CN115071763A - 编组列车的动力系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种编组列车的动力系统，属于动力机车技术领域。该编组列车的动力系统，其特征在于：包括主动力机车单元、多个列车车厢和多个从动力机车单元；主动力机车单元位于列车的首端或/和尾端，主动力机车单元配置有主动力控制系统；多个从动力机车单元和多个列车车厢连接，并连接于主动力机车单元，且多个从动力机车单元均与主动力机车单元无线通讯连接，每个从动力机车单元配置有从动力控制系统，从动力控制系统用于接收主动力控制系统发出的控制指令并根据该控制指令控制从动力机车单元的运行状态。本公开可节约成本，提升编组效率，此外，也有助于提升从动力机车单元之间的同步性。

Description

编组列车的动力系统

技术领域

本公开涉及动力机车技术领域，尤其涉及一种编组列车的动力系统。

背景技术

目前，货运列车正以高速、重载、高效和长大编组等方向发展，列车编组灵活、解编便捷和运行可靠已成为长大编组货运列车的基本要求。

现有技术中，货运列车为动力分散的列车组，具有运行速度高、承载重力中等优点。然而，目前，货运列车的动力编组结构复杂，不能完全满足现在货运的需求。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种编组列车的动力系统，该动力系统可节约成本，提升编组效率，此外，也有助于提升从动力机车单元之间的同步性。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种编组列车的动力系统，其特征在于：包括主动力机车单元、多个列车车厢和多个从动力机车单元；

所述主动力机车单元位于所述列车的首端或/和尾端，所述主动力机车单元配置有主动力控制系统；

多个所述从动力机车单元和多个所述列车车厢连接，并连接于所述主动力机车单元，且多个所述从动力机车单元均与所述主动力机车单元无线通讯连接，每个所述从动力机车单元配置有从动力控制系统，所述从动力控制系统用于接收所述主动力控制系统发出的控制指令并根据该控制指令控制所述从动力机车单元的运行状态。

在本公开的一种示例性实施例中，所述主动力机车单元采用四轴电力机车，所述四轴电力机车包含四轴电力车厢和连接于所述四轴电力车厢的司机室；所述从动力机车单元采用所述四轴电力车厢。

在本公开的一种示例性实施例中，所述四轴电力车厢采用永磁电机直驱轮对。

在本公开的一种示例性实施例中，所述从动力机车单元分散分布在多个所述列车车厢之间。

在本公开的一种示例性实施例中，多个所述从动力机车单元相互连接形成从动力组，多个所述列车车厢相互连接形成车厢组，所述从动力组连接于所述主动力机车单元和所述车厢组之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述主动力控制系统包括：

主控制模块，用于向所述从动力控制系统发出控制指令；

监测模块，用于监测所述从动力机车单元的运行状况，并将监测结果反馈至所述主控制模块；

所述主控制模块根据所述监测模块反馈的结果调整向所述从动力控制系统发出的控制指令。

在本公开的一种示例性实施例中，所述从动力控制系统包括：

从控制模块，用于接收所述主控制模块发出的控制指令，并根据该控制指令控制所述从动力机车单元的运行状态。

在本公开的一种示例性实施例中，所述监测模块包括：

运行数据监测单元，用于监测所述从动力机车单元的运行状态，并获取运行数据信息；

视频监测单元，用于监测所述从动力机车单元的运行状态，并获取运行视频信息。

在本公开的一种示例性实施例中，多个所述从动力机车单元均配置有地面磁感应设备；

所述从动力控制系统还包括自动过分相模块；

所述地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至所述自动过分相模块，所述自动过分相模块接收所述分相信号并根据该分相信号控制所述从动力机车单元断电分相。

在本公开的一种示例性实施例中，所述主动力机车单元配置有地面磁感应设备；

所述主动力控制系统还包括自动过分相模块；

所述地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至所述自动过分相模块，所述自动过分相模块接收所述分相信号并根据该分相信号控制所述主动力机车单元断电分相。

本公开提供的编组列车的动力系统，包括主动力机车单元和多个从动力机车单元，主动力机车单元配置有主动力控制系统，从动力机车单元配置有从动力控制系统。从动力机车单元均与主动力机车单元无线通讯连接，从动力控制系统可接收主动力控制系统的控制指令，并根据该控制指令控制从动力机车单元的运行状态。本公开提供的动力系统，由于从动力控制系统可接收主动力控制系统的控制指令，因此，无需配置专门的操作人员即可完成对从动力机车单元的控制，可节约成本，提升编组效率，此外，也有助于提升从动力机车单元之间的同步性。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本公开示例性实施例中主动力机车单元和从动力机车单元编组结构示意图；

图2是本公开另一示例性实施例中主动力机车单元和从动力机车单元编组结构示意图；

图3是本公开示例性实施例中主动力机车单元结构示意图；

图4是本公开示例性实施例中主动力控制系统结构示意图；

图5是本公开示例性实施例中主控制模块结构示意图；

图6是本公开示例性实施例中监测模块结构示意图；

图7是本公开示例性实施例中从动力控制系统结构示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：

10-主动力机车单元；11-四轴电力车厢；12-司机室；20-从动力机车单元；30-列车车厢；100-主动力控制系统；110-主控制模块；111-存储单元；112-主显示单元；120-监测模块；121-运行数据监测单元；122-视频监测单元；123-监测信息显示单元；124-存储单元；130-自动过分相模块；200-从动力控制系统；210-从控制模块；220-自动过分相模块。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

相关技术中，货运列车的动力编组主要是以不同数量的六轴或八轴动力机车穿插配置在列车不同位置，通过无线重联方式由各个司机进行整列车的同步动力控制。该种方式需要每台机车配置相应的操作或监控人员，成本较高、操作繁琐、效率低下。

如图1、图2、图4和图7所示，本公开实施方式中提供一种编组列车的动力系统，包括主动力机车单元10、多个列车车厢30和多个从动力机车单元20；主动力机车单元10位于列车的首端或/和尾端，主动力机车单元10配置有主动力控制系统100；多个从动力机车单元20和多个列车车厢30连接，并连接于主动力机车单元10，且多个从动力机车单元20均与主动力机车单元10无线通讯连接，每个从动力机车单元20配置有从动力控制系统200，从动力控制系统200用于接收主动力控制系统100发出的控制指令并根据该控制指令控制从动力机车单元20的运行状态。

本公开提供的编组列车的动力系统，包括主动力机车单元10和多个从动力机车单元20，主动力机车单元10配置有主动力控制系统100，从动力机车单元20配置有从动力控制系统200。从动力机车单元20均与主动力机车单元10无线通讯连接，从动力控制系统200可接收主动力控制系统100的控制指令，并根据该控制指令控制从动力机车单元20的运行状态。本公开提供的动力系统，由于从动力控制系统200可接收主动力控制系统100的控制指令，因此，无需配置专门的操作人员即可完成对从动力机车单元20的控制，可节约成本，提升编组效率，此外，也有助于提升从动力机车单元20之间的同步性。

下面结合附图对本公开实施方式提供的编组列车的动力系统的各部件进行详细说明：

如图1和图2所示，本公开提供的编组列车的动力系统，包括主动力机车单元10、多个列车车厢30和多个从动力机车单元20。

主动力机车单元10和从动力机车单元20用于提供列车运行的动力，列车车厢30为非动力结构，用于承载货运物品。主动力机车单元10位于列车的首端或/和尾端，为列车运行提供运行动力。

如图3所示，在本公开一些实施例中，主动力机车单元10采用四轴电力机车，相比于相关技术中采用六轴或八轴而言，采用该种结构编组更加方便灵活，在一定程度上可提升编组效率。该四轴电力机车包括四轴电力车厢11和连接于四轴电力车厢11的司机室12。司机可坐在司机室12内完成操作，以控制整个列车的运行状态。

如图1、图2、图4和图7所示，主动力机车单元10可只位于列车的首端或尾端。当然，也可同时位于列车的首端和尾端。主动力机车单元10配置有主动力控制系统100，该主控制系统可对主动力机车单元10和从动力机车单元20的进行双重控制，实现对整个列车的动力控制。当列车的首端和尾端均设置有主动力机车单元10时，两个主动力机车单元10均配置有主动力控制系统100，且两个主动力控制系统100均可对主动力机车单元10和从动力机车单元20的进行双重控制，实现对整个列车的动力控制。在此需说明的是，两个主动力控制系统100可相互独立，也可相互之间无线通讯，具体本公开不做限定。

多个从动力机车单元20和多个列车车厢30连接，并连接于主动力机车单元10。当列车的首端和尾端均包含主动力机车单元10时，多个从动力机车单元20和多个列车车厢30连接于两个主动力机车单元10之间。多个从动力机车单元20均与主动力机车单元10无线通讯连接，每个从动力机车单元20配置有从动力控制系统200，从动力控制系统200用于接收主动力控制系统100发出的控制指令并根据该控制指令控制从动力机车单元20的运行状态。

在本公开一些实施例中，从动力机车单元20采用四轴电力车厢11，即没有司机室12的四轴电力机车。由于从动力控制系统200用于接收主动力控制系统100发出的控制指令并根据该控制指令控制从动力机车单元20的运行状态。因此，从动力机车单元20无需再额外配置司机室12对自身的运行状态进行控制，以更方便地完成列车编组。

从动力机车单元20的数量可根据实际的动力需求进行设定，当列车载重较多时，可设置数量较多的从动力机车单元20，当列车载重较少时，可设置数量较少的从动力机车单元20。在一些实施例中，从动力机车单元20采用无司机室12的四轴电力机车，其配置1200KW功率等级、23/25t轴重配置。

在本公开一些实施例中，四轴电力车厢11采用永磁电机直驱轮对技术，即主动力机车单元10和从动力机车单元20均采用新型永磁电机直驱轮对技术代替传统的滚动抱轴承+传动齿轮箱技术，结构简单、节能环保。

如图4和图7所示，在本公开一些实施例中，主动力控制系统100包括主控制模块110和监测模块120，其中，主控制模块110用于向从动力控制系统200发出控制指令；监测模块120用于监测从动力机车单元20的运行状况，并将监测结果反馈至主控制模块110；主控制模块110根据监测模块120反馈的结果调整向从动力控制系统200发出的控制指令。

主控制模块110发出的控制指令可包括前行和制动等，以控制从动力机车单元20的运行状态。当然，主控制模块110也可控制主动力机车单元10的运行状况。在本公开一些实施例中，主控制模块110可包括操作台，处于四轴电力机车司机室12内的司机可通过操作台对主控制模块110进行操作，以向从动力控制系统200发出控制指令。

如图5所示，在本公开一些实施例中，主控制模块110还可以包括存储单元111和主显示单元112等，其中，存储单元111用于存储多种控制指令，以便司机随时调用对应的控制指令；主显示单元112用于显示控制信息，包括司机过去所发出的控制指令和此时即将发出的控制指令等信息，以便司机更好地控制整个列车。

如图6所示，监测模块120可获取从动力机车单元20的运行状态的多种数据信息，如运行位置、速度和方向等信息。在本公开一些实施例中，监测模块120包括运行数据监测单元121和视频监测单元122，其中，运行数据监测单元121用于监测从动力机车单元20的运行状态，并获取运行数据信息，如位置、方向和速度等；视频监测单元122用于监测从动力机车单元20的运行状态，并获取运行视频信息。

在一些实施例中，监测模块120还可以包括监测信息显示单元123，用于显示监测模块120所监测到的数据信息和视频信息。如，运行数据监测单元121和视频监测单元122可将监测到的信息发送至监测信息显示单元123，以在监测信息显示单元123上完成显示，便于司机对整个列车的运行情况进行更准确的把握和掌控。监测模块120还可以包括存储单元124，用于存储运行数据监测单元121和视频监测单元122监测到的信息。

在本公开一些实施例中，主控制系统还包括牵引变流控制模块、辅助变流控制模块和制动控制模块，其中，牵引变流控制模块和辅助变流控制模块实现对变流的控制，以满足主动力机车单元10的电源需求。牵引变流控制模块用于对主动力机车单元10的主变流进行控制，辅助变流控制模块用于主动力机车单元10的辅助变流进行控制，制动控制模块用于对主动力机车单元10进行制动控制。

如图7所示，在本公开一些实施例中，从动力控制系统200包括从控制模块210，用于接收主控制模块110发出的控制指令，并根据该控制指令控制从动力机车单元20的运行状态。在本公开中，从动力控制系统200只接收主动力控制系统100发出的控制指令，从而完成主动力机车单元10和从动力机车单元20之间的联动。

在本公开一些实施例中，从动力控制系统200也可包括牵引变流控制模块、辅助变流控制模块和制动控制模块，其中，牵引变流控制模块和辅助变流控制模块实现对变流的控制，以满足从动力机车单元20的电源需求。牵引变流控制模块用于对从动力机车单元20的主变流进行控制，辅助变流控制模块用于从动力机车单元20的辅助变流进行控制，制动控制模块用于对从动力机车单元20进行制动控制。

在本公开一些实施例中，多个从动力机车单元20均配置有地面磁感应设备；从动力控制系统200还包括自动过分相模块220；地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至自动过分相模块220，自动过分相模块220接收分相信号并根据该分相信号控制从动力机车单元20断电分相。

如图4所示，同理，主动力机车单元10也可配置地面磁感应设备，主动力控制系统100也包括自动过分相模块130。同样地，地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至自动过分相模块130，自动过分相模块130接收分相信号并根据该分相信号控制主动力机车单元10断电分相。

本公开一些实施例中，主动力机车单元10和从动力机车单元20均包括四轴电力车厢，因此，本公开列车在运行时需从接触网取电从而产生动力，而接触网多需能源由铁路附近的变电所提供。目前，电气化铁路主要采用的是单相工频交流供电制式，为了平衡变电所三相供电负荷，接触网不可避免的要设置电分相设施。

本公开中，地面磁感应设备和自动过分相模块配合，可控制从动力机车单元20和从动力机车单元20完成断电分相，使从动力机车单元20和主动力机车单元10依靠惯性通过分相区，随后再闭合主断路器恢复动力。

地面磁感应设备在列车通过时会发出相应信号给列车。在一些实施例中，每个分相点可设置四个地面磁感应设备，即四根信号轨枕，分别为第一信号轨枕、第二信号轨枕、第三信号轨枕和第四信号轨枕。列车运行轨道上的分相信号包括预告信号、强迫信号、恢复信号。由来车方向计起，第一根信号轨枕的分相信号为预告信号，即控制对应的机车单元在预定时间后断开主断路器；第二根信号轨枕的分相信号为强迫信号，即控制对应的机车单元断开主断路器；第三根信号轨枕的分相信号为恢复，即控制对应的机车单元合主断路器恢复动力；第四根信号轨枕的分相信号为备用恢复或列车反向运行时的预告信号。

如图1和图2所示，在本公开一些实施例中，从动力机车单元20可通过多种方式分布在列车的不同位置处。举例而言，从动力机车单元20分散分布在多个列车车厢30之间，即，从动力机车单元20穿插在多个列车车厢30之间。具体地，可每隔一个、两个、三个或更多个列车车厢30设置一个从动力机车单元20，具体可根据实际承载需求进行设定。当然，多个从动力机车单元20也可不分散，而是成一个整体位于列车的某个位置。具体地，多个从动力机车单元20相互连接形成从动力组，多个列车车厢30相互连接形成车厢组，从动力组连接于主动力机车单元10和车厢组之间。

在本公开一些实施例中，动力机车单元可配置一些常规的硬件设施，如对外接口配置一台受电弓、一根控制天线、一根北斗或GPS定位天线、一个车钩和两根列车管等。受电弓使电力牵引机车从接触网取得电能，受电弓通常安装在机车单元车顶上。车钩用于与主动力机车单元10或从动力机车单元20或车厢等连接。列车管是列车用来制动的风管，保证列车的制动性能。

本公开通过采用首端主动力机车单元10，组合分布式无线操控从动力机车单元20的编组方式，实现了大编组重载货运列车用新型动力系统配置，为未来货运列车灵活编组、便捷解编和高速重载的智能化动力系统提供了解决方案，有利于提高铁路货运效率和节约成本。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (10)

1.一种编组列车的动力系统，其特征在于：包括主动力机车单元、多个列车车厢和多个从动力机车单元；

所述主动力机车单元位于所述列车的首端或/和尾端，所述主动力机车单元配置有主动力控制系统；

多个所述从动力机车单元和多个所述列车车厢连接，并连接于所述主动力机车单元，且多个所述从动力机车单元均与所述主动力机车单元无线通讯连接，每个所述从动力机车单元配置有从动力控制系统，所述从动力控制系统用于接收所述主动力控制系统发出的控制指令并根据该控制指令控制所述从动力机车单元的运行状态。

2.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述主动力机车单元采用四轴电力机车，所述四轴电力机车包含四轴电力车厢和连接于所述四轴电力车厢的司机室；所述从动力机车单元采用所述四轴电力车厢。

3.根据权利要求2所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述四轴电力车厢采用永磁电机直驱轮对。

4.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述从动力机车单元分散分布在多个所述列车车厢之间。

5.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，多个所述从动力机车单元相互连接形成从动力组，多个所述列车车厢相互连接形成车厢组，所述从动力组连接于所述主动力机车单元和所述车厢组之间。

6.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述主动力控制系统包括：

主控制模块，用于向所述从动力控制系统发出控制指令；

监测模块，用于监测所述从动力机车单元的运行状况，并将监测结果反馈至所述主控制模块；

所述主控制模块根据所述监测模块反馈的结果调整向所述从动力控制系统发出的控制指令。

7.根据权利要求6所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述从动力控制系统包括：

从控制模块，用于接收所述主控制模块发出的控制指令，并根据该控制指令控制所述从动力机车单元的运行状态。

8.根据权利要求6所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述监测模块包括：

运行数据监测单元，用于监测所述从动力机车单元的运行状态，并获取运行数据信息；

视频监测单元，用于监测所述从动力机车单元的运行状态，并获取运行视频信息。

9.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，多个所述从动力机车单元均配置有地面磁感应设备；

所述从动力控制系统还包括自动过分相模块；

所述地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至所述自动过分相模块，所述自动过分相模块接收所述分相信号并根据该分相信号控制所述从动力机车单元断电分相。

10.根据权利要求1所述的编组列车的动力系统，其特征在于，所述主动力机车单元配置有地面磁感应设备；

所述主动力控制系统还包括自动过分相模块；

所述地面磁感应设备用于接收列车运行轨道上的分相信号并将该分相信号发送至所述自动过分相模块，所述自动过分相模块接收所述分相信号并根据该分相信号控制所述主动力机车单元断电分相。

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