CN113135124B - 一种轨道车辆的供电切换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及列车控制技术领域，具体涉及一种轨道车辆的供电切换系统，包括检测模块、存储模块、处理模块、位置模块、交流供电模块和直流供电模块，检测模块检测车辆的行驶方向，存储模块预存有车辆的编组信息，位置模块对车辆的实时位置进行定位，处理模块根据行驶方向确定进入无电区前预设距离的位置为切换起始位置，处理模块获取实时位置进行判断，当实时位置为切换起始位置时，处理模块根据编组信息向车辆上的交流供电模块或直流供电模块中的电气部件发送切换命令进行供电切换。本发明提前进行供电切换，保证供电切换的操作能够及时完成，降低供电切换的失败率。

Description

一种轨道车辆的供电切换系统
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域，具体涉及一种轨道车辆的供电切换系统。
背景技术
轨道车辆是需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统，为了满足运输需求，部分轨道车辆需要同时跨越市区和郊区进行运行，这种轨道车辆需要同时在交流供电区域和直流供电区域上行驶，这种轨道车辆即双流制列车。双流制列车上针对交流供电区域和直流供电区域分别设置了一套控制系统，由于交流供电区域和直流供电区域的电流、电压不同，需要在交流供电区域和直流供电区域之间设置不带电的过渡区，即无电区，以保护双流制列车上两套控制系统中的各个电气设备，所以，轨道车辆在无电区前后的供电电压切换控制非常重要。
轨道车辆行驶环境复杂，需要穿过山体中的隧道和河流上的高架桥等进行行驶，由于隧道内使用刚性接触网、隧道外使用柔性接触网的限制以及无电区不带电的特点，无电区能设置在远离隧道的位置处，但是，在实际环境影响下，无法将无电区的位置选择在最为理想的位置上，使得无电区的切换距离短，如果不在合适的位置上启动供电切换，切换的失误率大。
发明内容
本发明意在提供一种轨道车辆的供电切换系统，以解决无电区切换失误率大的问题。
本方案中的轨道车辆的供电切换系统，包括检测模块、存储模块、处理模块、位置模块、交流供电模块和直流供电模块，检测模块检测车辆的行驶方向并发送至处理模块，存储模块预存有车辆的编组信息，位置模块对车辆的实时位置进行定位，处理模块根据行驶方向确定进入无电区前预设距离的位置为切换起始位置，处理模块获取实时位置进行判断，当实时位置为切换起始位置时，处理模块根据编组信息向车辆上的交流供电模块或直流供电模块中的电气部件发送切换命令，交流供电模块根据切换命令停止交流牵引以能切换至直流牵引，直流供电模块根据切换命令停止直流牵引以能切换至交流牵引。
本方案的有益效果是：
通过检测模块检测车辆的行驶方向，例如行驶方向为交流供电区域向直流供电区域行驶或者直流供电区域向交流供电区域行驶，让处理模块根据行驶方向确定切换起始位置，再获取实时位置进行判断，当实时位置到达切换起始位置时，由处理模块根据编组信息向车辆上的交流供电模块或直流供电模块发送切换命令，让车辆在行驶至直流供电区域或交流供电区域之前先停止当前的牵引方式，以能够进行供电切换，根据行驶方向确定切换起始位置进行供电切换，提前进行供电切换，保证供电切换的操作能够及时完成，降低供电切换的失败率。
进一步，所述编组信息包括直流编组和交流编组，交流供电模块包括多个交流供电设备，直流供电模块包括多个直流供电设备，处理模块根据编组信息向车辆对应车厢上的交流供电设备或直流供电设备发送切换命令。
有益效果是：根据编组方式向对应的供电设备发送切换命令，能够在交流供电区域和直流供电区域行驶过程中，保护对应的设备。
进一步，处理模块根据行驶方向在进入无电区前发送断开当前供电回路，并在预设时长后连通另一供电回路的切换指令。
有益效果是：进入无电区之前就断开当前供电回路，例如在交流供电区域内行驶，就先断开交流供电回路预设时长后连通直流供电回路，防止电气设备损坏。
进一步，还包括测速模块，测速模块获取车辆在无电区内行驶的实时速度发送至处理模块，处理模块根据实时速度计算车辆的平均减速度，并根据行驶方向判断平均减速度是否位于预设的制动区间内，若是，处理模块则判断车辆能够通过无电区。
有益效果是：根据车辆在无电区内行驶的实时速度计算平均减速度，判断平均减速度是否位于预设的制动区间内，若平均减速度位于制动区间内，由处理模块判断车辆能够通过无电区，便于预先确定车辆是否能够行驶通过无电区。
进一步，还包括载荷模块，载荷模块获取车辆的载荷信息发送至处理模块，处理模块根据载荷信息确定载荷等级，并根据载荷等级和平均减速度确定是否位于预设的制动区间内，若是，处理模块则判断车辆能够通过无电区。
有益效果是：结合车辆的实际载荷信息，载荷信息为处理的实际载客量，确定车辆是否位于预设的制动区间内，若是，通过处理模块判断车辆能够通过无电区，提高车辆是否能够行驶通过无电区判断的准确性。
进一步，处理模块按照车辆的空载、座席、定员和超员确定载荷等级。
有益效果是：从多个方面确定载荷等级，提高无电区行驶通过与否判断的准确性。
附图说明
图1为本发明轨道车辆的供电切换系统实施例一的原理框图；
图2为本发明轨道车辆的供电切换系统实施例一中车辆的编组示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
实施例一
轨道车辆的供电切换系统，如图1所示：包括检测模块、存储模块、处理模块、位置模块、交流供电模块和直流供电模块，检测模块检测车辆的行驶方向并发送至处理模块，检测模块可以通过直接接收车辆上的行驶站点获取行驶方式，行驶方向包括交流供电区域驶向直流供电区域或者直流供电区域驶向交流供电区域；存储模块预存有车辆的编组信息，编组信息包括直流编组和交流编组，编组信息按照一列轨道车辆在交流供电区域和直流供电区域内行驶时的动力分布进行，每列轨道车辆的编组方式如图2所示，即直流供电区域行驶时的编组信息为：+Mc－Mp－M+M－Mp－Mc+，交流供电区域行驶时的编组信息为：+Tc－Mp－M+M－Mp－Tc+，其中：Mc车是带有司机室的动车，具有一台动力转向架和一台无动力转向架，Tc车是带有司机室的拖车，Mp车是带有受电弓的动车，具有2台动力转向架，M车是动车，具有2台动力转向架，“+”是密接式半自动车钩，“－”是半永久牵引杆，存储模块可用现有的存储卡。
位置模块对车辆的实时位置进行定位，位置模块可用现有的地标发送信号进行实时位置的定位，处理模块根据行驶方向确定进入无电区前预设距离的位置为切换起始位置，处理模块可用轨道车辆上的微型电脑；处理模块获取实时位置进行判断，即判断实时位置是否抵达切换起始位置。
当实时位置为切换起始位置时，处理模块根据编组信息向车辆上的交流供电模块或直流供电模块中的电气部件发送切换命令，交流供电模块根据切换命令停止交流牵引以能切换至直流牵引，交流供电模块包括多个交流供电设备，交流供电设备具体为受电弓、电子式网压互感器、交直流转换开关(RS)、网流互感器、真空断路器(VCB)、交流熔断器、牵引变压器(网流互感器)和牵引变流器(包含四象限模块、逆变器模块等)、辅助电源箱(含辅助逆变器和充电机)和接地装置等，直流供电模块根据切换命令停止直流牵引以能切换至交流牵引，直流供电模块包括多个直流供电设备，具体为受电弓、电子式网压互感器、交直流转换开关(RS)、直流熔断器箱、高压电器箱(高速断路器(HSCB、接触器等)、直流滤波电抗器、牵引变流器(逆变器模块)、真空断路器(VCB)、辅助电源箱(含逆变器和充电机)和接地装置等，其中受电弓、真空断路器和电子式网压互感器为共用设备，处理模块根据编组信息向车辆对应车厢上的交流供电设备或直流供电设备发送切换命令，处理模块根据行驶方向在进入无电区前发送断开当前供电回路，并在预设时长后连通另一供电回路的切换指令。
具体实施过程如下：
当车辆在直流区段行驶时，直流供电回路的直流电流依次经过受电弓、真空断路器、交直流转换开关、直流熔断器、高速断路器、牵引变流器回到轮对后，最后通过钢轨回流；通过检测模块获取车辆的行驶方向为直流供电区域驶向交流供电区域，根据行驶方向确定的切换起始位置为：进入无电区前200m预设距离的位置为切换起始位置，由位置模块进行实时位置的定位，当实时位置到达切换起始位置时，由处理模块根据编组信息向直流供电模块发送切换命令，让真空断路器断开、交直流开关转换至交流档位，断开直流供电回路，在通过无电区后切换至交流供电回路。
当车辆在交流区段行驶时，交流供电回路的交流电流依次经过受电弓、真空断路器、交直流转换开关、交流熔断器、牵引变压器、电流回到轮对后，最后通过钢轨回到大地；通过检测模块获取车辆的行驶方向为交流供电区域驶向直流供电区域，根据行驶方向确定的切换起始位置为：进入无电区前120m预设距离的位置为切换起始位置，由位置模块进行实时位置的定位，当实时位置到达切换起始位置时，由处理模块根据编组信息向交流供电模块发送切换命令，让真空断路器断开、交直流开关转换至直流档位，断开交流供电回路，在通过无电区后切换至直流供电回路。
本实施例根据行驶方向在进入无电区前确定切换起始位置进行供电切换，提前就能进行供电切换，保证供电切换的操作能够及时完成，降低供电切换的失败率，同时保持各个电气部件的安全。
实施例二
与实施例一的区别在于，还包括测速模块和载荷模块，测速模块根据载客车厢设置多个，测速模块获取车辆在无电区内行驶的实时速度发送至处理模块，测速模块可直接从车载控制系统上获取，处理模块根据实时速度计算车辆制动的平均减速度，平均减速度的计算根据现有的加速度计算公式进行；载荷模块获取车辆的载荷信息发送至处理模块，载荷信息为载荷量，处理模块根据载荷信息确定载荷等级，并根据载荷等级和平均减速度确定是否位于预设的制动区间内，若是，处理模块则判断车辆能够通过无电区，处理模块按照车辆的空载、座席、定员和超员确定载荷等级，空载车辆的载荷等级为AW0，坐席定义的车辆的载荷等级为AW1，定员定义的车辆的载荷等级为AW2，超员定义的车辆的载荷等级为AW3，例如直流常用制动平均减速度≥1.0m/s2，在平直干燥轨道上100km/h-0，负载工况为AW0-AW3，完全电制动区间85-3km/h，交流常用制动平均减速度≥0.8m/s2，在平直干燥轨道100km/h-0，负载工况为AW0-AW3，完全电制动区间75-3km/h。
根据车辆在无电区内行驶的实时速度计算平均减速度，结合车辆的实际载荷信息，确定车辆是否位于预设的制动区间内，若是，通过处理模块则判断车辆能够通过无电区便于预先确定车辆是否能够行驶通过无电区，提高车辆是否能够行驶通过无电区预判断的准确性。
实施例三
与实施例二的区别在于，还包括多个拍摄模块和多个校正模块，拍摄模块和校正模块分别位于每节车厢内，拍摄模块从车厢顶部拍摄车厢内的俯视图并发送至处理模块，处理模块识别俯视图上乘客的头顶轮廓，头顶轮廓使用现有的算法进行识别，例如对俯视图进行灰度处理，再通过梯度计算俯视图后进行内外轮廓跟踪，提取内轮廓，最后进行类圆轮廓提取等；处理模块识别头顶轮廓的数量并进行计数得到计数值，由于从俯视角度看头顶轮廓普遍都是类似圆形的轮廓，所以，对头顶轮廓的数量进行计数得到计数值，处理模块将每节车厢的计数值作和得到数量和值，处理模块将数量和值与载荷信息中载荷量进行对比，当数量和值大于载荷量时，处理模块根据数量和值确定载荷等级，当数量和值小于载荷量时，处理模块以载荷信息确定载荷等级。
由于车厢人较少的时候，载客量的检测可能存在较大的误差，容易被判断成空载，此时按照空载进行气压控制容易引起人乘客的不适。所以，本实施例三拍摄每节车厢内的俯视图，然后从每节俯视图上识别头顶轮廓的数量进行求和，以数量和值修正载荷等级，提高载荷等级确定的准确性，保证通过预判断车辆能否通过无电区的准确性。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种轨道车辆的供电切换系统，其特征在于：包括检测模块、存储模块、处理模块、位置模块、交流供电模块和直流供电模块，检测模块检测车辆的行驶方向并发送至处理模块，存储模块预存有车辆的编组信息，位置模块对车辆的实时位置进行定位，处理模块根据行驶方向确定进入无电区前预设距离的位置为切换起始位置，处理模块获取实时位置进行判断，当实时位置为切换起始位置时，处理模块根据编组信息向车辆上的交流供电模块或直流供电模块中的电气部件发送切换命令，交流供电模块根据切换命令停止交流牵引以能切换至直流牵引，直流供电模块根据切换命令停止直流牵引以能切换至交流牵引；
还包括测速模块，测速模块获取车辆在无电区内行驶的实时速度发送至处理模块，处理模块根据实时速度计算车辆的平均减速度，并根据行驶方向判断平均减速度是否位于预设的制动区间内，若是，处理模块则判断车辆能够通过无电区；
还包括载荷模块，载荷模块获取车辆的载荷信息发送至处理模块，处理模块根据载荷信息确定载荷等级，并根据载荷等级和平均减速度确定是否位于预设的制动区间内，若是，处理模块则判断车辆能够通过无电区。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆的供电切换系统，其特征在于：所述编组信息包括直流编组和交流编组，交流供电模块包括多个交流供电设备，直流供电模块包括多个直流供电设备，处理模块根据编组信息向车辆对应车厢上的交流供电设备或直流供电设备发送切换命令。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆的供电切换系统，其特征在于：处理模块根据行驶方向在进入无电区前发送断开当前供电回路，并在预设时长后连通另一供电回路的切换指令。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆的供电切换系统，其特征在于：处理模块按照车辆的空载、座席、定员和超员确定载荷等级。
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