CN110884505A - 一种列车过分相区的控制方法及系统 - Google Patents

一种列车过分相区的控制方法及系统 Download PDF

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CN110884505A CN201910987993.9A CN201910987993A CN110884505A CN 110884505 A CN110884505 A CN 110884505A CN 201910987993 A CN201910987993 A CN 201910987993A CN 110884505 A CN110884505 A CN 110884505A
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胡前
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何健明
成正林
刘正雄
刘永丽
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    • B61C17/00Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems

Abstract

本发明提供一种列车过分相区的控制方法,过分相控制装置获取列车位置信号,在基于该列车位置信号确定列车行进至预警点时,向车载控制装置发送卸力预告信号,车载控制装置接收卸力预告信号并响应该卸力预告信号,控制列车在行进至换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。基于本发明提供的列车过分相区的控制方法,列车在行进至换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,当列车到达换相点时,因失电由第二牵引力瞬时卸力产生的冲击较由第一牵引力瞬时卸力产生的冲击要小,列车冲动得到缓解,使得列车安全平稳通过分相区。

Description

一种列车过分相区的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及列车安全控制技术领域,特别涉及一种列车过分相区的控制方法及系统。
背景技术
电气化铁路牵引供电接触网是一种特殊的单相供电网。为了防止两供电臂之间发生异相短路和保证接触网末端电压不低于列车的最低工作电压,采用分相、分段供电,国内交流电气化铁路一般每隔几十公里就需要设置一个电分相装置,电分相装置通常设置在铁路局分界处、变电所处和两供电臂交界处等。根据列车经过分相区时列车的主断路器是否断开,主要分为断电过分相和带电过分相两种方式。
断电过分相方式由于断电时间较长,容易造成列车降牵引、速度损失大,导致列车过分相时快速卸力,产生明显的列车冲动,不仅影响驾驶人员的驾驶舒适感,还存在安全运行的隐患。带电过分相又主要有柱上式过分相和地面自动过分相两种方式,前者因结构复杂、无法使用锚段结构及易形成硬点等问题没有得到广泛应用;后者由两供电臂间电源在列车经过分相区时轮流切换为分相区供电,使列车保持牵引力通过分相区,但由于切换过程仍有一定的断电时间,仍然会导致列车瞬时卸力,造成较大的冲击。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种列车过分相区的控制方法及系统,以缓解列车在到达换相点时因失电而瞬时卸力产生的冲击,使得列车安全平稳通过分相区。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
一方面,本发明提供一种列车过分相区的控制方法,所述控制方法应用于过分相控制装置,所述控制方法包括:
获取列车位置信号;
在根据所述列车位置信号确定列车行进至预警点时,向所述列车的车载控制装置发送卸力预告信号,以使得所述车载控制装置在所述列车行进至换相点之前,将所述列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,其中,所述预警点位于所述换相点前方的预设距离处。
可选的,在上述控制方法中,所述向所述列车的车载控制装置发送卸力预告信号,包括:
通过信号传输装置向所述车载控制装置发送卸力预告信号;其中,所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内。
可选的,在上述控制方法中,所述获取列车位置信号,包括:
接收列车位置检测装置发送的列车位置信号,所述列车位置检测装置布置于所述预警点。
另一方面,本发明提供一种列车过分相区的控制方法,所述控制方法应用于车载控制装置,所述控制方法包括:
接收卸力预告信号,其中,所述卸力预告信号由过分相控制装置在确定列车行进至预警点时生成,所述预警点位于换相点前方的预设距离处;
响应所述卸力预告信号,控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
可选的,在上述控制方法中,所述控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
控制所述列车在行进至所述换相点之前,在预设时间内逐步将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
可选的,在上述控制方法中,所述在预设时间内逐步将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
在预设时间内,按照预设的变化率将牵引力匀速由第一牵引力降至第二牵引力。
可选的,在上述控制方法中,所述控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力瞬时降至第二牵引力。
可选的,在上述控制方法中,所述接收卸力预告信号,包括:
接收信号传输装置转发的卸力预告信号,所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内。
另一发明,本发明提供一种列车过分相区的控制系统,包括过分相控制装置和车载控制装置;
所述过分相控制装置用于获取列车位置信号,在根据所述列车位置信号确定列车行进至预警点时,向所述车载控制装置发送卸力预告信号,其中,所述预警点位于换相点前方的预设距离处;
所述车载控制装置安装在列车上,所述车载控制装置响应所述卸力预告信号,控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
可选的,上述控制系统还包括信号传输装置;
所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内,所述信号传输装置用于接收所述过分相控制装置发送的卸力预告信号,并向所述车载控制装置发送所述卸力预告信号。
基于本发明提供的列车过分相区的控制方法,过分相控制装置根据获取到的列车位置信号确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,以便车载控制装置控制列车在行进至换相点前提前卸力,将列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,当列车到达换相点时,因失电由第二牵引力瞬时卸力产生的冲击较由第一牵引力瞬时卸力产生的冲击要小,列车冲动得到缓解,使得列车安全平稳通过分相区。
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地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种列车过分相区的控制方法的流程图;
图2为本发明公开的另一种列车过分相区的控制方法的流程图;
图3为本发明公开的一种列车过分相区的控制系统的场景示意图;
图4-1为本发明公开的另一种列车过分相区的控制系统的场景示意图;
图4-2为本发明公开的另一种列车过分相区的控制系统的场景示意图;
图5为本发明公开的列车过分相区的控制方法的原理示意图;
图6-1至图6-4为本发明公开的列车通过分相区的场景示意图;
图6-5为本发明公开的列车通过分相区的控制时序图。
具体实施方式
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、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
由背景技术我们知道,列车在经过分相区时由两供电臂间电源轮流切换为分相区供电,使列车保持牵引力通过分相区,但切换过程有一定的断电时间,这使得列车会失电而瞬时卸力,对列车造成较大的冲击,引起列车冲动,不仅影响驾驶人员驾驶的舒适性,严重甚至发生安全事故。列车冲动是指:列车受到外力干扰出现的横向或纵向冲击感。
本发明提供一种列车过分相区的控制方法,该控制方法应用于过分相控制装置,如图1所示,该控制方法包括:
S101:获取列车位置信号。
S102:基于该列车位置信号确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号。其中,预警点位于换相点前方的预设距离处。
过分相控制装置获取列车位置信号,在基于该信号确定列车行进至预警点时(也就是列车即将达到换相点),向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,以使得车载控制装置在列车行进至换相点之前,将列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,也就是说,列车在行进至换相点之前提前卸力,从而减小列车在到达换相点时由于失电导致的瞬时卸力而产生的冲击,缓解列车冲动。
列车在行进至换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,当列车行进至换相点时,即便因失电而瞬时卸力,由第二牵引力瞬时卸力产生的牵引力变化量小于由第一牵引力瞬时卸力产生的牵引力变化量,因此,列车在换相点由于失电导致的瞬时卸力而产生的冲击减小,从而缓解列车冲动。
本发明提供另一种列车过分相区的控制方法,该控制方法应用于车载控制装置,如图2所示,该控制方法包括:
S201:接收卸力预告信号。
车载控制装置接收卸力预告信号,其中,该卸力预告信号由过分相控制装置在确定列车行进至预警点时生成。预警点位于换相点前方的预设距离处。
S202:响应卸力预告信号,控制列车在行进至换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。其中,第二牵引力为正数。
车载控制装置接收卸力预告信号并响应该信号,控制列车在行进至换相点之前将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,也就是,控制列车在行进至换相点之前提前卸力。
车载控制装置响应过分相控制装置发送的卸力预告信号,在列车行进至换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,当列车行进至换相点时,即便因失电而瞬时卸力,由第二牵引力瞬时卸力产生的牵引力变化量小于由第一牵引力瞬时卸力产生的牵引力变化量,因此,列车在换相点由于失电导致的瞬时卸力而产生的冲击减小,从而缓解列车冲动。
下面对本发明提供的列车过分相区的控制方法做具体介绍。
如图3示,这里需要说明的是,K点为分相区的临界点,M点为换相点,L为K点与M点之间的距离,该分相区内的两个供电臂分别称为供电臂A和供电臂B,与供电臂A连接的开关称为机械开关或电子开关1,与供电臂B连接的开关称为机械开关或电子开关2。
为了方便理解,我们选取K点为预警点进行阐释。当然预警点的选取也可以位于K点之前或者K点之后,但必须位于换相点M点之前。也就是说,预警点位于换相点前方的预设距离处。预警点的选择应当保证:列车从预警点行进至换相点M点所需要的时间,不小于过分相控制装置生成卸力预告信号后,车载控制装置将列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力所需的时间。
列车行进至分相区的临界点,即预警点K点时,过分相控制装置获取列车位置信号,并基于该位置信号确定列车行进至预警点,向车载控制装置发送卸力预告信号,以便车载控制装置控制列车在行进至换相点M点之前,将列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
这里我们用F1、F2分别表示列车的第一牵引力和第二牵引力,方便后续更清楚地描述。
假设列车在进入分相区之前保持匀速运动,此时列车合外力为零,即列车运行阻力等于牵引力。现有技术中,当列车到达换相点M点时,因存在一定的断电时间使得列车瞬时卸力,牵引力由F1瞬时降至零,牵引力变化量ΔF1较大,此时列车所受合外力变化量较大,列车受到的冲击较明显,不仅给驾驶人员驾驶舒适性带来影响,严重的话还会影响列车的安全稳定运行。
通过本发明提供的控制方法,列车在到达预警点K点时,过分相控制装置向列车的车载控制装置发送卸力预告信号;车载控制装置接收该卸力预告信号,控制列车在到达换相点M点前将列车牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,即,将列车的牵引力由F1降至F2。当列车到达换相点M点时,列车因失电而瞬时卸力由牵引力F2降至零,由于F2是小于F1的,故牵引力变化量ΔF2就ΔF1而言相对较小,此时列车所受合外力变化量也相对较小,列车受到的冲击较之前得到一定程度的缓解。
本发明在换相点之前设置预警点,过分相控制装置在确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,使得列车能在到达换相点前提前卸力,在列车行进至换相点时不至于因牵引力变化过大导致列车受到较大的冲击,保证了驾驶人员的驾驶舒适性,同时避免了列车受到较大冲击可能会造成的安全隐患。
上文中的获取列车位置信号,由列车位置检测装置检测获得,并向过分相控制装置发送。这里需要说明的是,该列车位置检测装置布置于预警点。
列车位置检测装置可采用磁钢设备检测、射频卡检测、红外对射检测、雷达反射检测等检测技术中任意一种。
在一个实施例中,过分相控制装置向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,是通过信号传输装置向车载控制装置发送,如图4-1所示,该信号传输装置位于换相点的预设范围内。实施中,信号传输装置可以位于换相点M点之前,也可以位于换相点M点之后,但信号传输装置的位置应当是处于换相点的预设范围内。即,若位于换相点M点之前,应保证该信号传输装置位于所选预警点之后且位于该分相区区间,若位于换相点M点之后,也应保证该信号传输装置处于该分相区区间。实施中,信号传输装置可以设置于地面上,且位于换相点的预设范围内。
在另一个实施例中,过分相控制装置内置信号传输装置,当过分相控制装置根据列车位置信号确定列车行进至预警点时,通过其内部的信号传输装置向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,如图4-2所示。
将列车的牵引力由第一牵引力F1降至第二牵引力F2的过程,下面我们进行详细地阐述。
在一种可能的实现方式中,过分相控制装置接收列车位置检测装置发送的列车位置信号,并根据该列车位置信号确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,车载控制装置控制列车在行进至换相点M点之前,将牵引力由第一牵引力F1瞬时降至第二牵引力F2
如图5中线c所示,列车在进入分相区之前为匀速运动,此时列车所受合外力为零,即列车牵引力等于运行阻力。
当列车行驶到预警点K点时,车载控制装置接收卸力预告信号,将列车的牵引力由第一牵引力F1瞬时降至第二牵引力F2。此时列车牵引力变为第二牵引力F2,列车保持第二牵引力F2行进,当列车到达换相点M点时,列车因失电而瞬时卸力,列车的牵引力由第二牵引力F2降为零,牵引力变化量为ΔF2,相比于现有技术中列车在到达换相点M点时由第一牵引力F1瞬时降为零发生的牵引力变化量ΔF1(如图5中线a所示)是要小的。相比之下,列车所受的合外力变化量减小,列车受到的冲击相对之前有所减缓,达到了缓解列车受到的冲击的目的,不仅没有影响列车驾驶人员的驾驶舒适性,还消除了列车受到较大的冲击会造成的安全隐患。
对于列车牵引力由第一牵引力F1降至第二牵引力F2是瞬时完成的,列车可能会造成一定的冲击,在这里本发明作出解释。
列车由第一牵引力F1瞬时降至第二牵引力F2的过程,牵引力变化量为Δ(F1-F2),相比于列车由第一牵引力F1瞬时降为零发生的牵引力变化量ΔF1而言,仍然是较小的,列车虽受到一定的冲击,但相对来说,该冲击也是较小的。
在另外一种可能的实现方式中,过分相控制装置接收列车位置检测装置发送的列车位置信号,并根据该列车位置信号确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,车载控制装置控制列车在行进至换相点M点之前,在预设时间内逐步将牵引力由第一牵引力F1降至第二牵引力F2,该预设时间不大于列车从预警点行进到换相点所需的时间。
可选的,在预设时间内,车载控制装置控制列车按照预设的变化率将牵引力由第一牵引力F1逐步降至第二牵引力F2
如图5中线b1所示,车载控制装置控制列车按照逐渐变小的变化率将牵引力由第一牵引力F1逐渐下降,列车在到达换相点M点前,列车将牵引力从第一牵引力F1降为第二牵引力F2
如图5中线b2所示,车载控制装置控制列车按照固定的变化率将牵引力由第一牵引力F1逐渐下降,列车在到达换相点M点前,列车将牵引力从第一牵引力F1降为第二牵引力F2。也就是说,在预设时间内,车载控制装置控制列车按照预设的变化率将牵引力匀速由第一牵引力F1逐步降至第二牵引力F2
下面结合列车通过分相区的整个过程,对本发明提供的列车过分相区的控制方法进行描述。
在图6-1至图6-4中,J1、J4均为分相区的临界点,J3为换相点,J2为另一标记点。假如列车的行进方向是从左至右,那么可选取分相区的临界点J1点为预警点,列车在行进至J1点之前保持匀速运动。另外,第一断路器QF1和第二断路器QF2导通,第三断路器QF3和第四断路器QF4断开。
当列车在未行驶至预警点J1点时,如图6-1所示,第一开关SCR-V1和第二开关SCR-V2均断开,此时分相区无电。列车位置检测装置检测不到列车位置,不会向过分相控制装置发送列车位置信号,过分相控制装置也不会通过信号传输装置向列车车载控制装置发送卸力预告信号,列车继续行驶。
当列车行驶到预警点J1点时,如图6-2所示,列车位置检测装置检测到列车位置,并将该列车位置信号发送给过分相控制装置,过分相控制装置通过信号传输装置向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,使得车载控制装置控制列车在行进至J3点前将列车牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。同时,过分相控制装置下发控制命令,控制第一开关SCR-V1导通,使得列车带电通过分相区的左供电臂区。此时分相区的右供电臂区的第二开关SCR-V2仍为断开状态,右供电臂区无电。
列车行进至J3点前将列车牵引力由第一牵引力降至第二牵引力的具体过程,上述实施例已进行说明,这里不再进一步解释。
列车行进至换相点J3点时,如图6-3所示,过分相控制装置下发控制命令,控制第一开关SCR-V1断开,再下发控制命令,控制第二开关SCR-V2导通,由于第一开关SCR-V1和第二开关SCR-V2的状态切换会消耗一定时间,因此列车会瞬间失电,列车牵引力瞬时降至零。在完成换相后,由分相区的右供电臂为列车供电。
列车完全驶离J4点时,过分相控制装置控制第二开关SCR-V2断开,如图6-4所示。
列车通过分相区的整个过程中,针对第一开关SCR-V1和第二开关SCR-V2的控制时序如图6-5所示。
本发明还提供一种列车过分相区的控制系统。
该控制系统包括过分相控制装置和车载控制装置。
过分相控制装置用于获取列车位置信号,在根据列车位置信号确定列车行进至预警点时,向列车的车载控制装置发送卸力预告信号,其中,预警点位于换相点前方的预设距离处。
车载控制装置安装在列车上,车载控制装置响应卸力预告信号,控制列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
在一种可能的实现方式中,本发明提供的列车过分相区的控制系统还包括信号传输装置,该信号传输装置位于换相点的预设范围内。该信号传输装置用于:接收过分相控制装置发送的卸力预告信号,并向列车的车载控制装置发送卸力预告信号。
在一种可能的实现方式中,过分相控制装置内置信号传输装置,过分相控制装置通过内置的信号传输装置向列车的车载控制装置发送卸力预告信号。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种列车过分相区的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于过分相控制装置,所述控制方法包括:
获取列车位置信号;
在根据所述列车位置信号确定列车行进至预警点时,向所述列车的车载控制装置发送卸力预告信号,以使得所述车载控制装置在所述列车行进至换相点之前,将所述列车的牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,其中,所述预警点位于所述换相点前方的预设距离处。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述向所述列车的车载控制装置发送卸力预告信号,包括:
通过信号传输装置向所述车载控制装置发送卸力预告信号;其中,所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法,其特征在于,所述获取列车位置信号,包括:
接收列车位置检测装置发送的列车位置信号,所述列车位置检测装置布置于所述预警点。
4.一种列车过分相区的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于车载控制装置,所述控制方法包括:
接收卸力预告信号,其中,所述卸力预告信号由过分相控制装置在确定列车行进至预警点时生成,所述预警点位于换相点前方的预设距离处;
响应所述卸力预告信号,控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
控制所述列车在行进至所述换相点之前,在预设时间内逐步将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述在预设时间内逐步将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
在预设时间内,按照预设的变化率将牵引力匀速由第一牵引力降至第二牵引力。
7.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力,包括:
控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力瞬时降至第二牵引力。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述接收卸力预告信号,包括:
接收信号传输装置转发的卸力预告信号,所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内。
9.一种列车过分相区的控制系统,其特征在于,包括过分相控制装置和车载控制装置;
所述过分相控制装置用于获取列车位置信号,在根据所述列车位置信号确定列车行进至预警点时,向所述车载控制装置发送卸力预告信号,其中,所述预警点位于换相点前方的预设距离处;
所述车载控制装置安装在列车上,所述车载控制装置响应所述卸力预告信号,控制所述列车在行进至所述换相点之前,将牵引力由第一牵引力降至第二牵引力。
10.根据权利要求9所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括信号传输装置;
所述信号传输装置位于所述换相点的预设范围内,所述信号传输装置用于接收所述过分相控制装置发送的卸力预告信号,并向所述车载控制装置发送所述卸力预告信号。
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