CN110962699A - 一种列车过分相方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车过分相系统，包括：装置设置在分相区附件轨道两侧的判断分相区开始和结束标志的地面磁感应装置，感应并拾起地面磁钢信号的车载过分相装置，指列车网络控制系统以及主断路器、变流器执行机构；所述地面磁感应装置包括G1，G2，G3和G4四个磁钢信号，所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号作为信号输入作为列车过分相系统的信号来源与输入；所述车载过分相装置将所述地面磁钢信号传输至车载TCMS系统。本发明实现列车过分相自动控制，包括牵引力控制与主断路器控制；在列车经过无电区前切断高压电路，避免列车带电进入分相区，对列车设备造成损坏。

Description

一种列车过分相方法和系统

技术领域

本发明涉及列车过分相技术领域，具体而言，尤其涉及一种列车过分相方法和系统。

背景技术

分相区是电气化铁路的无电区间。在电气化铁路牵引区段，牵引供电采用单工频供电方式，为使电力系统三相尽可能平衡，需进行单相分段供电，或者是将不同变电所供出的不用相位的电进行隔离。为防止相间短路，必须在各独立供电区之间建立分相区，各相之间用空气或绝缘子分割，称为电分相。分相区一般设置于交流电线路的变电站附近或两交流变电站供电区域的分隔处。在我国，电力机车运行距离远，因此，在运行区间的电气化铁路沿线，会存在多个分相区间。因此，研究过分相控制方法，使列车特别是重载货运列车能够平稳地，安全可靠地通过分相区具有重要意义。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种列车过分相方法和系统。本发明主要利用一种列车过分相系统，其特征在于，包括：装置设置在分相区附件轨道两侧的判断分相区开始和结束标志的地面磁感应装置，感应并拾起地面磁钢信号的车载过分相装置，指列车网络控制系统以及主断路器、变流器执行机构；所述地面磁感应装置包括G1，G2，G3和G4四个磁钢信号，所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号作为信号输入作为列车过分相系统的信号来源与输入；所述车载过分相装置将所述地面磁钢信号传输至车载TCMS系统；

所述列车网络控制系统TCMS系统包括：与所述车载过分相装置进行信号交互的IO采集单元和微机主控单元；所述IO采集单元和微机主控单元通过多功能车辆总线MVB连接；所述IO采集单元同时将采集所述车载过分相装置拾取的所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号传输至所述微机主控单元。

进一步地，所述微机主控单元接收所述IO单元和车载过分相装置传输的过分相相关信号后，进行时序与逻辑控制，并把计算结果通过IO单元和车辆总线输出，控制主断路器和主辅变流器按要求执行动作。

更进一步地，本申请还包含一种列车过分相方法，其特征在于：

步骤S1：在分相区附件设置依次对称方式设置4个G1、G2、G3、G4磁钢信号，依次通过G1、G2、G3、G4磁钢，其中G1表示过分相预备，G2表示过分相强迫，G3表示过分相恢复；当列车按相反方向运行，G4表示过分相预备，G3表示过分相强迫，G2表示过分相恢复。

步骤S2：上述TCMS系统通过采集所述车载过分相装置的信号实现自动过分相功能；同时，列车安装有半自动过分相按钮，TCMS系统通过采集该按钮同时参考接触网电压状态的变化实现半自动过分相功能。

步骤S3：当车载过分相装置无故障时，列车自动过分相功能自动处于激活状态，当列车控制系统收到预告信号G1时，控制系统将根据预先设定分相区距离S1及当前运行速度V实时控制列车卸载牵引或电制动力Tq，保证在达到强断信号G2电前Sr米距离时，将牵引/电制动力卸载至零，然后断开主断路器；当列车通过分相区后，控制系统检测到接触网电压恢复或收到恢复磁钢信号G3后，控制系统将控制主断路器自动闭合，并再次给出司控器主手柄当前设定值的牵引力或定速控制功能的设定力继续运行。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明实现列车过分相自动控制，包括牵引力控制与主断路器控制；在列车经过无电区前切断高压电路，避免列车带电进入分相区，对列车设备造成损坏。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明列车过分相控制系统整体结构示意图。

图2为本发明地面电磁感应装置布设示意图。

图3为本发明TCMS系统结构示意图。

图4为本发明TCMS系统IO单元示意图。

图5为本发明TCMS系统微机主控单元示意图。

图6为本发明TCMS系统重联网关单元示意图。

图7为本发明过分相卸载/加载过程示意图。

图8为本发明过分相过程整体流程示意图。

图9为本发明重联过分相示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-9所示为本发明所示的一种列车过分相系统，包括：装置设置在分相区附件轨道两侧的判断分相区开始和结束标志的地面磁感应装置，感应并拾起地面磁钢信号的车载过分相装置，指列车网络控制系统以及主断路器、变流器执行机构；所述地面磁感应装置包括G1，G2，G3和G4四个磁钢信号，所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号作为信号输入作为列车过分相系统的信号来源与输入；所述车载过分相装置将所述地面磁钢信号传输至车载TCMS系统。

作为一种优选的实施方式，所述列车网络控制系统TCMS系统包括：与所述车载过分相装置进行信号交互的IO采集单元和微机主控单元；所述IO采集单元和微机主控单元通过多功能车辆总线MVB连接；所述IO采集单元同时将采集所述车载过分相装置拾取的所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号传输至所述微机主控单元。可以理解为在其他的实施方式中，所述的磁钢信号的设置可以按照实际的列车行进方向进行设定，只要能够满足能够将数据采集清楚并且能够清楚的拾取数据即可。

作为优选的，列车应装有满足标准要求的车载过分相装置，TCMS系统通过采集该装置的信号实现自动过分相功能。同时，列车安装有半自动过分相按钮，TCMS系统通过采集该按钮同时参考接触网电压状态的变化实现半自动过分相功能。涉及的输入输出信号见表。

通常，司机室激活端的车载过分相装置处于激活状态，非激活端的车载过分相装置不工作。司机室激活的车载过分相装置用于采集地面磁感信号，并传输给TCMS系统。通过上表可知，预告信号G1和恢复信号G3作为车载过分相装置的共用输出端，结合图2可知，TCMS可根据时序关系来区分出该信号的具体含义。

在本发明中，作为一种优选的实施方式，微机主控单元接收所述IO单元和车载过分相装置传输的过分相相关信号后，进行时序与逻辑控制，并把计算结果即牵引力计算实时值及主断分合时机通过IO单元和车辆总线输出，控制主断路器和主辅变流器按要求执行动作。在这里执行动作主要包括牵引力加载斜率及主断路器在卸载完成后断开的延时时间。具体参数要求可根据不同项目和车辆型号确定，只要能够满足能够实现主辅变流器的动作即可。

在这里时序与逻辑控制通常是通过微机主控单元进行列车牵引力卸载与加载控制、列车主断路器的断开与闭合实现控制。通常是，列车到达分项取区前指定距离时，微机主控单元把牵引力按照要求斜率卸载至0后，断开主断路器，在通过分相区后指定位置，先闭合主断路器，再按照要求斜率完成牵引力加载。

进一步地，对于IO输出110V电平信号驱动主断路器的继电器，继电器得电与失电将决定主断路器的闭合与断开；

对控制主断路器是微机主控单元通过MVB总线发送给主变流器控制单元牵引力实时值，由主变流器控制单元负责驱动牵引电机实现牵引力输出。微机主控通过MVB总线发送辅助变流器控制单元起机与停机指令，辅助变流器控制单元负责驱动牵引风机等冷却负载工作。

当机车通过分相区时，由埋在分相区附近轨道上的磁铁作为预警信号，机车对该预警信号进行采集、处理，使得机车在分相区前卸载牵引力，断开主断路器，在通过分相区后闭合主断路器，加载牵引力，并恢复到过分相区之前的状态。

作为本申请优选的实施方式，在本申请中还包含一种列车过分相方法，包括以下步骤：

步骤S1：在分相区附件设置依次对称方式设置4个G1、G2、G3、G4磁钢信号，依次通过G1、G2、G3、G4磁钢，其中G1表示过分相预备，G2表示过分相强迫，G3表示过分相恢复；当列车按相反方向运行，G4表示过分相预备，G3表示过分相强迫，G2表示过分相恢复。

步骤S2：上述TCMS系统通过采集所述车载过分相装置的信号实现自动过分相功能。同时，列车安装有半自动过分相按钮，TCMS系统通过采集该按钮同时参考接触网电压状态的变化实现半自动过分相功能。

步骤S3：当车载过分相装置无故障时，列车自动过分相功能自动处于激活状态，当列车控制系统收到预告信号G1时，控制系统将根据预先设定分相区距离S1及当前运行速度V实时控制列车卸载牵引或电制动力Tq，保证在达到强断信号G2电前Sr米距离时，将牵引/电制动力卸载至零，然后断开主断路器；当列车通过分相区后，控制系统检测到接触网电压恢复或收到恢复磁钢信号G3后，控制系统将控制主断路器自动闭合，并再次给出司控器主手柄当前设定值的牵引力或定速控制功能的设定力继续运行。

如果由于信号干扰或其它原因导致控制系统未收到预告信号G1，而直接收到强断信号G2时，无论牵引/电制力的卸载程度如何，控制系统将立刻封锁牵引，然后立即断开主断路器，避免列车带电进入无电区。

对于有过分相不间断供电需求的列车，在过分相断主断过程中，辅助逆变器由主变流器中间直流回路供电的列车，在自动过分相过程中，如速度达到技术要求时，辅助电源应不中断，相应辅机应正常工作。

同时，如图8所示为本发明对于用状态机方法实现自动过分相控制策略，状态机中，State0代表初始状态；State1代表控制系统收到自动过分相预告信号后，进入减载控制逻辑状态；State2代表控制系统完成了牵引力卸载和分主断控制操作，进入等待过分相恢复信号状态；State3代表控制系统收到自动过分相恢复信号，开始进入恢复状态；State4代表控制系统完成主断闭合和牵引力恢复动作，状态机回到初始状态等待下一次自动过分相开始。

当列车重载时，往往需要重联运行，因此重载重联列车通过分相区通常需要考虑2个问题：一是进入分相区时，避免列车牵引力损失过快，如果损失过快，列车可能不容易通过分相区；二是出分相区时，保证所有列车出分相区后再闭合主断路器，这就要求重联车在出分相区的控制上存在时序上的差异性。可以按照以下策略进行重联过分相控制。

进入分相区时，可以考虑2种方案：

方案1：首尾重联车同时减载，同时分主断。操控节列车TCMS接收车载过分相装置信号或半自动过分相按钮信号后，同时把过分相信号通过列车总线发送到从控车。所有重联车按照上文所述同时进行牵引/电制力卸载与分主断控制。

方案2：首尾重联车分别减载，分别分主断。操控节列车TCMS接收车载过分相装置信号或半自动过分相按钮信号后，按照上文所述进行牵引/电制力卸载与分主断控制，同时把过分相信号通过列车总线发送到从控车。从控车考虑计算精度及中间拖车长度数据等因素，计算卸载与分主断时机，保证在强断前完成卸载和分主断控制。该方案可保证位于列车尾部的列车不过早的损失牵引力。

首车通过分相区后，禁止所有重联车同时进行合主断控制，首尾重联车应分别合主断，并分别进行牵引/电制力加载控制。

实施例：

在分相区附件设置有4个磁钢信号，如图2所示。列车按箭头所示方向运行，依次通过G1、G2、G3、G4磁钢，G1代表“过分相预备”，G2代表“过分相强迫”，G3代表“过分相恢复”，G4在该列车运行方向时可不使用，即在过分相控制过程中只用到G1，G2和G3三个磁钢信号，因为考虑到列车如果按相反方向运行，而不改变车载过分相装置布线，因此地面磁钢按对称方式布置。如果列车按相反方向运行，G4代表“过分相预备”，G3代表“过分相强迫”，G2代表“过分相恢复”。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种列车过分相系统，其特征在于，包括：装置设置在分相区附件轨道两侧的判断分相区开始和结束标志的地面磁感应装置，感应并拾起地面磁钢信号的车载过分相装置，指列车网络控制系统以及主断路器、变流器执行机构；所述地面磁感应装置包括G1，G2，G3和G4四个磁钢信号，所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号作为信号输入作为列车过分相系统的信号来源与输入；所述车载过分相装置将所述地面磁钢信号传输至车载TCMS系统；

所述列车网络控制系统TCMS系统包括：与所述车载过分相装置进行信号交互的IO采集单元和微机主控单元；所述IO采集单元和微机主控单元通过多功能车辆总线MVB连接；所述IO采集单元同时将采集所述车载过分相装置拾取的所述G1，G2，G3，G4四个磁钢信号传输至所述微机主控单元。

2.根据权利要求1所述的一种列车过分相系统，其特征还在于：

所述微机主控单元接收所述IO单元和车载过分相装置传输的过分相相关信号后，进行时序与逻辑控制，并把计算结果通过IO单元和车辆总线输出，控制主断路器和主辅变流器按要求执行动作。

3.应用权利要求1-2所述的列车过分相系统的一种列车过分相方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在分相区附件设置依次对称方式设置4个G1、G2、G3、G4磁钢信号，依次通过G1、G2、G3、G4磁钢，其中G1表示过分相预备，G2表示过分相强迫，G3表示过分相恢复；当列车按相反方向运行，G4表示过分相预备，G3表示过分相强迫，G2表示过分相恢复；

S2：上述TCMS系统通过采集所述车载过分相装置的信号实现自动过分相功能；同时，列车安装有半自动过分相按钮，TCMS系统通过采集该按钮同时参考接触网电压状态的变化实现半自动过分相功能；

S3：当车载过分相装置无故障时，列车自动过分相功能自动处于激活状态，当列车控制系统收到预告信号G1时，控制系统将根据预先设定分相区距离S1及当前运行速度V实时控制列车卸载牵引或电制动力Tq，保证在达到强断信号G2电前Sr米距离时，将牵引/电制动力卸载至零，然后断开主断路器；当列车通过分相区后，控制系统检测到接触网电压恢复或收到恢复磁钢信号G3后，控制系统将控制主断路器自动闭合，并再次给出司控器主手柄当前设定值的牵引力或定速控制功能的设定力继续运行。

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