CN114228753A - 一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于机车动力源技术领域，提供了一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，包括以下步骤：S1、原动力源判断：利用原动力源判断模块判断当前机车是处于接触网动力源还是柴油机动力源下；S2、动力源转换需求判断：利用动力源转换需求判断模块通过收集司机输入的指令来判断需求指令是否有效，是否满足动力源转换条件。该机车用接触网、柴油机动力源转换方法，可以实现双动力机车的接触网和柴油机两种动力源之间的一键转换，在加入车载设备信号后，可实现全自动转换，该方式完全解放了司机，不再需要司机在关注行车路况的同时，还需要去观察柴油机是否起动、受电弓是否升起等短暂状态，使司机可以专注于行车安全。
Description
技术领域
本发明属于机车动力源技术领域，尤其涉及一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法。
背景技术
机车是牵引或推送铁路车辆运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆，俗称火车头，按运送每吨公里消耗燃料量计算，机车是耗能最少的陆地运输工具，因为跨线运行、专列运输、铁路救援等应用场景需求的增加，混合动力机车随之诞生，其中电油双源制机车也是之一，其最大优势就是采用接触网和柴油机两种动力源，在电气化铁路上采用接触网供电，实现高运行速度和对环境的友好性，同时这种机车又可以摆脱接触网的约束，运行在非电气化铁路上，采用柴油机发电机组供电，同时在电气化线路上出现接触网或机车故障导致无法采用接触网作为动力进行牵引的情况下，也可以采用柴油机动力源作为动力，可实现机车不停车，不换机车，缩短停站时间。
该种机车具备两种动力源模式，电力模式和内燃模，但在两种动力源之间较大的差异，在电力模式下牵引时，机车通过受电弓从接触网受流，经变压器、牵引变流器后供给牵引电机，在内燃模式下牵引时，能量只能在部分过程进行双向流动，除牵引电机与牵引变流器之间，在柴油机、发电机、牵引变流器、制动电阻之间，都只能进行单向流动。
现有的机车在接触网或柴油机接入整流模块的情况下，另一动力源必须保证不会接入，否则将导致短路、受电弓升弓超过限界等故障发生，同时两种动力源的切换涉及到受电弓升弓或降弓、主断路器闭合或断开、柴油机起机或停机、发电机发电或不发电等诸多操作环节，对司机操作水平要求较高。
发明内容
本发明提供一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，旨在解决动力源切换对司机操作水平要求较高的问题。
本发明是这样实现的，一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，包括以下步骤：S1、原动力源判断：利用原动力源判断模块判断当前机车是处于接触网动力源还是柴油机动力源下；S2、动力源转换需求判断：利用动力源转换需求判断模块通过收集司机输入的指令来判断需求指令是否有效，是否满足动力源转换条件；S3、目标动力源预备控制：目标动力源预备控制模块完成接触网动力源与柴油机动力源下的初步启动； S4、动力源电路转换控制：完成原动力源的动力切除，并利用动力源电路转换控制模块控制完成电路转换动作；S5、目标动力源动力投入控制：利用目标动力源动力投入控制模块判断动力源电路转换控制模块的状态是否与目标动力源一致；S6、原动力源停止控制：利用原动力源停止控制模块在判断目标动力源已完成动力投入，并开始持续工作后，进行原动力源的停止工作。
进一步的，所述接触网动力源与所述柴油机动力源通过动力源电路转换控制模块接入机车驱动单元，接触网动力源包括依次电连接的受电弓、主断路器和变压器，柴油机动力源包括柴油机、由所述柴油机驱动的发电机和与所述发电机电连接的励磁器。
进一步的，所述动力源电路转换控制模块包括第一转换接触器和第二转换接触器，所述机车驱动单元包括依次电连接的整流模块、支撑电容、逆变模块和牵引电机，所述变压器输出端通过第一转换接触器与所述整流模块电连接，所述发电机输出端通过第二转换接触器与所述整流模块电连接。
进一步的，所述S1中原动力源判断模块通过判断受电弓和主断路器的状态可以确定机车是否处于接触网动力源。
进一步的，所述S1中原动力源判断模块通过判断柴油机和发电机的状态可以确定机车是否处于柴油机动力源。
进一步的，所述S3中目标动力源预备控制模块可以完成接触网动力源下受电弓的升弓工作。
进一步的，所述S3中目标动力源预备控制模块可以完成柴油机动力源下柴油机的起机工作。
进一步的，所述S4中动力源电路转换控制模块可以完成整流模块、支撑电容、逆变模块和牵引电机的停止，接触网动力源下对应主断路器的断开、柴油机动力源下对应的励磁器的励磁切除，并利用第一转换接触器切除和转换接触网动力源，利用第二转换接触器切除和转换柴油机动力源。
进一步的，所述S5中若判断结果为一致，则进行接触网动力源下对应主断路器的闭合、柴油机动力源下对应的励磁器的励磁，并投入整流模块、支撑电容、逆变模块和牵引电机，若判断结果不一致，则停止主断路器或励磁器的动作，并向司机提供提示信息。
进一步的，所述S6中利用原动力源停止控制模块控制受电弓的降弓与柴油机的停机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，可以实现双动力机车的接触网和柴油机两种动力源之间的一键转换，在加入车载设备信号后，可实现全自动转换，该方式完全解放了司机，不再需要司机在关注行车路况的同时，还需要去观察柴油机是否起动、受电弓是否升起等短暂状态，使司机可以专注于行车安全，同时，因为本发明所提供技术方案的自动化，可使机车实现在不停车的情况下，实现动力源的转换，大大提高了运输效率。
附图说明
图1为本发明提供的机车用接触网、柴油机动力源转换方法的流程框图；
图2为本发明提供的机车用接触网、柴油机动力源转换方法的系统图。
图中：1-受电弓、2-主断路器、3-变压器、4-整流模块、5-支撑电容、6-逆变模块、7-牵引电机、8-柴油机、9-发电机、10-励磁器、11- 第一转换接触器、12-第二转换接触器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，包括以下步骤：S1、原动力源判断：利用原动力源判断模块判断当前机车是处于接触网动力源还是柴油机动力源下。
通过原动力源判断模块可以使机车判断自身处于哪种动力源下，从而当司机输入切换指令时可以初步判断指令的正确性。
S2、动力源转换需求判断：利用动力源转换需求判断模块通过收集司机输入的指令来判断需求指令是否有效，是否满足动力源转换条件。
通过动力源转换需求判断模块可以将司机输入的指令与机车自身处于的动力源进行校对，从而判断需求指令是否有效，避免司机因失误造成机车切换动力源时出现问题。
S3、目标动力源预备控制：目标动力源预备控制模块完成接触网动力源与柴油机动力源下的初步启动。
允许在目标动力源未投入工作的情况下，处于长期的预备状态，例如柴油机8起机完成后，可以长期处于惰转工况下，通过目标动力源预备控制模块可以初步将接触网动力源与柴油机动力源的驱动装置启动。
S4、动力源电路转换控制：完成原动力源的动力切除，并利用动力源电路转换控制模块控制完成电路转换动作。
S5、目标动力源动力投入控制：利用目标动力源动力投入控制模块判断动力源电路转换控制模块的状态是否与目标动力源一致。
S6、原动力源停止控制：利用原动力源停止控制模块在判断目标动力源已完成动力投入，并开始持续工作后，进行原动力源的停止工作。
进一步的，接触网动力源与柴油机动力源通过动力源电路转换控制模块接入机车驱动单元，接触网动力源包括依次电连接的受电弓1、主断路器2和变压器3，柴油机动力源包括柴油机8、由柴油机8驱动的发电机9和与发电机9电连接的励磁器10。
在本实施方式中，利用受电弓1、主断路器2和变压器3可以使机车在电气化线路上进行接触网动力源驱动，利用柴油机8、发电机9和励磁器10可以使机车在非电气化线路上进行柴油机动力源驱动，从而使机车可以自行切换。
进一步的，动力源电路转换控制模块包括第一转换接触器11和第二转换接触器12，机车驱动单元包括依次电连接的整流模块4、支撑电容5、逆变模块6和牵引电机7，变压器3输出端通过第一转换接触器11与整流模块4电连接，发电机9输出端通过第二转换接触器12与整流模块4 电连接。
第一转换接触器11、第二转换接触器12互相联锁，只能有一个接触器处于闭合状态，同时动力源电路转换控制模块和主断路器2、励磁器 10的状态组合联锁，作为目标动力源动力投入的判断依据。只有在第一转换接触器11闭合、第二转换接触器12断开且励磁器10未处于工作状态时，主断路器2才允许闭合。同理，只有在第一转换接触器11断开、第二转换接触器12闭合且主断路器2未处于闭合状态时，励磁器10才允许投入工作。
在本实施方式中，利用第一转换接触器11可以使接触网动力源与整流模块4、支撑电容5、逆变模块6和牵引电机7共同工作，使机车位于接触网动力源下，利用第二转换接触器12可以使柴油机动力源与整流模块4、支撑电容5、逆变模块6和牵引电机7共同工作，使机车位于柴油机动力源下。
进一步的，S1中原动力源判断模块通过判断受电弓1和主断路器2 的状态可以确定机车是否处于接触网动力源。
在本实施方式中，由于采用受电弓1与主断路器2的状态进行判断机车的动力源，从而使机车可以自行对司机发出的指令进行校对。
进一步的，S1中原动力源判断模块通过判断柴油机8和发电机9的状态可以确定机车是否处于柴油机动力源。
在本实施方式中，由于采用柴油机8与发电机9的状态进行判断机车的动力源，从而使机车可以自行对司机发出的指令进行校对。
进一步的，S3中目标动力源预备控制模块可以完成接触网动力源下受电弓1的升弓工作。
在本实施方式中，利用受电弓1的升弓可以与电气化线路上的电源接触，从而达到供电的作用。
进一步的，S3中目标动力源预备控制模块可以完成柴油机动力源下柴油机8的起机工作。
在本实施方式中，利用柴油机8的起机可以使机车在非电气化线路上通过柴油机动力源驱动工作。
进一步的，S4中动力源电路转换控制模块可以完成整流模块4、支撑电容5、逆变模块6和牵引电机7的停止，接触网动力源下对应主断路器2的断开、柴油机动力源下对应的励磁器10的励磁切除，并利用第一转换接触器11切除和转换接触网动力源，利用第二转换接触器12切除和转换柴油机动力源。
在本实施方式中，由于采用第一转换接触器11和第二转换接触器12 分别切除与转换动力源，从而避免因指令的错误导致短路的现象，且司机操作更加简单方便。
进一步的，S5中若判断结果为一致，则进行接触网动力源下对应主断路器2的闭合、柴油机动力源下对应的励磁器10的励磁，并投入整流模块4、支撑电容5、逆变模块6和牵引电机7，若判断结果不一致，则停止主断路器2或励磁器10的动作，并向司机提供提示信息。
在本实施方式中，利用提示信息可以对司机进行警示，从而降低因错误指令造成的后果，并可以使司机迅速下达正确指令。
进一步的，S6中利用原动力源停止控制模块控制受电弓1的降弓与柴油机8的停机。
本发明的工作原理及使用流程：在电气化线路上运行时，机车处于电力模式下。在接近电力线尽头时，司机手动触发动力源选择开关，选择柴油机位。随即，目标动力源预备控制模块动作，机车进入柴油机8 起动环节，柴油机8在点火成功后加速至惰转转速。在这个过程中，机车仍处于接触网动力模式，正常进行受流及牵引。发电机9不进行励磁，发电机9输出侧第二转换接触器12处于断开状态，动力源电路转换控制模块在通过柴油机8的转速判断柴油机8已起动完成后，进入电路转换过程，先依次控制逆变模块6和整流模块4停止工作，并断开主断路器2，随后断开第一转换接触器11并闭合第二转换接触器12，过程结束，目标动力源投入控制模块检测到第一转换接触器11处于断开状态，且第二转换接触器12处于闭合状态，同时主断路器2为断开状态时，开始触发励磁信号，使励磁器10工作，发电机9开始发电，随后整流模块4和逆变模块6依次投入工作，开始为牵引电机7提供动力，机车开始继续牵引，原动力源停止控制模块在检测到柴油机动力源已投入，且整流模块4和逆变模块6已工作的条件下，自动完成受电弓的降弓，在非电气化铁路运行时，机车处于内燃模式下，受电弓处于降弓位。
在经过非电气化线尽头并进入到电气化线路时，司机手动触发动力源选择开关，选择接触网位，随即，动力源转换需求判断模块动作，机车进入受电弓1自动升弓环节。在这个过程中，机车仍处于柴油机动力模式，正常进行励磁及牵引。主断路器不闭合，变压器3输出侧第一转换接触器11处于断开状态。
动力源电路转换控制模块在通过接触网网压判断受电弓1已升弓完成后，进入电路转换过程，先依次控制逆变模块6和整流模块4停止工作，随后断开第二转换接触器12并闭合第一转换接触器11，过程结束。
目标动力源投入控制模块检测到第二转换接触器12处于断开状态，且第一转换接触器11处于闭合状态，同时励磁器10处于不工作状态时，开始触发主断路器2闭合指令，电流通过主断路器2和变压器3进入整流模块4，随后整流模块4和逆变模块6依次投入工作，开始为牵引电机 7提供动力，机车开始继续牵引。
原动力源停止控制模块在检测到主断路器2已闭合，且整流模块4 和逆变模块6已工作的条件下，自动完成柴油机8的停机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原动力源判断：利用原动力源判断模块判断当前机车是处于接触网动力源还是柴油机动力源下；
S2、动力源转换需求判断：利用动力源转换需求判断模块通过收集司机输入的指令来判断需求指令是否有效，是否满足动力源转换条件；
S3、目标动力源预备控制：目标动力源预备控制模块完成接触网动力源与柴油机动力源下的初步启动；
S4、动力源电路转换控制：完成原动力源的动力切除，并利用动力源电路转换控制模块控制完成电路转换动作；
S5、目标动力源动力投入控制：利用目标动力源动力投入控制模块判断动力源电路转换控制模块的状态是否与目标动力源一致；
S6、原动力源停止控制：利用原动力源停止控制模块在判断目标动力源已完成动力投入，并开始持续工作后，进行原动力源的停止工作。
2.根据权利要求1所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述接触网动力源与所述柴油机动力源通过动力源电路转换控制模块接入机车驱动单元，接触网动力源包括依次电连接的受电弓(1)、主断路器(2)和变压器(3)，柴油机动力源包括柴油机(8)、由所述柴油机(8)驱动的发电机(9)和与所述发电机(9)电连接的励磁器(10)。
3.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述动力源电路转换控制模块包括第一转换接触器(11)和第二转换接触器(12)，所述机车驱动单元包括依次电连接的整流模块(4)、支撑电容(5)、逆变模块(6)和牵引电机(7)，所述变压器(3)输出端通过第一转换接触器(11)与所述整流模块(4)电连接，所述发电机(9)输出端通过第二转换接触器(12)与所述整流模块(4)电连接。
4.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S1中原动力源判断模块通过判断受电弓(1)和主断路器(2)的状态可以确定机车是否处于接触网动力源。
5.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S1中原动力源判断模块通过判断柴油机(8)和发电机(9)的状态可以确定机车是否处于柴油机动力源。
6.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S3中目标动力源预备控制模块可以完成接触网动力源下受电弓(1)的升弓工作。
7.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S3中目标动力源预备控制模块可以完成柴油机动力源下柴油机(8)的起机工作。
8.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S4中动力源电路转换控制模块可以完成整流模块(4)、支撑电容(5)、逆变模块(6)和牵引电机(7)的停止，接触网动力源下对应主断路器(2)的断开、柴油机动力源下对应的励磁器(10)的励磁切除，并利用第一转换接触器(11)切除和转换接触网动力源，利用第二转换接触器(12)切除和转换柴油机动力源。
9.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S5中若判断结果为一致，则进行接触网动力源下对应主断路器(2)的闭合、柴油机动力源下对应的励磁器(10)的励磁，并投入整流模块(4)、支撑电容(5)、逆变模块(6)和牵引电机(7)，若判断结果不一致，则停止主断路器(2)或励磁器(10)的动作，并向司机提供提示信息。
10.根据权利要求2所述的一种机车用接触网、柴油机动力源转换方法，其特征在于，所述S6中利用原动力源停止控制模块控制受电弓(1)的降弓与柴油机(8)的停机。
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