CN112744077B - 一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力车辆的供电技术，尤其涉及一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法及装置，以及一种计算机可读介质。在上述控制方法中，交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断。所述控制方法包括：始于交流的供电转换步骤；和/或始于直流的供电转换步骤。本发明能够实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

Description

一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力车辆的供电技术，尤其涉及一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法、一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置，以及一种计算机可读介质。

背景技术

由于铁路系统的发展历史等原因，目前许多国家和地区的铁路系统并存在着多种供电制式的牵引供电系统。例如在亚洲，日本有DC1500V、AC20kV/50Hz、AC20kV/60Hz三种供电制式；在北美，美国有AC12kV/25Hz、AC12.5kV/60Hz、AC25kV(60Hz)三种供电制式；在欧洲有AC15kV/16.7Hz、AC25kV/50Hz、DC1500V和DC3000V四种供电制式；在非洲，南非有AC25kV/50Hz、DC3000V两种供电制式。

尽管我国的电气化铁道均采用AC25kV/50Hz的交流牵引供电系统，然而城市轨道交通采用的是DC1500V和DC750V的直流牵引供电系统。一直以来，两种牵引供电系统都是相互独立的。随着轨道交通的快速发展，电气化铁道与城市轨道交通相互连接的问题频频呈现。例如，上海地铁的11号线已经规划延伸到江苏省昆山市，今后可能会与当地的铁路连接。广东省珠江三角城际轨道交通与广州、深圳地铁兼容问题也引起了重视。因此，开拓多流制电力机车技术领域，对我国电力机车事业发展的发展具有深远的意义。

为了满足电力车辆的实际供电需求，本领域亟需一种多流制电力机车的交直流转换的控制技术，用于实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了满足电力车辆的实际供电需求，本发明提供了一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法、一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置，以及一种计算机可读介质，用于实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断，所述控制方法包括：始于交流的供电转换步骤；和/或始于直流的供电转换步骤。所述始于交流的供电转换步骤包括：响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述交流真空断路器断开且所述交直流转换开关保持在交流位；以及响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位并闭合所述直流快速断路器，且控制恢复牵引/电制动力。所述始于直流的供电转换步骤包括：响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述直流快速断路器断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位；以及响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断，若供电制式为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位并闭合所述交流真空断路器，且控制恢复牵引/电制动力。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于交流的供电转换步骤还可以包括：若未收到所述过分制强断信号，响应于检测到交流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述交流真空断路器断开且所述交直流转换开关保持在交流位；以及当运行通过分制区，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，使能所述直流快速断路器和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述直流快速断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于交流的供电转换步骤还可以包括：在所述未收到所述过分制强断信号的情况下，若所述供电制式判断的结果为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位，使能所述交流真空断路器和所述主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述交流真空断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于交流的供电转换步骤还可以包括：若所述供电制式判断的结果为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位并闭合所述交流真空断路器，且控制恢复牵引/电制动力。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于直流的供电转换步骤还可以包括：若未收到所述过分制强断信号，响应于检测到直流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述直流快速断路器断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位；以及当运行通过分制区，若供电制式被检测为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位，使能所述交流真空断路器和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述交流真空断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于直流的供电转换步骤还可以包括：在所述未收到所述过分制强断信号的情况下，若所述供电制式判断的结果为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位，并使能所述直流快速断路器和所述主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述直流快速断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述始于直流的供电转换步骤还可以包括：若所述供电制式判断的结果为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位并闭合所述直流快速断路器，且控制恢复牵引/电制动力。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述控制方法还包括受电弓降下控制步骤，所述受电弓降下控制步骤包括：在受电弓降下后，若所述交直流转换开关在交流位，控制所述交直流转换开关保持在交流位，若所述交直流转换开关在直流位，在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述控制方法还包括受电弓升起控制步骤，所述受电弓升起控制步骤可以包括：在受电弓升起后，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位，若供电制式为非直流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述受电弓升起控制步骤还可以包括：在所述交直流转换开关转向直流位后，若检测到发生交直流转换开关打向交流位条件，则控制所述交直流转换开关转向交流位。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述交直流转换开关打向交流位条件的发生可以包括满足以下任意一者：1)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；2)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；3)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；4)牵引控制单元检测的交流原边网压模拟量大于200V；5)交直流检测装置故障；6)直流网压小于1500V；7)受电弓降下且检测到升弓命令；8)直流快速断路器无法断开；9)受电弓降下。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，还可以包括在上电后执行交直流转换开关自检步骤，所述交直流转换开关自检步骤可以包括：在满足交直流转换开关动作条件的情况下，控制所述交直流转换开关转向直流位，并执行交直流转换开关第一故障判断，若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

优选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述交直流转换开关自检步骤还可以包括：在所述交直流转换开关转向直流位后，控制所述交直流转换开关转向交流位，并执行交直流转换开关第二故障判断，若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述交直流转换开关第一故障判断可以包括：在所述交直流转换开关转向直流位的控制指令输出之后，若所述交直流转换开关在预设时间内未离开交流位，则判断所述交直流转换开关卡在交流位，发生交直流转换开关第一故障。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述交直流转换开关第二故障判断可以包括：在所述交直流转换开关转向交流位的控制指令输出之后，若所述交直流转换开关在预设时间内未离开直流位，则判断所述交直流转换开关卡在直流位，发生交直流转换开关第二故障。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述交直流转换开关动作条件的满足可以包括满足以下所有条件：1)主断断开；2)辅助风缸压力充足；3)中央控制单元已启动；以及4)交直流转换开关控制信号输出设备正常。

可选地，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，所述禁止转向直流位条件可以包括以下任意一者：1)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；2)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；3)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；4)牵引控制单元检测的交流原边网压模拟量大于200V；5)交直流检测装置故障；6)直流网压小于1500V；7)受电弓降下。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置。

在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制装置中，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断。所述控制装置包括：存储器；以及处理器。所述处理器耦接至所述存储器，可以配置用于执行上述任意一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质。

本发明提供的上述计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令以用于控制双流制电力车辆的交直流转换，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断。所述计算机可读指令在由处理器执行时，可以实施上述任意一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力机车的供电主电路的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例提供的受电弓降下的控制流程示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例提供的受电弓升起的控制流程示意图。

图4示出了根据本发明的一方面提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例提供的交直流转换开关自检的控制流程示意图。

图8示出了根据本发明的另一方面提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制装置的结构示意图。

附图标记

11 交流供电支路；

111 交流真空断路器；

12 直流供电支路；

121 直流快速断路器；

13 交直流转换开关；

14 主变压器；

15 牵引变流器；

16 网侧电路；

171、172 受电弓；

181、182 高压隔离开关；

19 交直流检测装置；

10 牵引控制单元；

4011-4013 始于交流的供电转换步骤；

4021-4023 始于直流的供电转换步骤；

81 存储器；

82 处理器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

如上所述，尽管我国的电气化铁道均采用AC25kV/50Hz的交流牵引供电系统，然而城市轨道交通采用的是DC1500V和DC750V的直流牵引供电系统。一直以来，两种牵引供电系统都是相互独立的。随着轨道交通的快速发展，电气化铁道与城市轨道交通相互连接的问题频频呈现。

为了满足电力车辆的实际供电需求，本发明提供了一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法、一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置，以及一种计算机可读介质，用于实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力机车的供电主电路的示意图。

如图1所示，双流制电力机车的供电主电路可以包括交流供电支路11和直流供电支路12。交流供电支路11通过一个主变压器14连接电力机车的牵引变流器15，用于电力机车的交流供电。直流供电支路12直接连接电力机车的牵引变流器15，用于电力机车的直流供电。

在一些实施例中，交流供电支路可以包括一个交流真空断路器111，从而通过该交流真空断路器111来控制交流供电的通断。直流供电支路12可以包括一个直流快速断路器121，从而通过该直流快速断路器121来控制直流供电的通断。如上所述，由于我国电气化铁道均采用AC25kV/50Hz的交流牵引供电系统，而城市轨道交通均采用DC1500V和DC750V的直流牵引供电系统，一旦交流高电压进入直流供电支路12，就会引发直流避雷器、主变流器等一系列严重故障。因此，双流制电力机车的直流供电支路12还可以进一步串联一个交直流转换开关13，从而通过串联的交直流转换开关13和直流快速断路器121来控制直流供电的通断。

在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，交直流转换开关13可以用于实现交流供电支路11和直流供电支路12的电气隔离。在一些实施例中，交直流转换开关13可以包括两个档位，分别为交流供电位和直流供电位。当交直流转换开关13处于交流位供电时，交直流转换开关13的闸刀可以处于接地位。此时，机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12将被完全隔离。来自网侧的直流或交流电压都将被交直流转换开关13隔离在机车车顶的网侧电路16，从而确保机车的供电主电路处于安全状态。因此，确保交直流转换开关13的安全、可靠控制，对确保电力机车的安全行驶至关重要。

在本发明的一个实施例中，电力机车可以通过两个冗余的受电弓171-172，从车顶的网侧受流电路16获得供电。通过使用两个冗余的受电弓171-172，可以避免任意一个受电弓故障导致机车断电的问题，从而确保电力机车的可靠供电。可选地，在一些实施例中，受电弓171与供电主电路之间可以串联一个高压隔离开关181，受电弓172与供电主电路之间可以串联一个高压隔离开关182，从而确保供电主电路的安全供电。

请参考图2，图2示出了根据本发明的一个实施例提供的受电弓降下的控制流程示意图。

如图2所示，在一些实施例中，当电力机车不需要供电时，受电弓171-172可以降下以脱离网侧受流电路16。受电弓171-172降下的控制步骤可以包括：在受电弓171-172降下后，若交直流转换开关13在交流位，则控制交直流转换开关13保持在交流位；若交直流转换开关13在直流位，则在满足交直流转换开关动作条件时控制交直流转换开关13转向交流位。

具体来说，上述交直流转换开关动作条件可以包括：1)主断断开；2)辅助风缸压力充足；3)中央控制单元已启动；以及4)交直流转换开关控制信号输出设备正常。在一些实施例中，交直流转换开关13可以仅在上述四个交直流转换开关动作条件全部满足时才转向交流位。

请参考图3，图3示出了根据本发明的一个实施例提供的受电弓升起的控制流程示意图。

如图3所示，在一些实施例中，当电力机车需要供电时，受电弓171-172可以升起以接触网侧受流电路16。受电弓171-172升起的控制步骤可以包括：在受电弓171-172升起后，执行供电制式判断；若供电制式为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位，若供电制式为非直流供电，则控制交直流转换开关13保持在交流位。

具体来说，上述禁止转向直流位条件可以包括：1)交直流检测装置19检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；2)交直流检测装置19检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；3)交直流检测装置19检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；4)牵引控制单元10检测的交流原边网压模拟量大于200V；5)交直流检测装置19故障；6)直流网压小于1500V；7)受电弓降下。在一些实施例中，交直流转换开关13可以仅在上述四个交直流转换开关动作条件全部满足，且不满足上述任意一个禁止转向直流位条件时才转向直流位，从而对直流供电支路12进行保护。

如上所述，当交直流转换开关13处于交流位供电时，交直流转换开关13的闸刀可以处于接地位。此时，机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12将被完全隔离。来自网侧的直流或交流电压都将被交直流转换开关13隔离在机车车顶的网侧电路16，从而确保机车的供电主电路处于安全状态。通过限定上述交直流转换开关动作条件，以及上述禁止转向直流位条件，可以有效地防止交流高电压通过交直流转换开关13进入直流供电支路12，从而避免引发直流避雷器、主变流器等一系列的严重故障。

在一个优选的实施例中，受电弓171-172升起的控制步骤还可以包括：在交直流转换开关13转向直流位后，若检测到发生交直流转换开关打向交流位条件，则控制交直流转换开关13转向交流位。

具体来说，上述交直流转换开关打向交流位条件可以包括：1)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；2)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；3)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；4)牵引控制单元检测的交流原边网压模拟量大于200V；5)交直流检测装置故障；6)直流网压小于1500V；7)受电弓降下且检测到升弓命令；8)直流快速断路器无法断开；9)受电弓降下。在一些实施例中，交直流转换开关13可以在满足上述任意一个交直流转换开关打向交流位条件时，打向交流位来对直流供电支路12进行保护。

本领域的技术人员可以理解，存在交流供电制式和直流供电制式的电气化铁道牵引区段，可以包括一个或多个交直流供电制式的分界点。该交直流供电制式的分界点可以称为分制区。电力机车运行通过分制区的行为可以称为过分制。过分制可以分为两种情形：一是从交流供电制式运行至直流供电制式；二是从直流供电制式运行至交流供电制式。

请参考图4，图4示出了根据本发明的一方面提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

如图4所示，在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制方法中，可以包括始于交流的供电转换步骤，以及始于直流的供电转换步骤。始于交流的供电转换步骤可以用于在正常工况下，进行交流供电到直流供电的转换。始于直流的供电转换步骤可以用于在正常工况下，进行直流供电到交流供电的转换。

在上述始于交流的供电转换步骤中，可以进一步包括步骤：

4011：响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制交流真空断路器111断开且交直流转换开关13保持在交流位；

4012：响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断；以及

4013：若供电制式为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位并闭合直流快速断路器121，且控制恢复牵引/电制动力。

具体来说，当电力机车运行接近分制区时，地面磁铁可以发送过分制强断信号给电力机车的控制系统。控制系统可以在接收到命令后开始计算机车的运行距离，并在相应的运行时间内完成牵引/电制动力的卸载。在一些实施例中，该相应的运行时间可以根据机车的运行距离和机车的实时运行速度计算获得。在该运行时间之后，控制系统可以断开交流真空断路器111以切断机车的交流供电，并将交直流转换开关13保持在交流位来隔离机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12。

当电力机车运行通过分制区时，地面磁铁可以发送过分制通过信号给电力机车的控制系统。控制系统可以在接收到该过分制通过信号后，开始进行供电主电路的供电制式判断。在一些实施例中，若判断供电制式为直流供电，则控制系统可以在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位并闭合直流快速断路器121，从而接通直流供电支路12以进行电力机车的直流供电。此时，电力机车将在直流供电下恢复分制前的牵引/电制动力，以使机车继续运行。在一些实施例中，若判断供电制式为交流供电，则控制系统可以控制交直流转换开关13保持在交流位，并闭合交流真空断路器111，从而再次接通交流供电支路12以进行电力机车的交流供电。此时，电力机车将在交流供电下恢复分制前的牵引/电制动力，以使机车继续运行。

本领域的技术人员可以理解，控制系统在接收到该过分制通过信号后才开始进行供电主电路的供电制式判断，只是本发明提供的一个实施例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。可选地，在另一个实施例中，若未接收到该过分制通过信号，则机车也可以在无牵引/电制动力的状态下运行200m后，自动开始进行供电主电路的供电制式判断，从而实现相同的技术效果。

在上述始于直流的供电转换步骤中，可以进一步包括步骤：

4021：响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制直流快速断路器121断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制交直流转换开关13转向交流位；

4022：响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断；以及

4023：若供电制式为交流供电，控制交直流转换开关13保持在交流位并闭合交流真空断路器111，且控制恢复牵引/电制动力。

具体来说，当电力机车运行接近分制区时，地面磁铁可以发送过分制强断信号给电力机车的控制系统。控制系统可以在接收到命令后开始计算机车的运行距离，并在相应的运行时间内完成牵引/电制动力的卸载。在一些实施例中，该相应的运行时间可以根据机车的运行距离和机车的实时运行速度计算获得。在该运行时间之后，控制系统可以断开直流快速断路器121以切断机车的直流供电，并将交直流转换开关13转向在交流位来隔离机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12。

当电力机车运行通过分制区时，地面磁铁可以发送过分制通过信号给电力机车的控制系统。控制系统可以在接收到该过分制通过信号后，开始进行供电主电路的供电制式判断。在一些实施例中，若判断供电制式为交流供电，则控制系统可以控制交直流转换开关13保持在交流位并闭合交流真空断路器111，从而接通交流供电支路11以进行电力机车的交流供电。此时，电力机车将在交流供电下恢复分制前的牵引/电制动力，以使机车继续运行。在一些实施例中，若判断供电制式为直流供电，则控制系统可以在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位并闭合直流快速断路器121，从而再次接通直流供电支路11以进行电力机车的交流供电。此时，电力机车将在直流供电下恢复分制前的牵引/电制动力，以使机车继续运行。

本领域的技术人员可以理解，上述在正常工况下进行双流制电力车辆的交直流转换的控制方法只是本发明提供的一个实施例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。在另一个实施例中，当电力机车运行接近分制区时，若地面磁铁未发送过分制强断信号给控制系统，则机车车顶的网侧受流电路16会在接近分制区时发生交流网压过低的故障。优选地，控制系统可以响应于该交流网压过低故障来进行电力车辆的交直流转换的控制。

请参考图5，图5示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

如图5所示，上述始于交流的供电转换步骤可以进一步包括步骤：

若未收到过分制强断信号，响应于检测到交流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制交流真空断路器111断开且交直流转换开关13保持在交流位；以及

当运行通过分制区，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，使能直流快速断路器121和主司控器手柄的手动切换功能，并提示司机闭合直流快速断路器121及将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力；若供电制式判断的结果为交流供电，控制交直流转换开关13保持在交流位，使能交流真空断路器111和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合交流真空断路器111及将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

具体来说，在一些异常工况下，当电力机车运行接近分制区时，地面磁铁可能不会发送过分制强断信号给电力机车的控制系统。此时，控制系统可以在检测到交流网压过低的故障时进行牵引/电制动力的卸载。同时，控制系统可以断开交流真空断路器111以切断机车的交流供电，并将交直流转换开关13保持在交流位来隔离机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12。

在一些实施例中，响应于检测到上述异常工况，控制系统可以对电力机车的司机进行提示，以使司机在电力机车运行通过分制区时，手动控制机车进行正确的供电并恢复牵引/电制动力。优选地，当机车运行通过分制区时，控制系统可以进一步执行供电制式判断。若判断供电制式为直流供电，则控制系统可以使能直流快速断路器121和主司控器手柄的手动切换功能，并提示司机闭合该直流快速断路器121及将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。若判断供电制式为交流供电，则控制系统可以控制交直流转换开关13保持在交流位，并使能交流真空断路器111和主司控器手柄的手动切换功能。同时，控制系统可以提示司机闭合交流真空断路器111，并将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。在一些实施例中，控制系统可以响应于机车在无牵引/电制动力的状态下运行超过200m而判断机车运行通过分制区。

通过在异常工况下将执行供电和恢复牵引/电制动力的权限赋予机车司机，可以使司机根据实际情况手动操作机车，从而确保机车的安全运行。更进一步地，通过执行供电制式判断来使能相应断路器111-121的手动切换功能，可以仅赋予机车司机执行符合判断供电制式结果的手动操作权限，从而进一步避免司机的人为操作失误所导致的事故。

请参考图6，图6示出了根据本发明的一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法的流程示意图。

如图6所示，上述始于直流的供电转换步骤还可以包括步骤：

若未收到过分制强断信号，响应于检测到直流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制直流快速断路器121断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制交直流转换开关13转向交流位；以及

当运行通过分制区，若供电制式被检测为交流供电，控制交直流转换开关13保持在交流位，使能交流真空断路器111和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合交流真空断路器111及将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力；若供电制式判断的结果为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位，并使能直流快速断路器121和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合直流快速断路器121及将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

具体来说，在一些异常工况下，当电力机车运行接近分制区时，地面磁铁可能不会发送过分制强断信号给电力机车的控制系统。此时，控制系统可以在检测到直流网压过低的故障时进行牵引/电制动力的卸载。同时，控制系统可以断开直流快速断路器121以切断机车的直流供电，并在满足交直流转换开关动作条件时，控制交直流转换开关13转向交流位来隔离机车车顶的网侧受流电路16和机车的直流供电支路12。

在一些实施例中，响应于检测到上述异常工况，控制系统可以对电力机车的司机进行提示，以使司机在电力机车运行通过分制区时，手动控制机车进行正确的供电并恢复牵引/电制动力。优选地，当机车运行通过分制区时，控制系统可以进一步执行供电制式判断。若供电制式被检测为交流供电，则控制系统可以控制交直流转换开关13保持在交流位，并使能交流真空断路器111和主司控器手柄的手动切换功能。同时，控制系统可以提示司机闭合交流真空断路器111，并将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。若判断供电制式为直流供电，则控制系统可以在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制交直流转换开关13转向直流位，并使能直流快速断路器121和主司控器手柄的手动切换功能。同时，控制系统可以提示司机闭合直流快速断路器121，并将主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。在一些实施例中，控制系统可以响应于机车在无牵引/电制动力的状态下运行超过200m而判断机车运行通过分制区。

在本发明的一个实施例中，当双流制机车长时间处于交流供电制式下运行，机车的交直流转换开关13将一直保持在交流位。此时，维护人员无法得知交直流转换开关13的直流位是否能够正常工作。为了应对这种情况，上述控制方法还可以包括在上电后执行交直流转换开关自检步骤。

请参考图7，图7示出了根据本发明的一个实施例提供的交直流转换开关自检的控制流程示意图。

如图7所示，上述交直流转换开关自检步骤可以包括：在满足交直流转换开关动作条件的情况下，控制交直流转换开关13转向直流位，并执行交直流转换开关第一故障判断；若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

具体来说，交直流转换开关13的第一故障判断可以包括：在交直流转换开关13转向直流位的控制指令输出之后，若交直流转换开关13在预设时间T1内未离开交流位，则判断交直流转换开关13卡在交流位，发生交直流转换开关第一故障。通过上述交直流转换开关自检步骤，机车的控制系统可以在机车进入直流供电区前确定交直流转换开关13的设备状态，从而及时降下并封锁受电弓171-172以避免错误供电制式损坏供电主电路。

如图1所示，交直流转换开关13可以包括两个档位，分别为交流供电位和直流供电位。可以理解的是，交直流转换开关13响应于控制指令而从交流位转向直流位需要一定的切换时间t。通过监测交直流转换开关13离开交流位的时间，可以省去上述切换时间t的等待，从而更快地获得第一故障判断的结果。

在一些实施例中，上述交直流转换开关自检步骤还可以包括：在交直流转换开关13转向直流位后，控制交直流转换开关13转向交流位，并执行交直流转换开关第二故障判断；若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

具体来说，交直流转换开关13的第二故障判断可以包括：在交直流转换开关13转向交流位的控制指令输出之后，若交直流转换开关13在预设时间T2内未离开直流位，则判断交直流转换开关卡在直流位，发生交直流转换开关第二故障。通过上述交直流转换开关自检步骤，机车的控制系统可以在机车进入交流供电区前确定交直流转换开关13的设备状态，从而及时降下并封锁受电弓171-172以避免错误供电制式损坏供电主电路。通过监测交直流转换开关13离开直流位的时间，可以省去上述切换时间t的等待，从而更快地获得第二故障判断的结果。

可选地，在一些实施例中，若控制系统检测到交直流转换开关13既不在交流位也不在直流位，而且这一状态的时间超过上述切换时间t，则控制系统可以判断交直流转换开关13的状态不明，从而执行降弓保护并封锁受电弓以避免错误供电制式损坏供电主电路。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置。在本发明提供的上述双流制电力车辆的交直流转换的控制装置中，双流制电力车辆的交流供电支路11可以通过交流真空断路器111控制通断，直流供电支路12可以通过串联的交直流转换开关13和直流快速断路器121控制通断。

请参考图8，图8示出了根据本发明的另一方面提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制装置的结构示意图。

如图8所示，上述控制装置可以包括：存储器81和处理器82。处理器82可以耦接至存储器81，并可以配置用于执行上述任意一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法，从而用于实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质。

本发明提供的上述计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令以用于控制双流制电力车辆的交直流转换。该双流制电力车辆的交流供电支路11可以通过交流真空断路器111控制通断，直流供电支路12可以通过串联的交直流转换开关13和直流快速断路器121控制通断。上述计算机可读指令在由处理器82执行时，可以实施上述任意一个实施例提供的双流制电力车辆的交直流转换的控制方法，从而用于实现电力机车交直流模式的安全自动切换，为电力机车跨供电制式运输、跨线运行奠定基础，并确保电力机车的安全行驶。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (18)

1.一种双流制电力车辆的交直流转换的控制方法，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断，所述控制方法包括：

始于交流的供电转换步骤；和/或

始于直流的供电转换步骤，

其中，所述始于交流的供电转换步骤包括：

响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述交流真空断路器断开且所述交直流转换开关保持在交流位；以及

响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位并闭合所述直流快速断路器，且控制恢复牵引/电制动力，

所述始于直流的供电转换步骤包括：

响应于收到过分制强断信号，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述直流快速断路器断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位；以及

响应于收到过分制通过信号，执行供电制式判断，若供电制式为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位并闭合所述交流真空断路器，且控制恢复牵引/电制动力；

所述始于交流的供电转换步骤还包括：

若未收到所述过分制强断信号，响应于检测到交流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述交流真空断路器断开且所述交直流转换开关保持在交流位；以及

当运行通过分制区，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，使能所述直流快速断路器和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述直流快速断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述始于交流的供电转换步骤还包括：

在所述未收到所述过分制强断信号的情况下，若所述供电制式判断的结果为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位，使能所述交流真空断路器和所述主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述交流真空断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述始于交流的供电转换步骤还包括：

若所述供电制式判断的结果为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位并闭合所述交流真空断路器，且控制恢复牵引/电制动力。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述始于直流的供电转换步骤还包括：

若未收到所述过分制强断信号，响应于检测到直流网压过低故障，控制牵引/电制动力的卸载，控制所述直流快速断路器断开，且在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位；以及

当运行通过分制区，若供电制式被检测为交流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位，使能所述交流真空断路器和主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述交流真空断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述始于直流的供电转换步骤还包括：

在所述未收到所述过分制强断信号的情况下，若所述供电制式判断的结果为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位，并使能所述直流快速断路器和所述主司控器手柄的手动切换功能并提示司机闭合所述直流快速断路器及将所述主司控器手柄回零以恢复牵引/电制动力。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述始于直流的供电转换步骤还包括：

若所述供电制式判断的结果为直流供电，则在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位并闭合所述直流快速断路器，且控制恢复牵引/电制动力。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括受电弓降下控制步骤，所述受电弓降下控制步骤包括：

在受电弓降下后，若所述交直流转换开关在交流位，控制所述交直流转换开关保持在交流位，

若所述交直流转换开关在直流位，在满足交直流转换开关动作条件时控制所述交直流转换开关转向交流位。

8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括受电弓升起控制步骤，所述受电弓升起控制步骤包括：

在受电弓升起后，执行供电制式判断，若供电制式为直流供电，在满足交直流转换开关动作条件且无禁止转向直流位条件时，控制所述交直流转换开关转向直流位，

若供电制式为非直流供电，控制所述交直流转换开关保持在交流位。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述受电弓升起控制步骤还包括：

在所述交直流转换开关转向直流位后，若检测到发生交直流转换开关打向交流位条件，则控制所述交直流转换开关转向交流位。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述交直流转换开关打向交流位条件的发生包括满足以下任意一者：

1)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；

2)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；

3)牵引控制单元检测的交流原边网压模拟量大于200V；

4)交直流检测装置故障；

5)直流网压小于1500V；

6)受电弓降下且检测到升弓命令；

7)直流快速断路器无法断开；

8)受电弓降下。

11.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括在上电后执行交直流转换开关自检步骤，所述交直流转换开关自检步骤包括：

在满足交直流转换开关动作条件的情况下，控制所述交直流转换开关转向直流位，并执行交直流转换开关第一故障判断，若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述交直流转换开关自检步骤还包括：

在所述交直流转换开关转向直流位后，控制所述交直流转换开关转向交流位，并执行交直流转换开关第二故障判断，若判断出现故障，则执行降弓保护并封锁受电弓。

13.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述交直流转换开关第一故障判断包括：

在所述交直流转换开关转向直流位的控制指令输出之后，若所述交直流转换开关在预设时间内未离开交流位，则判断所述交直流转换开关卡在交流位，发生交直流转换开关第一故障。

14.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述交直流转换开关第二故障判断包括：

在所述交直流转换开关转向交流位的控制指令输出之后，若所述交直流转换开关在预设时间内未离开直流位，则判断所述交直流转换开关卡在直流位，发生交直流转换开关第二故障。

15.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述交直流转换开关动作条件的满足包括满足以下所有条件：

1)主断路器断开；

2)辅助风缸压力充足；

3)中央控制单元已启动；以及

4)交直流转换开关控制信号输出设备正常。

16.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述禁止转向直流位条件包括以下任意一者：

1)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“交流区数字量信号”为高电平；

2)交直流检测装置检测的发送给中央控制单元的“直流区数字量信号”为低电平；

3)牵引控制单元检测的交流原边网压模拟量大于200V；

4)交直流检测装置故障；

5)直流网压小于1500V；

6)受电弓降下。

17.一种双流制电力车辆的交直流转换的控制装置，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断，所述控制装置包括：

存储器；以及

处理器，所述处理器耦接至所述存储器，配置用于执行如权利要求1-16中任一项所述的控制方法。

18.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令以用于控制双流制电力车辆的交直流转换，所述双流制电力车辆的交流供电支路通过交流真空断路器控制通断，直流供电支路通过串联的交直流转换开关和直流快速断路器控制通断，所述计算机可读指令在由处理器执行时实施如权利要求1-16中任一项所述的控制方法。

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