CN1562661A - 站区充电式无轨电车的充电控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于城市公共交通工程领域的站区充电式无轨电车的充电控制系统，包括：左、右侧车辆位置检测传感器、双联式受电开关、带电源状态监控器的大电流快速充电装置、中位排气式三位五通电磁阀、上升端和下降端磁性行程开关、受电控制器、显示器、手动降弓开关，左、右侧车辆位置检测传感器设置在电车近车头的车底左、右两侧，双联式受电开关、快速充电装置、受电控制器安装在车内专设的控制箱柜内，显示器、手动降弓开关设置在司机仪表台上，三位五通电磁阀固定在车顶，上升端和下降端磁性行程开关附装在集电弓升降驱动气缸上；各组成部分之间用电缆联接。本发明系统组成合理、工作安全可靠性高、实施简便成本低，用于电车受电充电的自动控制。

Description

站区充电式无轨电车的充电控制系统

技术领域

本发明涉及的是一种无轨电车的充电控制系统，特别是一种作为城市公共交通工具的站区充电式无轨电车的充电控制系统，用于城市公共交通工程领域。

背景技术

用于城市公共交通运输的站区充电式无轨电车，采用大容量蓄电池组或超级电容器蓄能作为驱动电机的动力源，但由于蓄能有限在其从起点站驶至终点站的过程中，仍需在进、停靠车站期间从站区道路上方架空的站区充电专用无轨电车接触网短时获取电能，对车载蓄电池组或超级电容器补充充电；充电电能是通过无轨电车车顶的自动化受电设备-双线受电式无轨电车集电弓从站区充电专用无轨电车接触网的双导线引入，无轨电车进站时集电弓升起，离站后降下，充电式无轨电车因此无需架空供电接触线网供电行驶。经文献检索发现，中国专利号：03142209.8，名称为：站区充电式无轨电车系统，该发明专利自述为“一种属于城市公共交通车辆领域的站区充电式无轨电车系统，包括：无轨电车、无轨电车接触网、双线受电式集电弓、站区地面道路标识、传感源、受电开关装置，其连接方式为：双线受电式集电弓设置在无轨电车车顶，双线受电式集电弓在充电站区与无轨电车接触网接触，受电开关装置设置在无轨电车上，传感源为站区地面道路标识界线内进站口地面上预埋的无源金属件，其对应位置的上方为无轨电车接触网的入网端渐高倾斜悬吊段之外。本发明系统组成合理、无轨电车无网行驶、车辆及附属设施成本低、工作安全可靠、实施简便容易。”该发明虽然提及无轨电车停、靠站区充电，而且“无轨电车集电弓的升降和充电过程完全自动化进行，只要靠站时司机操纵电车驶入站区道路上交通标识界线内即可，因此不增加司机的劳动量，如果在站内遇前车故障，后车司机也可以手动干预电车上的受电开关装置控制降下集电弓，并将本车辆绕开故障车驶出停靠站，不受前车影响，”但是并未涉及电车上受电开关装置的传感器、控制系统和受电开关的组成原理和实现充电控制的技术方法，因此该技术的应用在一定程度上仍有不足和缺陷；迄今为止也未发现用于站区充电式无轨电车系统的充电控制技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种站区充电式无轨电车的充电控制系统，通过简便易行的受电、充电自动化控制装置，使站区充电式无轨电车能够根据自身位置状况和电源状态主动控制车顶的受电设备——双线受电式无轨电车集电弓的升降及电车进、停靠车站时的充电过程，从而提高站区充电式无轨电车系统的运行安全和工作可靠性，防止发生刮线刮网事故，实现其进站升弓受流快速充电、离站降弓行驶的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：左侧车辆位置检测传感器、右侧车辆位置检测传感器、双联式受电开关、带电源状态监控器的大电流快速充电装置、信号调理放大器、中位排气式三位五通电磁阀、上升端磁性行程开关、下降端磁性行程开关、受电控制器、显示器、手动降弓开关，其连接固定方式为：左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器分别设置在充电式无轨电车近车头的车底左、右两侧，双联式受电开关、带电源状态监控器的大电流快速充电装置、信号调理放大器、受电控制器安装在电车内专设的控制箱柜内，显示器、手动降弓开关设置在电车内的司机仪表台上或控制箱柜上，中位排气式三位五通电磁阀固定在车顶的双线受电式无轨电车集电弓的底架上，上升端磁性行程开关和下降端磁性行程开关分别附装在集电弓升降驱动气缸缸筒外壁的上、下端；其信号联接传输关系为：左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器分别通过电缆联接各自的信号调理放大器的输入端，各信号调理放大器的输出端分别通过电缆联接受电控制器的输入端，上升端磁性行程开关和下降端磁性行程开关分别通过电缆联接受电控制器的输入端，手动降弓开关通过电缆联接受电控制器的输入端，带电源状态监控器的大电流快速充电装置的电源状态信号输出端通过电缆联接到受电控制器的输入端，三位五通电磁阀的电磁线圈分别通过电缆联接受电控制器的输出端，双联式受电开关的电源输入端通过电缆联接车顶双线受电式无轨电车集电弓上导电滑板引入的正负极电源，电源输出端通过电缆联接到带电源状态监控器的大电流快速充电装置的正负极电源输入端，双联式受电开关的动作信号控制输入端通过电缆联接受电控制器的输出端，显示器通过电缆联接受电控制器，快速充电装置的正负极电源输出端通过电缆联接车载蓄电池组或超级电容器，三位五通电磁阀的阀体进、出气口分别通过气管与车顶储气筒和集电弓升降驱动气缸的进气口联接。

所述的左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器均由二个相同的传感器组成并安装在同一位置构成备份，四个传感器的信号输出分别通过电缆联接各自的信号调理放大器，各信号调理放大器的输出端分别通过电缆再联接到受电控制器的各输入端；在受电控制器的内部来自于同一位置二个传感器的信号形成“或门”控制逻辑关系，来自于不同位置的左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器的信号形成“与门”控制逻辑关系。

所述的双联式受电开关为带灭弧装置的直流接触器，或者为晶闸管、带控制继电器的真空灭弧开关。

所述的上升端磁性行程开关和下降端磁性行程开关均为微型的非接触检测类型无触点固态电子型磁性开关或者有触点舌簧型磁性开关，与内置磁环型的集电弓升降驱动气缸配套配合安装使用。

所述的受电控制器为PLC可编程序控制器、带输入输出接口转换电路的单片机系统或者继电器式控制器，用以接收来自于左侧车辆位置检测传感器、右侧车辆位置检测传感器、带电源状态监控器的大电流快速充电装置、上升端磁性行程开关、下降端磁性行程开关、手动降弓开关的输入信号，根据对其编制的控制程序或者设计电路作出逻辑判断，采用顺序式、条件式控制方式对双联式受电开关、中位排气式三位五通电磁阀的电磁线圈输出动作指令。

所述的显示器由电源状态指示仪表、信号灯、蜂鸣器组成，用以显示本充电控制系统各传感器、各开关的通断信号以及受电控制器的工作状态；显示器或者为带照明装置的一体化组合仪表、数字式显示仪。

站区充电式无轨电车进靠站驶入站区地面道路标识并经过地面传感源时，如果车辆位置正确，车底的左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器同时感应接收到该传感源信号，该信号经信号调理放大器放大并输入受电控制器后，由受电控制器发出指令控制电车车顶双线受电式无轨电车集电弓升降驱动气缸气源的方向控制阀——中位排气式三位五通电磁阀的电磁线圈动作，从而接通气源使集电弓上升；待上升端磁性行程开关感应接收到驱动气缸活塞上的内置磁环随活塞上升且到位的信号接通后，由受电控制器发出指令使中位排气式三位五通电磁阀的阀芯回到中位亦即原位，这时集电弓升降驱动气缸的进、出气口均与大气连通，驱动气缸如同一阻尼筒，而集电弓依靠自身的升弓弹簧拉力作用保持在上升状态；待集电弓随车进靠站继续前行、集电弓上导电滑板触至站区道路上方的站区充电专用无轨电车接触网的双导线后，集电弓受压稍有下降，集电弓升降驱动气缸活塞上的内置磁环相应下降，气缸缸筒上的上升端磁性行程开关因此关断，受电控制器随即发出指令使双联式受电开关接通，站区充电电源引入无轨电车，带电源状态监控器的大电流快速充电装置受流对车载蓄电池或超级电容器充电；直至无轨电车离站、集电弓随电车开始出网，集电弓上导电滑板滑过接触网出网段渐渐升高的倾斜双导线逐渐失去接触网双导线的压力作用而再次弹性上抬，上升端磁性行程开关再次感应接收到驱动气缸活塞上的内置磁环相应跟随上升的信号而接通，由受电控制器发出指令先关断双联式受电开关，然后控制中位排气式三位五通电磁阀的电磁线圈动作使阀芯移向另一端位置，集电弓升降驱动气缸因此反向接通气源迫使集电弓折叠降下；驱动气缸活塞上的内置磁环相应下降至起点到位后，下降端磁性行程开关感应接收到该信号而接通，受电控制器收到该接通的输入信号后控制中位排气式三位五通电磁阀的阀芯再次移回到中位；无轨电车根据储能和实际情况如果不需要充电、不应该充电或者在充电过程中需要立即停止充电，司机可以操作手动降弓开关至“降弓档”位置，这样来自于带电源状态监控器的大电流快速充电装置的信号或者手动降弓开关的关断信号将自动封锁受电控制器输出的三位五通电磁阀动作指令或者双联式受电开关的接通指令，尚未升起的集电弓因此不会上升，已经升起的集电弓因此在先关断双联式受电开关后降下。

本发明具有实质性特点和显著进步，站区充电式无轨电车有了充电控制系统从而可以实现充电过程的自动控制，必要时司机也能够通过手动降弓开关主动干预；站区充电式无轨电车的充电控制系统根据电车车辆位置以及当前电源状态采用顺序式、条件式控制方式，即在确认上一步的动作已完成且判断控制条件满足时再发出下一步的动作指令，因此具有被控设备的工作互锁功能，保证站区充电式无轨电车进、停靠车站期间安全可靠地快速补充充电；左侧车辆位置检测传感器和右侧车辆位置检测传感器均设置备份，防止一处位置某个传感器失灵该处位置检测即无效的情况发生，因此进一步提高了电车车辆位置检测的可靠度；采用中位排气式三位五通电磁阀并使其阀芯在车顶双线受电式无轨电车集电弓上升或者下降后移至中间位置，因此集电弓无需长时间的供气保持，既节约了气源动力又使集电弓升起后在其升弓弹簧的作用下能够在一定范围内高低弹性浮动从而获得良好的弓随网的接触性能，还有在万一电气故障情况下人工手拉降弓有了可能；显示器的设置增加了人机交互界面，不仅使司机可以随时地动态掌握电车的当前状态，而且还可以作为充电控制系统本身的运行监控、故障报警、自检测试和维修诊断。本发明具有系统组成合理、工作安全可靠性高、实施简便成本低的特点，适用于站区充电式无轨电车，作为其安全运行、受电充电的控制装置。

附图说明

图1本发明系统组成原理图

图2本发明控制流程图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：左侧车辆位置检测传感器1、右侧车辆位置检测传感器2、双联式受电开关3、带电源状态监控器的大电流快速充电装置4、信号调理放大器5、中位排气式三位五通电磁阀6、上升端磁性行程开关7、下降端磁性行程开关8、受电控制器9、显示器10、手动降弓开关11，其连接固定方式为：左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2分别设置在充电式无轨电车近车头的车底左、右两侧，双联式受电开关3、带电源状态监控器的大电流快速充电装置4、信号调理放大器5、受电控制器9安装在电车内专设的控制箱柜内，显示器10、手动降弓开关11设置在电车内的司机仪表台上或控制箱柜上，中位排气式三位五通电磁阀6固定在车顶的双线受电式无轨电车集电弓的底架上，上升端磁性行程开关7和下降端磁性行程开关8分别附装在集电弓升降驱动气缸缸筒外壁的上、下端；其信号联接传输关系为：左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2分别通过电缆联接各自的信号调理放大器5的输入端，各信号调理放大器5的输出端分别通过电缆联接受电控制器9的输入端，上升端磁性行程开关7和下降端磁性行程开关8分别通过电缆联接受电控制器9的输入端，手动降弓开关11通过电缆联接受电控制器9的输入端，带电源状态监控器的大电流快速充电装置4的电源状态信号输出端通过电缆联接到受电控制器9的输入端，中位排气式三位五通电磁阀6的电磁线圈分别通过电缆联接受电控制器9的输出端，双联式受电开关3的电源输入端通过电缆联接车顶双线受电式无轨电车集电弓上导电滑板引入的正负极电源，电源输出端通过电缆联接到带电源状态监控器的大电流快速充电装置4的正负极电源输入端，双联式受电开关3的动作信号控制输入端通过电缆联接受电控制器9的输出端，显示器10通过电缆联接受电控制器9，带电源状态监控器的大电流快速充电装置4的正负极电源输出端通过电缆联接车载蓄电池组或超级电容器，中位排气式三位五通电磁阀6的阀体进、出气口分别通过气管与车顶储气筒和集电弓升降驱动气缸的进气口联接。

所述的左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2均由二个相同的传感器组成并安装在同一位置构成备份，四个传感器的信号输出分别通过电缆联接各自的信号调理放大器5，各信号调理放大器5的输出端分别通过电缆再联接到受电控制器9的各输入端；在受电控制器9的内部来自于同一位置二个传感器的信号形成“或门”控制逻辑关系，来自于不同位置的左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2的信号形成“与门”控制逻辑关系。左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2或者分别设置在充电式无轨电车车身中线的车头和车尾的车底。四个传感器均为磁电式、电感式、超声波式或者电容式的非接触检测类型传感器。

所述的双联式受电开关3为带灭弧装置的直流接触器，或者为晶闸管、带控制继电器的真空灭弧开关。

根据所用左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2的类型及其感应传输的信号形式，或者不用所述的信号调理放大器5；在该种情况下，左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2的信号输出电缆直接联接到受电控制器9的输入端。

所述的上升端磁性行程开关7和下降端磁性行程开关8均为微型的非接触检测类型无触点固态电子型磁性开关或者有触点舌簧型磁性开关，与内置磁环型的集电弓升降驱动气缸配套配合安装使用。

所述的受电控制器9为PLC可编程序控制器、带输入输出接口转换电路的单片机系统、分立元件的逻辑电路或者继电器式控制器，用以接收来自于左侧车辆位置检测传感器1、右侧车辆位置检测传感器2、带电源状态监控器的大电流快速充电装置4、上升端磁性行程开关7、下降端磁性行程开关8、手动降弓开关11的输入信号，根据对其编制的控制程序或者设计电路作出逻辑判断，采用顺序式、条件式控制方式对双联式受电开关3、中位排气式三位五通电磁阀6的电磁线圈输出动作指令。

所述的显示器10由电源状态指示仪表、信号灯、蜂鸣器等组成，用以显示本充电控制系统各传感器、各开关的通断信号以及受电控制器9的工作状态；显示器10或者为带照明装置的一体化组合仪表、数字式显示仪；或者不设置该显示器10。

如图2所示，站区充电式无轨电车进靠站驶入站区地面道路标识并经过地面传感源时，如果车辆位置正确，车底的左侧车辆位置检测传感器1和右侧车辆位置检测传感器2同时感应接收到该传感源信号，该信号经信号调理放大器5放大并输入受电控制器9后，由受电控制器9发出指令控制电车车顶双线受电式无轨电车集电弓升降驱动气缸气源的方向控制阀——中位排气式三位五通电磁阀6的电磁线圈动作，从而接通气源使集电弓上升；待上升端磁性行程开关7感应接收到驱动气缸活塞上的内置磁环随活塞上升且到位的信号接通后，由受电控制器9发出指令使中位排气式三位五通电磁阀6的阀芯回到中位亦即原位，这时集电弓升降驱动气缸的进、出气口均与大气连通，驱动气缸如同一阻尼筒，而集电弓依靠自身的升弓弹簧拉力作用保持在上升状态；待集电弓随车进靠站继续前行、集电弓上导电滑板触至站区道路上方的站区充电专用无轨电车接触网的双导线后，集电弓受压稍有下降，集电弓升降驱动气缸活塞上的内置磁环相应下降，气缸缸筒上的上升端磁性行程开关7因此关断，受电控制器9随即发出指令使双联式受电开关3接通，站区充电电源引入无轨电车，带电源状态监控器的大电流快速充电装置4受流对车载蓄电池或超级电容器充电；直至无轨电车离站、集电弓随电车开始出网，集电弓上导电滑板滑过接触网出网段渐渐升高的倾斜双导线逐渐失去接触网双导线的压力作用而再次弹性上抬，上升端磁性行程开关7再次感应接收到驱动气缸活塞上的内置磁环相应跟随上升的信号而接通，由受电控制器9发出指令先关断双联式受电开关3，然后控制中位排气式三位五通电磁阀6的电磁线圈动作使阀芯移向另一端位置，集电弓升降驱动气缸因此反向接通气源迫使集电弓折叠降下；驱动气缸活塞上的内置磁环相应下降至起点到位后，下降端磁性行程开关8感应接收到该信号而接通，受电控制器9收到该接通的输入信号后控制中位排气式三位五通电磁阀6的阀芯再次移回到中位；无轨电车根据储能和实际情况如果不需要充电、不应该充电或者在充电过程中需要立即停止充电，司机可以操作手动降弓开关11至“降弓档”位置，这样来自于带电源状态监控器的大电流快速充电装置4的信号或者手动降弓开关11的关断信号将自动封锁受电控制器9输出的三位五通电磁阀6的动作指令或者双联式受电开关3的接通指令，尚未升起的集电弓因此不会上升，已经升起的集电弓因此在先关断双联式受电开关3后降下。

Claims (10)

1.一种站区充电式无轨电车的充电控制系统，包括：左侧车辆位置检测传感器(1)、右侧车辆位置检测传感器(2)、双联式受电开关(3)、带电源状态监控器的大电流快速充电装置(4)，其特征在于还包括：信号调理放大器(5)、中位排气式三位五通电磁阀(6)、上升端磁性行程开关(7)、下降端磁性行程开关(8)、受电控制器(9)、显示器(10)、手动降弓开关(11)，其连接固定方式为：左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)分别设置在充电式无轨电车近车头的车底左、右两侧，双联式受电开关(3)、带电源状态监控器的大电流快速充电装置(4)、信号调理放大器(5)、受电控制器(9)安装在电车内专设的控制箱柜内，显示器(10)、手动降弓开关(11)设置在电车内的司机仪表台上或控制箱柜上，中位排气式三位五通电磁阀(6)固定在车顶的双线受电式无轨电车集电弓的底架上，上升端磁性行程开关(7)和下降端磁性行程开关(8)分别附装在集电弓升降驱动气缸缸筒外壁的上、下端。

2.根据权利要求1所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，其信号联接传输关系为：左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)分别通过电缆联接各自的信号调理放大器(5)的输入端，各信号调理放大器(5)的输出端分别通过电缆联接受电控制器(9)的输入端，上升端磁性行程开关(7)和下降端磁性行程开关(8)分别通过电缆联接受电控制器(9)的输入端，手动降弓开关(11)通过电缆联接受电控制器(9)的输入端，带电源状态监控器的大电流快速充电装置(4)的电源状态信号输出端通过电缆联接到受电控制器(9)的输入端，中位排气式三位五通电磁阀(6)的电磁线圈分别通过电缆联接受电控制器(9)的输出端，双联式受电开关(3)的电源输入端通过电缆联接车顶双线受电式无轨电车集电弓上导电滑板引入的正负极电源，电源输出端通过电缆联接到带电源状态监控器的大电流快速充电装置(4)的正负极电源输入端，双联式受电开关(3)的动作信号控制输入端通过电缆联接受电控制器(9)的输出端，显示器(10)通过电缆联接受电控制器(9)，带电源状态监控器的大电流快速充电装置(4)的正负极电源输出端通过电缆联接车载蓄电池组或超级电容器，中位排气式三位五通电磁阀(6)的阀体进、出气口分别通过气管与车顶储气筒和集电弓升降驱动气缸的进气口联接。

3.根据权利要求1或2所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)均由二个相同的传感器组成并安装在同一位置构成备份，四个传感器的信号输出分别通过电缆联接各自的信号调理放大器(5)，各信号调理放大器(5)的输出端分别通过电缆再联接到受电控制器(9)的各输入端；在受电控制器(9)的内部来自于同一位置二个传感器的信号形成“或门”控制逻辑关系，来自于不同位置的左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)的信号形成“与门”控制逻辑关系。

4.根据权利要求1或2或3所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)或者分别设置在充电式无轨电车车身中线的车头和车尾的车底。

5.根据权利要求1或2或3所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)均为磁电式、电感式、超声波式或者电容式的非接触检测类型传感器。

6.根据权利要求1或2所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的双联式受电开关(3)为带灭弧装置的直流接触器，或者为晶闸管、带控制继电器的真空灭弧开关。

7.根据权利要求1或2或3所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，根据所用左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)的类型及其感应传输的信号形式，或者不用所述的信号调理放大器(5)；在该种情况下，左侧车辆位置检测传感器(1)和右侧车辆位置检测传感器(2)的信号输出电缆直接联接到受电控制器(9)的输入端。

8.根据权利要求1或2所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的上升端磁性行程开关(7)和下降端磁性行程开关(8)均为微型的非接触检测类型无触点固态电子型磁性开关或者有触点舌簧型磁性开关。

9.根据权利要求1或2所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的受电控制器(9)为PLC可编程序控制器、带输入输出接口转换电路的单片机系统、分立元件的逻辑电路或者继电器式控制器。

10.根据权利要求1或2所述的站区充电式无轨电车的充电控制系统，其特征是，所述的显示器(10)由电源状态指示仪表、信号灯、蜂鸣器组成，或者为带照明装置的一体化组合仪表、数字式显示仪；或者省略该显示器(10)。

Images