CN114454731B - 轨道车辆的供电系统、动力切换方法及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道车辆的供电系统、动力切换方法及轨道车辆。轨道车辆的供电系统包括动力包、整流模块、变流器、第一供电线路、第二供电线路、第一安全装置和第二安全装置；动力包、整流模块和变流器依次连接；第一供电线路分别与整流模块和第一安全装置连接；第二供电线路分别与动力包和第二安全装置连接；其中，第一安全装置根据动力包的运行和停止，控制第一供电线路的断路和通路；第二安全装置根据第一供电线路的断路和通路，控制第二供电线路的通路和断路。本发明的轨道车辆的供电系统通过使第一供电线路与第二供电线路之间互锁，第一供电线路与第二供电线路无法同时处于连通状态，有效地避免了第一供电线路和动力包同时供电的问题。

Description

轨道车辆的供电系统、动力切换方法及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的供电系统、动力切换方法及轨道车辆。

背景技术

双动力动车组是指列车供电电源有两种动力源，比较典型的双动力动车组的动力源为动力包和接触网。以动力包和接触网作为动力源的双动力动车组既能在电气化铁路区段运用，也可在非电气铁路区段运用。但两种动力源不能同时供电，否则具有危险。

发明内容

本发明提供一种轨道车辆的供电系统、动力切换方法及轨道车辆，分别根据第一供电线路的通断状态和动力包的运行状态控制第二供电线路和第一供电线路的通断，使第一供电线路和第二供电线路互锁，避免第一供电线路与动力包同时供电的问题。

本发明一方面实施例提供一种轨道车辆的供电系统，包括包括动力包、整流模块、变流器、第一供电线路、第二供电线路、第一安全装置和第二安全装置；

所述动力包、所述整流模块和所述变流器依次连接；

所述第一供电线路分别与所述整流模块和所述第一安全装置连接；

所述第二供电线路分别与所述动力包和所述第二安全装置连接；

其中，所述第一安全装置根据所述动力包的运行和停止，控制所述第一供电线路的断路和通路；

所述第二安全装置根据所述第一供电线路的断路和通路，控制所述第二供电线路的通路和断路。

根据本发明的一个实施例，还包括第一电压检测装置和第二电压检测装置；

所述第一供电线路与所述整流模块的共阴极连接，所述第一电压检测装置的一端与所述第一供电线路连接，另一端与所述整流模块的共阳极连接；

所述第二电压检测装置的一端与所述整流模块的共阴极连接，另一端与所述整流模块的共阳极连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一供电线路上设置有高速断路器，所述第二供电线路上设置有断路器，所述第二安全装置包括第一开关，所述第一开关与所述断路器串联连接；

所述第一开关配置为在所述高速断路器处于断开状态时，所述第一开关切换为闭合状态，在所述高速断路器处于闭合状态时，所述第一开关切换为断开状态。

根据本发明的一个实施例，所述第二安全装置还包括与所述第一开关串联连接的第二开关，所述第一供电线路上设置有受电弓；

所述第二开关配置为在所述受电弓与接触网连接时，所述第二开关切换为闭合状态，在所述受电弓与所述接触网断开连接时，所述第二开关切换为断开状态。

根据本发明的一个实施例，所述第二安全装置还包括与所述第一开关串联连接的第三开关，所述第一供电线路上还设置有与所述高速断路器串联连接的高压隔离开关；

所述第三开关配置为在所述高压隔离开关处于断开状态时，所述第三开关切换为闭合状态，在所述高压隔离开关处于闭合状态时，所述第三开关切换为断开状态。

根据本发明的一个实施例，还包括旁路开关，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关依次串联连接，并与所述旁路开关并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述高压隔离开关、所述高速断路器和所述整流模块均设置在轨道车辆的高压电气箱内。

根据本发明的一个实施例，所述第一安全装置包括与所述高速断路器串联连接的第四开关；

所述第四开关配置为在所述动力包处于运行状态时，所述第四开关切换为断开状态，在所述动力包处于停止运行状态时，所述第四开关切换为闭合状态。

本发明另一方面实施例还提供一种轨道车辆的动力切换方法，基于上述的轨道车辆的供电系统，在需要切换为动力包供电时，包括：

进行第一切换动作；

在确定第一供电线路处于断路状态时，控制第二安全装置使第二供电线路切换为连通状态；

确定动力包运行时，控制第一安全装置动作确保所述第一供电线路处于断路状态。

根据本发明的一个实施例，在需要切换为接触网供电时，包括：

进行第二切换动作；

在确定动力包停止运行时，控制第一安全装置使所述第一供电线路切换为连通状态；

在确定所述第一供电线路处于连通状态时，控制所述第二安全装置动作确保所述第二供电线路处于断路状态。

本发明另一方面实施例还提供一种轨道车辆，包括上述的轨道车辆的供电系统，或者对轨道车辆进行动力切换时，采用上述的轨道车辆的动力切换方法。

本发明实施例提供的轨道车辆的供电系统中，在第一供电线路和第二供电线路上分别设置第一安全装置和第二安全装置，并且第一安全装置和第二安全装置的动作分别根据动力包的运行状态和第一供电线路的通断状态进行。在需要切换至动力包供电时，先进行切换动作，在确定第一供电线路处于断路状态时，第二安全装置控制第二供电线路切换至连通状态，动力包开始运行，以对轨道车辆供电。第一安全装置在确定动力包开始运行时发生动作，以进一步保证第一供电线路处于断路状态。在需要切换至接触网供电时，先进行切换动作，在确定动力包停止运行时，第一安全装置控制第一供电线路切换至连通状态，第一供电线路对轨道车辆供电。第二安全装置在确定第一供电线路开始连通时发生动作，以进一步保证第二供电线路处于断路状态。如此，可以实现第一供电线路与第二供电线路之间的互锁，第一供电线路与第二供电线路无法同时处于连通状态，可以有效地避免第一供电线路与动力包同时对轨道车辆供电的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的轨道车辆的供电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的在需要切换为动力包供电时的流程图；

图3是本发明实施例提供的在需要切换为接触网供电时的流程图。

附图标记：

1、动力包；2、整流模块；3、变流器；4、第一供电线路；5、第二供电线路；6、高速断路器；7、断路器；8、第一电压检测装置；9、第二电压检测装置；10、第一开关；11、第二开关；12、高压隔离开关；13、第三开关；14、旁路开关；15、高压电气箱；16、第四开关。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

如图1所示，第一方面，本发明实施例提供了一种轨道车辆的供电系统，包括第一供电线路4、第二供电线路5、动力包1、整流模块2、变流器3、第一安全装置和第二安全装置。

动力包1、整流模块2和变流器3依次连接，具体来说，上述变流器3可以是主辅一体牵引变流器3，上述整流模块2为三相不控整流模块。整流模块2具有电源输入端、共阴极和共阳极，上述动力包1与整流模块2的电源输入端电连接。共阴极和共阳极均与变流器3电连接。共阴极与变流器3之间的连接以及共阳极与变流器3之间的连接可以但不限于通过导线的形式实现。上述共阳极还与钢轨电连接，即钢轨作为零电位点。

上述动力包1通常包括发电机和内燃机，内燃机与发电机传动连接，以驱动发电机发电。发电机的电源输出端与整流模块2的电源输入端电连接，以实现动力包1与整流模块2之间的连接。

第一供电线路4分别与整流模块2的共阴极和第一安全装置连接。

第二供电线路5分别与动力包1和第二安全装置连接，第二供电线路5与动力包1连接，为动力包1提供电能。具体可使第二供电线路5与内燃机电连接，为内燃机的运转提供电能。

第一安全装置根据动力包1的运行和停止，控制第一供电线路4的断路和通路；第二安全装置根据第一供电线路4的断路和通路，控制第二供电线路5的通路和断路。

在需要切换至动力包1对轨道车辆供电时，先进行切换动作，在确定第一供电线路4处于断路状态时，第二安全装置动作，控制第二供电线路5切换至连通状态，动力包1开始运行，以对轨道车辆供电。在确定动力包1开始运行时第一安全装置发生动作，以进一步保证第一供电线路4处于断路状态。

在需要切换至接触网对轨道车辆供电时，先进行切换动作，在确定动力包1停止运行时，第一安全装置控制第一供电线路4切换至连通状态，第一供电线路4对轨道车辆供电。在确定第一供电线路4开始连通时第二安全装置发生动作，以进一步保证第二供电线路5处于断路状态。

如此设置，可以实现第一供电线路4与第二供电线路5之间的互锁，第一供电线路4与第二供电线路5无法同时处于连通状态，可以有效地避免第一供电线路4与动力包1同时对轨道车辆供电的问题。

本发明实施例中，轨道车辆的供电系统还包括第一电压检测装置8和第二电压检测装置9。

具体来说，第一电压检测装置8的一端与第一供电线路4连接，另一端与整流模块2的共阳极连接。当第一供电线路4处于通路状态时，第一电压检测装置8能够检测出接触网的电压值；当第一供电线路4处于断路状态时，第一电压检测装置8检测不到电压。即通过第一电压检测装置8的检测结果，可以确定第一供电线路4的通断状态。可以根据第一电压检测装置8的检测结果，控制第二安全装置的动作。

上述第二电压检测装置9的一端与整流模块2的共阴极连接，另一端与整流模块2的共阳极连接。当动力包1运行时，第二电压检测装置9能够检测出整流模块2输出的电压值；当动力包1停止运行时，第二电压检测装置9检测不到电压。即通过第二电压检测装置9的检测结果，可以确定动力包1的运行状态，从而可以确定第一供电线路4的通断状态。可以根据第二电压检测装置9的检测结果，控制第一安全装置的动作。

可选实施例中，上述第一电压检测装置8和第二电压检测装置9均可以选用电压传感器。可以将第一电压检测装置8、第二电压检测装置9、第一安全装置和第二安全装置均与轨道车辆的控制系统电连接，通过控制系统获取第一电压检测装置8和第二电压检测装置9的检测结果，并控制第二安全装置和第一安全装置的动作。

本实施例中，上述第一电压检测装置8和第二电压检测装置9均与变流器3电连接。第一电压检测装置8和第二电压检测装置9将检测的电压值发送至变流器3，变流器3通过对检测的电压值进行判断，来确定是否允许整流模块2的输出电压接入变流器3为轨道车辆提供电能。能够减少对设备和人员的伤害，提升供电方式转换的安全可靠性。

本发明实施例中，第一供电线路4远离整流模块2的一端设置有用于与接触网连接的受电弓。在第一供电线路4上设置有高速断路器6，控制高速断路器6断开或闭合，可以控制接触网对轨道车辆的电能供应情况。

第二供电线路5的一端与电源连接，另一端与动力包1连接。在第二供电线路5上设置有断路器7，控制断路器7断开或闭合，可以控制第二供电线路5对动力包1的电能供应情况。

上述第一供电线路4的通断不仅指受电弓与整流模块2的共阴极之间的导线的通断，还包括受电弓与接触网之间的连接状态。

本发明实施例中，上述第二安全装置包括第一开关10，第一开关10与断路器7串联连接，且与高速断路器6的状态相关联。当高速断路器6处于断开状态时，第一开关10切换为闭合状态；当高速断路器6处于闭合状态时，第一开关10切换为断开状态。需要说明的是，上述高速断路器6处于断开状态是指高速断路器6断开到位的状态。

在切换至动力包1对轨道车辆供电时，若高速断路器6没有断开到位，第一供电线路4存在处于通路的可能，则第一开关10处于断开状态，无法闭合。只有当高速断路器6断开到位后，才可以控制第一开关10闭合。从而在切换至动力包1对轨道车辆供电时，可以避免因高速断路器6无法正常断开或断开不到位导致的第一供电线路4仍对轨道车辆供电的问题。

进一步地，上述第二安全装置还包括第二开关11，第二开关11与第一开关10串联连接，并且和受电弓与接触网之间的连接状态相关联。当受电弓与接触网连接时，第二开关11切换为闭合状态；当受电弓与接触网断开连接时，第二开关11切换为断开状态。需要说明的是，上述受电弓与接触网断开连接是指受电弓降弓到位。

在切换至动力包1对轨道车辆供电时，若受电弓没有降弓到位，还存在受电弓与接触网连接的可能，即第一供电线路4存在处于通路的可能，则第二开关11处于断开状态，无法闭合。只有当受电弓降弓到位，确定受电弓与接触网之间断开连接后，才可以控制第二开关11闭合。从而在切换至动力包1对轨道车辆供电时，可以避免因受电弓无法正常降弓或降弓不到位导致的第一供电线路4仍对轨道车辆供电的问题。

如图1所示，第一电压检测装置8的一端连接于高速断路器6与受电弓之间，为使在高速断路器6断开后，第一电压检测装置8检测到的电压值与第一供电线路4的通断状态一致，本实施例中，在第一供电线路4上还设置有高压隔离开关12，高压隔离开关12串联连接在高速断路器6与受电弓之间。

此时，上述第二安全装置还包括第三开关13，第三开关13与第一开关10串联连接，且与高压隔离开关12相关联。当高压隔离开关12处于断开状态时，第三开关13切换为闭合状态；当高压隔离开关12处于闭合状态时，第三开关13切换为断开状态。需要说明的是，上述高压隔离开关12处于断开状态是指高压隔离开关12断开到位的状态。

在切换至动力包1对轨道车辆供电时，在断开高速断路器6的同时也断开高压隔离开关12。若高压隔离开关12没有断开到位，第一供电线路4存在处于通路状态的可能，则第三开关13处于断开状态，无法闭合。只有当高压隔离开关12断开到位后，才可以控制第三开关13闭合。从而在切换至动力包1对轨道车辆供电时，可以避免因高压隔离开关12无法正常断开或断开不到位导致的第一供电线路4仍对轨道车辆供电的问题。

需要说明的是，在一个具体实施例中，第二供电线路5上除了设置有断路器7之外，同时设置有第一开关10、第二开关11和第三开关13。在断路器7闭合后，只有当受电弓降弓到位且高速断路器6和高压隔离开关12均断开到位时，第一开关10、第二开关11和第三开关13才都闭合时，第二供电线路5才能够处于连通状态。

本发明实施例中的轨道车辆的供电系统还包括旁路开关14，上述第一开关10、第二开关11和第三开关13串联连接后，与旁路开关14并联连接。当第一开关10、第二开关11和第三开关13中的至少一者因故障无法正常闭合时，可以控制旁路开关14闭合，使电源经旁路开关14对动力包1供电，以使动力包1正常工作。

本实施例中，将上述高压隔离开关12、高速断路器6和整流模块2均设置在轨道车辆的高压电气箱15内，能够减少车体安装座的设置及车下布线，有利于降低成本，可以提高轻量化水平，提高设备检修的可操作性。

本发明实施例中，上述第一安全装置包括第四开关16，第四开关16与高速断路器6串联连接，且与动力包1的运行状态相关联。当动力包1停止运行状态时，第四开关16切换为闭合状态；当动力包1处于运行状态时，第四开关16切换为断开状态。

在切换至接触网对轨道车辆供电时，若动力包1没有停止运行，则第四开关16处于断开状态，无法闭合。只有当动力包1停止运行后，才可以控制第四开关16闭合。从而在切换至接触网对轨道车辆供电时，可以避免在动力包1还在运行时第一供电线路4就对轨道车辆供电的问题，避免动力包1和接触网同时对轨道车辆供电。

需要说明的是，上述第一开关10、第二开关11、第三开关13和第四开关16可以选用继电器。对于受电弓是否降弓到位以及高速断路器6和高压隔离开关12是否断开到位的检测可以依靠传感器等实现，如选用压力传感器，通过检测压力值可以确定受电弓是否降弓到位以及高速断路器6和高压隔离开关12是否断开到位。将各个开关和传感器与轨道车辆的控制系统电连接，可以实现对供电方式切换的自动化控制。

第二方面，本发明实施例还提供一种轨道车辆的动力切换方法。下面结合图2和图3，对本发明提供的轨道车辆的动力切换方法进行描述，下文描述的轨道车辆的动力切换方法与上文描述的轨道车辆的供电系统可相互对应参照。

本发明提供的基于上述轨道车辆的供电系统的动力切换方法，在切换为动力包供电时，包括：

步骤110、进行第一切换动作；

步骤120、在确定第一供电线路处于断路状态时，控制第二安全装置使第二供电线路切换为连通状态；

步骤130、确定动力包运行时，控制第一安全装置动作确保第一供电线路处于断路状态。

上述第一切换动作包括控制高速断路器6断开、受电弓降弓，并且控制断路器7闭合。

在需要切换至动力包1对轨道车辆供电时，需要控制高速断路器6断开、受电弓降弓，并且控制断路器7闭合。高速断路器6断开且受电弓降弓后，第一供电线路4会切换至断路状态。在确定第一供电线路4处于断路状态时，第二安全装置动作，控制第二供电线路5切换至连通状态，动力包1开始运行，以对轨道车辆供电。在确定动力包1开始运行时第一安全装置发生动作，以进一步保证第一供电线路4处于断路状态。

本发明实施例中，轨道车辆的动力切换方法还包括切换至接触网供电的切换方法。在需要切换为接触网供电时，包括：

步骤210、进行第二切换动作；

步骤220、在确定动力包停止运行时，控制第一安全装置使第一供电线路切换为连通状态；

步骤230、在确定第一供电线路处于连通状态时，控制第二安全装置动作确保第二供电线路处于断路状态。

上述第二切换动作包括控制断路器7断开，然后控制受电弓升弓并且控制高速断路器6闭合。

在切换至接触网对轨道车辆供电时，需要控制断路器7断开，然后控制受电弓升弓并且控制高速断路器6闭合。断路器7断开后，第二供电线路5会切换至断路状态，动力包1停止运行。在确定动力包1停止运行时，第一安全装置控制第一供电线路4切换至连通状态，第一供电线路4对轨道车辆供电。在确定第一供电线路4开始连通时第二安全装置发生动作，以进一步保证第二供电线路5处于断路状态。

从而可以实现第一供电线路4与第二供电线路5之间的互锁，第一供电线路4与第二供电线路5无法同时处于连通状态，可以有效地避免第一供电线路4与动力包1同时对轨道车辆供电的问题。

第三方面，本发明实施例还提供一种轨道车辆，包括上述任一实施例提供的轨道车辆的供电系统，或者对轨道车辆进行动力切换时，采用上述任一实施例提供的轨道车辆的动力切换方法。具有上述轨道车辆的供电系统和动力切换方法的全部优点，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种轨道车辆的供电系统，其特征在于，包括动力包、整流模块、变流器、第一供电线路、第二供电线路、第一安全装置和第二安全装置；

所述动力包、所述整流模块和所述变流器依次连接；

所述第一供电线路分别与所述整流模块和所述第一安全装置连接，所述第一供电线路上设置有高速断路器；

所述第二供电线路分别与所述动力包和所述第二安全装置连接，所述第二供电线路上设置有断路器；

其中，所述第一安全装置根据所述动力包的运行和停止，控制所述第一供电线路的断路和通路，所述第一安全装置包括与所述高速断路器串联连接的第四开关，所述第四开关配置为在所述动力包处于运行状态时，所述第四开关切换为断开状态，在所述动力包处于停止运行状态时，所述第四开关切换为闭合状态；

所述第二安全装置根据所述第一供电线路的断路和通路，控制所述第二供电线路的通路和断路，所述第二安全装置包括第一开关，所述第一开关与所述断路器串联连接，所述第一开关配置为在所述高速断路器处于断开状态时，所述第一开关切换为闭合状态，在所述高速断路器处于闭合状态时，所述第一开关切换为断开状态。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，还包括第一电压检测装置和第二电压检测装置；

所述第一供电线路与所述整流模块的共阴极连接，所述第一电压检测装置的一端与所述第一供电线路连接，另一端与所述整流模块的共阳极连接；

所述第二电压检测装置的一端与所述整流模块的共阴极连接，另一端与所述整流模块的共阳极连接。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述第二安全装置还包括与所述第一开关串联连接的第二开关，所述第一供电线路上设置有受电弓；

所述第二开关配置为在所述受电弓与接触网连接时，所述第二开关切换为闭合状态，在所述受电弓与所述接触网断开连接时，所述第二开关切换为断开状态。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述第二安全装置还包括与所述第一开关串联连接的第三开关，所述第一供电线路上还设置有与所述高速断路器串联连接的高压隔离开关；

所述第三开关配置为在所述高压隔离开关处于断开状态时，所述第三开关切换为闭合状态，在所述高压隔离开关处于闭合状态时，所述第三开关切换为断开状态。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，还包括旁路开关，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关依次串联连接，并与所述旁路开关并联连接。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述高压隔离开关、所述高速断路器和所述整流模块均设置在轨道车辆的高压电气箱内。

7.一种轨道车辆的动力切换方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的轨道车辆的供电系统，在需要切换为动力包供电时，包括：

进行第一切换动作；

在确定第一供电线路处于断路状态时，控制第二安全装置使第二供电线路切换为连通状态；

确定动力包运行时，控制第一安全装置动作确保所述第一供电线路处于断路状态。

8.根据权利要求7所述的轨道车辆的动力切换方法，其特征在于，在需要切换为接触网供电时，包括：

进行第二切换动作；

在确定动力包停止运行时，控制第一安全装置使所述第一供电线路切换为连通状态；

在确定所述第一供电线路处于连通状态时，控制所述第二安全装置动作确保所述第二供电线路处于断路状态。

9.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的轨道车辆的供电系统，或者对轨道车辆进行动力切换时，采用如权利要求7至8任一项所述的轨道车辆的动力切换方法。