列车正向进入J3且传感器TA0检测到电流这一条件，保证列车多牵引系统列车在部分牵引系统出故障的条件下，列车也能安全过分相。
S4换相状态机跳转S5出分相状态机条件计轴检测到列车正向出J3且TA0无电流，此情况说明中性区无机车牵引负载，列车长度小于计轴传感器J1-J4距离，关闭阀组，起到节能降耗的目的。
在本实施例中，还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。
在本实施例中，对于列车长度大于计轴传感器J1-J4距离的情形，具体可按两种情况进行处理。第一种情况是，J2与J3传感器的距离容纳所有受电弓工作列车。如图3所示。对于J2与J3传感器的距离容纳所有受电弓工作列车，在S2无车状态机条件下，计轴检测到列车正向进入J1，状态机跳转到S3进分相状态机，导通第一开关SCR_V1，计轴检测到列车正向进入J3且传感器TA0检测到电流时，状态机跳转S4换相状态机，第一开关SCR_V1关断，第二开关SCR_V2导通。当计轴检测到列车正向进J4未出J1且TA0无电流时，状态机跳转到S6检测状态机，第二开关SCR_V2关断，第一开关SCR_V1导通，等待下一个受电弓的到来，当计轴检测到列车正向出J3时且TA0传感器检测无电流时，状态机跳转到S5出过分相状态机，第一开关SCR_V1关断，当计轴检测到列车正向出J4时，跳转到S2无车状态机条件下，等待下一趟车。
第二种情况是，J2与J3传感器的距离不能容纳所有受电弓工作列车。如图4所示。对于J2与J3传感器的距离不能容纳所有受电弓工作列车，在S2无车状态机条件下，计轴检测到列车正向进入J1，状态机跳转到S3进分相状态机，导通第一开关SCR_V1，计轴检测到列车正向进入J3且传感器TA0检测到电流时，状态机跳转S4换相状态机，第一开关SCR_V1关断，第二开关SCR_V2导通。当计轴检测到列车正向进J4未出J1时，状态机跳转到S6检测状态机，第二开关SCR_V2关断，第一开关SCR_V1导通，等待下一个列车受电弓的到来，当计轴检测到列车正向未出J3时且TA0传感器检测有电流时，状态机再次跳转到S7换相状态机，第二开关SCR_V2导通，第一开关SCR_V1关断，当计轴传感器检测到列车正向出J3且TA0无电流时，状态机跳转到S5列车出过分相状态机，第二开关SCR_V2关断，当计轴检测到列车正向出J4时，跳转到S2无车状态机条件下，等待下一趟车。
本实施例的过分相控制方法，针对上述的各种情况均可适应，不需要针对不同情况分别进行额外的控制与处理，其完整控制过程的状态机流程如图5所示。
本实施例的地面过分相控制装置，包括处理器和存储器，存储器上存储有过分相控制程序，过分相控制程序被执行时可实现如上任一项的地面过分相控制方法，处理器用于执行存储器上的过分相控制程序。
本实施例的地面过分相控制装置，包括列车位置检测模块和逻辑控制模块；列车位置检测模块用于检测获取列车的位置信息；逻辑控制模块用于通过状态机程序实现控制逻辑，状态机程序包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开。
在本实施例中，还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。在出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
上述只是本发明的较佳实施例，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露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种地面过分相控制方法，其特征在于，采用状态机程序实现控制逻辑；包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；
在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开；
还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。
2.根据权利要求1所述的地面过分相控制方法，其特征在于：当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。
3.根据权利要求1或2所述的地面过分相控制方法，其特征在于：在所述出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
4.一种地面过分相控制装置，其特征在于：包括处理器和存储器，所述存储器上存储有过分相控制程序，所述过分相控制程序被执行时可实现如权利要求1至3任一项所述的地面过分相控制方法，所述处理器用于执行所述存储器上的过分相控制程序。
5.一种地面过分相控制装置，其特征在于：包括列车位置检测模块和逻辑控制模块；所述列车位置检测模块用于检测获取列车的位置信息；
所述逻辑控制模块用于通过状态机程序实现控制逻辑，所述状态机程序包括无车状态机、进分相状态机、换相状态机和出分相状态机；
在无车状态机下，保持第一开关断开，第二开关断开；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的进分相控制点时，执行进分相状态机，使得第二开关断开，第一开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通；
当检测到的列车位置信息为正向驶出预设的换相控制点，且中性段无电流时，执行出分相状态机，使得第一开关断开，第二开关断开；
还包括检测状态机；当检测到的列车位置信息为正向驶入预设的出分相控制点，未驶出预设的进分相控制点，且中生段无电流时，执行检测状态机，使得第二开关断开，第一开关导通。
6.根据权利要求5所述的地面过分相控制装置，其特征在于：当检测到的列车位置信息为未驶出预设的换相控制点，且中性段有电流时，执行换相状态机，使得第一开关断开，第二开关导通。
7.根据权利要求5至6任一项所述的地面过分相控制装置，其特征在于：在所述出分相状态机下，当没有检测到列车位置信息时，执行无车状态机。
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