CN117341547B - 一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法，其特征在于，该系统包括非供电接触网、限高入口标识信号器、限高出口标识信号器、信号接收器和控制系统；非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置有非供电接触网构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器连接接触网供电区；非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置有限高入口标识信号器；非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置有限高出口标识信号器；每一电气化车辆的顶部均设置有信号接收器；控制系统连接信号接收器，用于完成车、弓、网的协同控制，本发明可以广泛应用于协同控制领域中。

Description

一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法

技术领域

本发明涉及协同控制领域，特别是关于一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法。

背景技术

架空接触网式电气化公路系统是一种接触网悬空架设在公路上方、接触网采用双极性供电运行在电气化公路的车辆，其车辆顶部配置双极受电弓与接触网滑动接触实现接触网供电。

相较于传统的轨道交通系统，轨道交通接触网和轨道采用全线架设供电，而电气化公路接触网架设在常规公路上空，不需要对常规公路的路面进行改动或铺设轨道，且接触网可在例如隧道、桥梁、立交桥下或进出厂区路段等部分特殊路段不架设接触网，经过这些非电气化限高路段，车辆需要降下受电弓，同时，车辆上的动力电池替代接触网继续为车辆运行供能。这样能保障电气化车辆运行辐射范围不完全受限于接触网架设范围，车辆运转灵活度更高。

由此带来一系列问题，例如车辆经过隧道或立交桥下区域时，需要提供足够的时间，保证车辆在进入隧道前，顶部受电弓完全降低收回到安全高度内，避免带受电弓的车辆高度超出隧道限高，导致进入隧道时出现安全事故。但是单纯依靠司机自主判定降弓时机，可能会出现误判或滞后操作导致进入隧道时，受电弓还未完全降低到安全高度，而行驶在隧道或立交桥下时，司机也可能误操作，导致在未出隧道或立交桥时提前升弓，撞上隧道顶部。并且在车辆受电弓重新接入接触网、转为接触网供电模式时，其车载DCDC转换器需要获取当前路段接触网供电电压信息，避免因并网电压不匹配造成较大冲击电流，损坏车载设备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种车辆能够实现安全自主降弓操作的用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，包括非供电接触网、限高入口标识信号器、限高出口标识信号器、信号接收器和控制系统；

非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置有所述非供电接触网构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器连接接触网供电区；

非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置有用于发送限高入口标识信号的所述限高入口标识信号器；非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置有用于发送限高出口标识信号和当前接触网网压信息的所述限高出口标识信号器；

每一电气化车辆的顶部均设置有用于接收限高入口标识信号和限高出口标识信号的所述信号接收器；

所述控制系统连接所述信号接收器，用于根据限高入口标识信号、限高出口标识信号、车辆辅助系统判定结果、预先设定的升弓条件、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、降弓指令或司机可手动升弓提示信号、动力电池的投切指令，控制电气化车辆处于接触网供电模式、电池供电模式或电池供电+预充电模式，进而完成车、弓、网的协同控制。

进一步地，所述非电气化限高路段入口与对应接触网供电结束端口保持一定安全运行距离，该距离根据受电弓常规降弓时间、车辆升弓状态下短暂失电时间、限速设定和最大车身长度设定。

进一步地，所述限高入口标识信号器和限高出口标识信号器均采用10m～20m的短距离无线通讯器。

进一步地，所述控制系统内设置有：

参数设定模块，用于预先设定升弓条件和失电时间阈值；

信号接收模块，用于接收限高入口标识信号、限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果、升弓状态失电时间和受电弓降弓完成标志；

指令下发模块，用于当接收到限高入口标识信号时，或者当升弓状态失电时间达到失电时间阈值时，则向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，此时电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，弓网机械接触脱离，同时并网开关断开，等待下次升弓并网操作时闭合；当接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式；当检测到弓网正常接触，受电弓取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，此时电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式；

限速指令解除模块，用于当接收到受电弓降弓完成标志时，解除电气化车辆的电驱系统的限速指令；

预充电模块，用于在电池供电+预充电模式下，根据当前接触网网压信息为车载DCDC转换器进行预充电。

进一步地，所述指令下发模块还用于当接收到限高入口标识信号时，或者当升弓状态失电时间达到失电时间阈值时，向电气化车辆下达司机手动升弓的屏蔽指令；当接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，向电气化车辆解除司机手动升弓的屏蔽指令。

进一步地，所述升弓条件为电气化车辆的受电弓已位于接触网正下方且双极接触网处于受电弓弓头受电区域正上方。

进一步地，所述车辆辅助系统判定结果包括车道保持系统和图像识别系统的判定结果。

另一方面，提供一种用于电气化公路的车弓网协同控制方法，包括：

在非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置非供电接触网构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器连接接触网供电区；

在非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置限高入口标识信号器，并在非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置限高出口标识信号器，在电气化车辆的顶部设置信号接收器；

当电气化车辆驶入限高入口标识信号器的信号覆盖范围时，信号接收器接收限高入口标识信号并发送至电气化车辆的控制系统；

控制系统根据限高入口标识信号、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令和动力电池的投入指令，控制电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式；

当电气化车辆驶出非电气化限高路段出口，进入限高出口标识信号器的信号覆盖范围时，信号接收器接收限高出口标识信号和当前接触网网压信息并发送至电气化车辆的控制系统；

控制系统根据限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果以及预先设定的升弓条件，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号和动力电池的切出指令，控制电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式后再进入接触网供电模式。

进一步地，所述控制系统根据限高入口标识信号、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令和动力电池的投入指令，控制电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，包括：

控制系统根据接收的限高入口标识信号，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，受电弓开始降弓，受电弓脱离接触网，动力电池的投切开关闭合，进入电池供电模式，动力电池向电气化车辆的电驱系统供电维持电气化车辆继续运行。

当控制系统收到受电弓降弓完成标志时，则解除电气化车辆的电驱系统的限速指令；

当限高入口标识信号器故障，电气化车辆未接收到限高入口标识信号就进入接触网非供电区时，若电气化车辆的升弓状态失电时间超出预先设定的失电时间阈值，则同样向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令。

进一步地，所述控制系统根据限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果以及预先设定的升弓条件，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号和动力电池的切出指令，控制电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式后再进入接触网供电模式，包括：

控制系统接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则确定电气化车辆离开限高区域，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号，司机手动按下升弓键后，受电弓执行升弓操作；

在受电弓缓慢升起的过程中，车载DCDC转换器根据接触网网压信息进行预充电，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式；

当检测到弓网接触力正常，受电弓的取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，电气化车辆重新接入接触网供电区，电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明结合接触网辅助装置，能够实现车-弓-网三者之间的协同控制，避免因人工操作造成的升降弓事故。

2、本发明通过车-弓-网协同控制，保证进入非电气化限高区域前，受电弓能完全降低到安全高度内，并保持车辆可持续运行，同时屏蔽该区域内的司机手动升弓操作指令，保证车辆在限高区域内不会出现升弓操作。

3、本发明驶出限高出口后进入电气化路段的车-弓-网协同控制，保证受电弓能安全可靠的在接触网区段升起，配置的标识信号器，除了能解除对受电弓升弓屏蔽作用，还能向车辆发送接触网网压信息，为车载DCDC转换器并网前预充电控制提供精准的并网电压值，避免因电压不匹配对车载系统的电力冲击。协助司机实现安全可靠的升弓并网操作。

综上所述，本发明可以广泛应用于协同控制领域中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的电气化车辆系统供电示意图；

图2是本发明一实施例提供的靠近非电气化限高路段入口的车辆运行状态示意图；

图3是本发明一实施例提供的靠近非电气化限高路段出口的车辆运行状态示意图；

图4是本发明一实施例提供的车辆接触网供电模式示意图；

图5是本发明一实施例提供的车辆电池供电模式和电池供电+预充电模式示意图，其中，左侧的附图为车辆电池供电模式示意图，右侧的附图为车辆电池供电+预充电模式示意图；

图6是本发明一实施例提供的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

本发明应用的架空接触网电气化公路系统，如图1所示，主要包括双极性接触网、受电弓、车载DCDC转换器、动力电池和电驱系统，其中，受电弓一般会在弓头设置接触力检测装置、限位装置或在车顶配置图像识别装置，用于判定弓网接触情况。动力电池用于在非电气化路段替代接触网向电驱系统供电以及车载DCDC转换器并网前的预充电。车辆通常会配置车道保持等辅助系统，用于维持车辆与接触线平行且接触网处于受电弓弓头接触取电区域。

针对电气化车辆进出限高区域时，电气化车辆从电气化路段进入非电气化路段，和从非电气化路段进入电气化路段，仅靠驾驶员完成电气化车辆与受电弓升降控制，容易出现误判或操作失误，造成安全事故的技术问题，本发明实施例提供的用于电气化公路的车弓网协同控制系统及方法，结合接触网的辅助装置和设计，能够在驶入或驶出限高的非电气化路段时，保证电气化车辆实现安全自主的降弓操作，并辅助司机完成升弓操作，重新接入电气化路段，还能够依靠接触网辅助装置为车载DCDC转换器传递网压信息，保证车辆并入接触网时，电压匹配，避免冲击电流出现对车载设备损害。提高电气化车辆运行模式切换时的安全性、可靠性。

实施例1

如图2、图3所示，本实施例提供一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，包括非供电接触网1、分段绝缘器2、限高入口标识信号器3、限高出口标识信号器4、信号接收器5和控制系统。

非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置有非供电接触网1构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器2连接接触网供电区，保证非供电接触网1区不通电。

非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置有限高入口标识信号器3，用于发送限高入口标识信号。

非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置有限高出口标识信号器4，用于发送限高出口标识信号和当前接触网网压信息。

每一电气化车辆的顶部均设置有信号接收器5，用于接收限高入口标识信号器3发送的限高入口标识信号和限高出口标识信号器4发送的限高出口标识信号。

控制系统连接信号接收器5，用于根据限高入口标识信号、限高出口标识信号、车辆辅助系统判定结果、预先设定的升弓条件、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、降弓指令或司机可手动升弓提示信号、动力电池的投切指令、司机手动升弓操作的屏蔽指令或解除屏蔽指令，控制电气化车辆处于接触网供电模式、电池供电模式电池或供电+预充电模式，进而完成车、弓、网的协同控制。

在一个优选的实施例中，非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口均与对应接触网供电结束端口保持一定安全运行距离，该距离根据受电弓常规降弓时间、车辆升弓状态下短暂失电时间以及限速等基础条件设定，并在这段距离内架设非供电接触网1构成接触网非供电区，接触网非供电区对应的路段为限速区域。非电气化限高路段出口同样与对应接触网供电结束端口保持一定距离，该距离根据最大车身长度等基础条件设定，并在这段距离内架设非供电接触网1构成接触网非供电区。

在一个优选的实施例中，限高入口标识信号器3和限高出口标识信号器4均可以采用10m～20m的短距离无线通讯器。

在一个优选的实施例中，如图2所示，在靠近非电气化限高路段入口的接触网供电区处，车辆处于接触网供电模式，如图4所示，接触网经过受电弓和闭合的并网开关向车载DCDC转换器供电，车载DCDC转换器输出功率用于电驱系统供电，当动力电池SOC较低时，还向动力电池充电。假设电气化车辆可限速60km/h，最大支持升弓状态下失电时间为1s，受电弓完全降弓时间为7s，则需要保证电气化车辆以60km/h时速运行约不到10s的距离能完成降弓操作，当电气化车辆进入限高入口标识信号器3的信号覆盖范围时，电气化车辆车顶的信号接收器5接收到限高入口标识信号，则控制系统下达限速60km/h和降弓指令以及司机手动升弓操作的屏蔽指令，并投入动力电池，进入如图5所示的电池供电模式，此时弓网分离，车载DCDC转换器无电力供应，电驱系统供电完全由动力电池提供。电气化车辆大约在距离非电气化限高路段入口100m处完成降弓。而当限高入口标识信号器3故障，电气化车辆未限速进入接触网非供电区，假如车速最大<90km/h，则允许车辆升弓状态失去电力时间1s后，立即自行下达限速60km/h和降弓指令以及后续司机手动升弓操作的屏蔽指令，并投入动力电池，进入如图5所示的电池供电模式，即电气化车辆在距离非电气化限高路段入口约170m处车辆自行开启限速并降弓以及下达司机手动升弓操作的屏蔽指令，这段距离足够受电弓在进入限高入口前完成降弓。

在一个优选的实施例中，如图3所示，在靠近非电气化限高路段出口的接触网非供电区处，车辆处于电池供电模式，如图5所示，动力电池向电驱系统供电，假设接触网非供电区为50m，能保证车顶的信号接收器5进入限高出口标识信号器4的信号覆盖范围时，电气化车辆已完全驶出限高区域。接收到限高出口标识信号的电气化车辆，需要配合电气化车辆上的车道保持系统、图像识别系统等车辆辅助系统，判定电气化车辆是否平行于接触网正下方，双极接触网是否处于受电弓弓头受电区域正上方。若升弓条件满足，则下达司机手动升弓操作的解除屏蔽指令，并在驾驶面板上显示司机可手动升弓提示信号，当司机按下升弓按键，电气化车辆从图5左侧的电池供电模式进入图5右侧的供电+预充电模式，其中，动力电池不仅为电驱系统供电，还根据当前接触网网压信息为车载DCDC转换器进行预充电，保证并网前，车载DCDC转换器的输入电压与受电弓的取电电压匹配。当检测到弓网正常接触，受电弓取电电压和车载转换器输入电压匹配，则并网开关闭合，电气化车辆切换为图4所示的接触网供电模式，电气化车辆重新接入接触网供电区。

在一个优选的实施例中，控制系统内设置有参数设定模块、信号接收模块、指令下发模块、限速指令解除模块和预充电模块。

参数设定模块用于预先设定升弓条件和失电时间阈值，其中，升弓条件为电气化车辆的受电弓已位于接触网正下方且双极接触网处于受电弓弓头受电区域正上方。

信号接收模块用于接收限高入口标识信号、限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果、升弓状态失电时间和受电弓降弓完成标志，其中，车辆辅助系统判定结果包括车道保持系统和图像识别系统的判定结果。

指令下发模块用于当接收到限高入口标识信号时，或者当升弓状态失电时间达到失电时间阈值时，则向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令、动力电池的投入指令以及司机手动升弓的屏蔽指令，此时电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，弓网机械接触脱离，同时并网开关断开，等待下次升弓并网操作时闭合；当接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则向电气化车辆解除司机手动升弓的屏蔽指令和司机可手动升弓提示信号，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式，电气化车辆驾驶面板上显示司机可手动升弓提示信号，司机手动按下升弓键后，受电弓执行升弓操作；当检测到弓网正常接触，受电弓取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，此时电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式，电气化车辆重新接入接触网供电区。

限速指令解除模块用于当接收到受电弓降弓完成标志时，解除电气化车辆的电驱系统的限速指令，继续维持电池供电模式。

预充电模块用于在电池供电+预充电模式下，根据当前接触网网压信息为车载DCDC转换器进行预充电，保证并网前，车载DCDC转换器的输入电压与受电弓的取电电压匹配。

需要说明的是，一般受电弓中均设置有图像识别装置，能够检测弓网是否接触处于受电区域。此外，弓头也会设置有接触力检测装置，能够检测弓网接触压力是否正常，受电弓内部取电会设置有电压传感器，车载DCDC转换器的输入端口会设置有电压传感器，以上这些装置都是常规且成熟的配置方案，本发明基于这些常规配置获取的信息确认弓网接触状态和接触网电压和车载输入端口电压是否匹配。

实施例2

如图6所示，本实施例提供一种用于电气化公路的车弓网协同控制方法，包括以下步骤：

1)在非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置非供电接触网1构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器2连接接触网供电区，保证非供电接触网1区不通电。

2)在非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置限高入口标识信号器3，并在非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置限高出口标识信号器4，在电气化车辆的顶部设置信号接收器5。

3)当电气化车辆驶入限高入口标识信号器3的信号覆盖范围时，信号接收器5接收限高入口标识信号并发送至电气化车辆的控制系统。

4)控制系统根据限高入口标识信号、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令、动力电池的投入指令和司机手动升弓操作的屏蔽指令，控制电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，具体为：

4.1)控制系统根据接收的限高入口标识信号，向电气化车辆的电驱系统下达限速指令，限速能保证电气化车辆通过接触网非供电区路段的时间满足后续降弓操作，同时，向电气化车辆下达受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，受电弓开始降弓，受电弓脱离接触网，动力电池的投切开关闭合，进入电池供电模式，动力电池向电气化车辆的电驱系统供电维持电气化车辆继续运行。

4.2)控制系统根据接收的限高入口标识信号，向电气化车辆下达司机手动升弓操作的屏蔽指令，直至电气化车辆接收到出口附近的限高出口标识信号，才能解除对升弓指令的屏蔽作用，这样能够避免电气化车辆运行在限高的非电气化区域，司机出现误操作升弓。

4.3)当控制系统收到受电弓降弓完成标志时，则解除电气化车辆的电驱系统的限速指令。

4.4)当限高入口标识信号器3故障，电气化车辆未接收到限高入口标识信号就进入接触网非供电区时，此时电气化车辆的受电弓和接触网仅接触不取电，若电气化车辆的升弓状态失电时间超出预先设定的失电时间阈值，则同样向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，立刻投入动力电池维持后续电气化车辆的运行，并下达司机手动升弓操作的屏蔽指令。

5)当电气化车辆驶出非电气化限高路段出口，进入限高出口标识信号器4的信号覆盖范围时，信号接收器5接收限高出口标识信号和当前接触网网压信息并发送至电气化车辆的控制系统。

6)控制系统根据限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果以及预先设定的升弓条件，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号、动力电池的切出指令和司机手动升弓操作的解除屏蔽指令，控制电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式后再进入接触网供电模式，具体为：

6.1)控制系统接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则确定电气化车辆离开限高区域，向电气化车辆解除司机手动升弓的屏蔽指令和司机可手动升弓提示信号，在驾驶面板上显示司机可手动升弓提示信号，司机手动按下升弓键后，受电弓执行升弓操作。

具体地，升弓条件为电气化车辆的受电弓已位于接触网正下方且双极接触网处于受电弓弓头受电区域正上方。

6.2)在受电弓缓慢升起的过程中，车载DCDC转换器根据接触网网压信息进行预充电，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式，一般受电弓升弓时间几秒，足够完成预充电。

6.3)当检测到弓网接触力正常，受电弓的取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，电气化车辆重新接入接触网供电区，电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，包括非供电接触网、限高入口标识信号器、限高出口标识信号器、信号接收器和控制系统；

非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置有所述非供电接触网构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器连接接触网供电区；

非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置有用于发送限高入口标识信号的所述限高入口标识信号器；非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置有用于发送限高出口标识信号和当前接触网网压信息的所述限高出口标识信号器；

每一电气化车辆的顶部均设置有用于接收限高入口标识信号和限高出口标识信号的所述信号接收器；

所述控制系统连接所述信号接收器，用于根据限高入口标识信号、限高出口标识信号、车辆辅助系统判定结果、预先设定的升弓条件、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、降弓指令或司机可手动升弓提示信号、动力电池的投切指令，控制电气化车辆处于接触网供电模式、电池供电模式或电池供电+预充电模式，进而完成车、弓、网的协同控制；

所述控制系统内设置有：

参数设定模块，用于预先设定升弓条件和失电时间阈值；

信号接收模块，用于接收限高入口标识信号、限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果、升弓状态失电时间和受电弓降弓完成标志；

指令下发模块，用于当接收到限高入口标识信号时，或者当升弓状态失电时间达到失电时间阈值时，则向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，此时电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，弓网机械接触脱离，同时并网开关断开，等待下次升弓并网操作时闭合；当接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式；当检测到弓网正常接触，受电弓取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，此时电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式；

限速指令解除模块，用于当接收到受电弓降弓完成标志时，解除电气化车辆的电驱系统的限速指令；

预充电模块，用于在电池供电+预充电模式下，根据当前接触网网压信息为车载DC/DC转换器进行预充电。

2.如权利要求1所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，所述非电气化限高路段入口与对应接触网供电结束端口保持一定安全运行距离，该距离根据受电弓常规降弓时间、车辆升弓状态下短暂失电时间、限速设定和最大车身长度设定。

3.如权利要求1所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，所述限高入口标识信号器和限高出口标识信号器均采用10m～20m的短距离无线通讯器。

4.如权利要求1所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，所述指令下发模块还用于当接收到限高入口标识信号时，或者当升弓状态失电时间达到失电时间阈值时，向电气化车辆下达司机手动升弓的屏蔽指令；当接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，向电气化车辆解除司机手动升弓的屏蔽指令。

5.如权利要求1所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，所述升弓条件为电气化车辆的受电弓已位于接触网正下方且双极接触网处于受电弓弓头受电区域正上方。

6.如权利要求1所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制系统，其特征在于，所述车辆辅助系统判定结果包括车道保持系统和图像识别系统的判定结果。

7.一种基于权利要求1所述的用于电气化公路的车弓网协同控制系统的用于电气化公路的车弓网协同控制方法，其特征在于，包括：

在非电气化限高路段入口和非电气化限高路段出口处分别设置非供电接触网构成接触网非供电区，每一接触网非供电区均通过对应分段绝缘器连接接触网供电区；

在非电气化限高路段入口的接触网供电区结束端口设置限高入口标识信号器，并在非电气化限高路段出口的接触网供电区结束端口设置限高出口标识信号器，在电气化车辆的顶部设置信号接收器；

当电气化车辆驶入限高入口标识信号器的信号覆盖范围时，信号接收器接收限高入口标识信号并发送至电气化车辆的控制系统；

控制系统根据限高入口标识信号、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令和动力电池的投入指令，控制电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式；

当电气化车辆驶出非电气化限高路段出口，进入限高出口标识信号器的信号覆盖范围时，信号接收器接收限高出口标识信号和当前接触网网压信息并发送至电气化车辆的控制系统；

控制系统根据限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果以及预先设定的升弓条件，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号和动力电池的切出指令，控制电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式后再进入接触网供电模式。

8.如权利要求7所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制方法，其特征在于，所述控制系统根据限高入口标识信号、升弓状态失电时间以及预先设定的失电时间阈值，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令和动力电池的投入指令，控制电气化车辆从接触网供电模式进入电池供电模式，包括：

控制系统根据接收的限高入口标识信号，向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令，受电弓开始降弓，受电弓脱离接触网，动力电池的投切开关闭合，进入电池供电模式，动力电池向电气化车辆的电驱系统供电维持电气化车辆继续运行；

当控制系统收到受电弓降弓完成标志时，则解除电气化车辆的电驱系统的限速指令；

当限高入口标识信号器故障，电气化车辆未接收到限高入口标识信号就进入接触网非供电区时，若电气化车辆的升弓状态失电时间超出预先设定的失电时间阈值，则同样向电气化车辆下达电驱系统的限速指令、受电弓的降弓指令以及动力电池的投入指令。

9.如权利要求7所述的一种用于电气化公路的车弓网协同控制方法，其特征在于，所述控制系统根据限高出口标识信号、当前接触网网压信息、车辆辅助系统判定结果以及预先设定的升弓条件，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号和动力电池的切出指令，控制电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式后再进入接触网供电模式，包括：

控制系统接收到限高出口标识信号且车辆辅助系统判定结果满足升弓条件时，则确定电气化车辆离开限高区域，向电气化车辆下达司机可手动升弓提示信号，司机手动按下升弓键后，受电弓执行升弓操作；

在受电弓缓慢升起的过程中，车载DC/DC转换器根据接触网网压信息进行预充电，电气化车辆从电池供电模式进入电池供电+预充电模式；

当检测到弓网接触力正常，受电弓的取电电压和车载DCDC转换器的输入电压匹配时，则向电气化车辆下达动力电池的切出指令，并网开关闭合，电气化车辆重新接入接触网供电区，电气化车辆从电池供电+预充电模式进入接触网供电模式。