CN214057511U - 一种轨道交通用动力牵引装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种轨道交通用动力牵引装置，包括地面充电装置、动力装置和牵引控制装置；所述地面充电装置安装在地面站台的首站和末站；所述动力装置安装在电力电车的内部，所述动力装置包括动力电池组，所述动力电池组与所述地面充电装置的输出端之间可拆卸式连接；所述牵引控制装置包括控制面板、控制器、牵引变流器和牵引电机，所述控制面板用于完成电力电车运行参数的设定、进行运行数据的实时显示和接收所述牵引变流器的运行数据及运行状态，所述控制器用于接收操作信号，并发送运行信号给所述牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述动力电池组的输出端相连接，所述牵引变流器的输出端与所述牵引电机的输入端连接。本实用新型解决了现有的电力机车库内移车困难、正线受电失败需牵引到站等问题。

Description

一种轨道交通用动力牵引装置
技术领域
本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道交通用动力牵引装置。
背景技术
轨道交通系统中，电力机车动力来源一般来自接触网，如中国专利CN112039085A公开的一种轨道交通供电系统，包括外部电源、供电线路、若干个用于为牵引供电负载和动力照明供电负载供电的负载供电线路；所述外部电源与所述供电线路的输入端连接，所述负载供电线路的输入端与所述供电线路的输出端连接；每一所述负载供电线路包括动力变压器、牵引变压器和接触网；所述动力变压器的一次侧、所述牵引变压器的一次侧均与所述供电线路的输出端连接，所述动力变压器的二次侧与所述动力照明供电负载连接，所述牵引变压器的二次侧与所述接触网连接，所述接触网用于为牵引供电负载供电；所述接触网设置有若干分相区，相邻所述分相区连接所述牵引变压器的二次侧的不同的两相。
现有技术中的电力机车采用接触网供电，单一的接触网供电存在一些问题，1、路局和机务段通常情况下无架设接触网，在这些区域进行库内移车等操作需借助外部牵引机车来完成，不够灵活机动。2、正线运行的电力机车出现受电失败后，需依靠救援车牵引到站。
实用新型内容
本实用新型意在提供一种轨道交通用动力牵引装置，以解决现有技术中存在的不足，本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
一种轨道交通用动力牵引装置，包括地面充电装置、动力装置和牵引控制装置；所述地面充电装置安装在地面站台的首站和末站，用于对电力电车进行充电；所述动力装置安装在电力电车的内部，所述动力装置包括动力电池组，所述动力电池组与所述地面充电装置的输出端之间可拆卸式连接，用于蓄电后对电力电车进行供电；所述牵引控制装置安装在电力电车的内部，所述牵引控制装置包括控制面板、控制器、牵引变流器和牵引电机，所述控制面板用于完成电力电车运行参数的设定、进行运行数据的实时显示和接收所述牵引变流器的运行数据及运行状态，所述控制器用于接收操作信号，并发送运行信号给所述牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述动力电池组的输出端相连接，所述牵引变流器的输出端与所述牵引电机的输入端连接。
优选的，所述地面充电装置包括整流器。
优选的，所述动力电池组采用钛酸锂电池组合而成。
优选的，所述动力装置还包括电池管理装置，所述电池管理装置用于监控所述动力电池组的状态，并根据使用环境对所述动力电池组的充放电过程进行控制。
优选的，所述地面充电装置与所述电池管理装置之间通过CAN总线连接。
优选的，所述牵引变流器包括I号牵引变流器和II号牵引变流器，所述牵引电机包括I号牵引电机和II号牵引电机，所述I号牵引变流器的输入端和II号牵引变流器的输入端分别通过直流母线与所述动力电池组的输出端相连接，所述I号牵引变流器的输出端与所述I号牵引电机连接，所述II号牵引变流器的输出端与所述II号牵引电机连接。
优选的，所述I号牵引变流器与所述II号牵引变流器之间通过CAN总线连接。
优选的，所述控制面板与所述控制器之间通过modbus总线连接，所述控制器与所述I号牵引变流器和所述II号牵引变流器之间分别通过modbus总线连接。
优选的，所述牵引控制装置还包括能量回收装置，所述能量回收装置与所述牵引电机相连接，用于回收牵引电机的制动能量。
优选的，所述控制面板为触摸屏面板。
本实用新型相比现有技术，具有如下有益效果：在电力机车内部设置动力装置，解决了单一的接触网动力来源带来的库内一车困难、正线受电失败需要牵引到站的问题，在地面站台的首站和末站安装地面充电装置，实现电力机车的快速充电，满足电力机车运行线路内的用电需求，同时节省了在路局和机务段等区域进行接触网架设的基建费用，且动力电池组采用安全性很高的钛酸锂电池，并配套有电池管理装置，增加了供电的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图中的附图标记依次为：1、地面充电装置，2、动力装置，21、动力电池组，22、电池管理装置，3、牵引控制装置，31、控制面板，32、控制器，33、I号牵引变流器，34、II号牵引变流器，35、I号牵引电机，36、II号牵引电机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例1：
参照图1所示，一种轨道交通用动力牵引装置，其改进之处在于，包括地面充电装置1、动力装置2和牵引控制装置3；所述地面充电装置1安装在地面站台的首站和末站，用于对电力电车进行充电；所述动力装置2安装在电力电车的内部，所述动力装置2包括动力电池组21，所述动力电池组21与所述地面充电装置1的输出端之间可拆卸式连接，用于蓄电后对电力电车进行供电；所述牵引控制装置3安装在电力电车的内部，所述牵引控制装置3包括控制面板31、控制器32、牵引变流器和牵引电机，所述控制面板31用于完成电力电车运行参数的设定、进行运行数据的实时显示和接收所述牵引变流器的运行数据及运行状态，所述控制器32用于接收操作信号，并发送运行信号给所述牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述动力电池组21的输出端相连接，所述牵引变流器的输出端与所述牵引电机的输入端连接。
本实施例中，通过设置动力装置2，解决了单一的接触网动力来源带来的库内一车困难、正线受电失败需要牵引到站的问题，在地面站台的首站和末站安装地面充电装置1，实现电力机车的快速充电，满足电力机车运行线路内的用电需求，同时节省了在路局和机务段等区域进行接触网架设的基建费用。
进一步的，所述地面充电装置1包括整流器，用于对输入电压进行整流。地面充电装置1的额定输入电压为380VAC±15％(三相五线制)，经整流降压后输出电流为0～250A，稳流精度为±1％，输出电压为150VDC～750VDC，额定功率为150kw；具体的，地面充电装置1的输入端的输入电压为三相380VAC，经整流降压后输出电压为540VDC，用于对动力电池组21进行充电。
进一步的，所述动力电池组21采用钛酸锂电池组合而成。钛酸锂电池安全性高，增加了供电的可靠性。具体的，动力电池组21的额定容量为100Ah，额定电量为59.22kWh，额定电压为592.2V，电芯规格为钛酸锂25Ah/2.35V，模组成组方式为4P12S，可满足牵引电机满功率牵引功率要求和电力机车整车往返能量要求，解决电力机车库内移车困难、正线受电失败需牵引到站等问题。
进一步的，所述动力装置2还包括电池管理装置22，所述电池管理装置22用于监控所述动力电池组21的状态，并根据使用环境对所述动力电池组21的充放电过程进行控制。电池管理装置22还具备过压、过流、过热、过载、短路保护等功能，能在保证电池使用安全的前提下最大限度的利用电池存储的能量。
进一步的，所述地面充电装置1与所述电池管理装置22之间通过CAN总线连接，方便电池管理装置22精确的控制地面充电装置1的输出电压和电流值。
进一步的，所述牵引变流器包括I号牵引变流器33和II号牵引变流器34，所述牵引电机包括I号牵引电机35和II号牵引电机36，所述I号牵引变流器33的输入端和II号牵引变流器34的输入端分别通过直流母线与所述动力电池组21的输出端相连接，所述I号牵引变流器33的输出端与所述I号牵引电机35连接，所述II号牵引变流器34的输出端与所述II号牵引电机35连接。具体的，两台牵引变流器的额定输入电压为540VDC，输出电压为380V/400VAC，最高输出频率为500Hz，采用高性能的矢量控制技术，低俗高转矩输出，具有良好的动态特性、较强的过载能力，两台牵引电机的额定功率为额定功率200kW，额定电压400V，额定电流379A，额定转速647r/min，额定转矩3247N.m，频率范围3～80Hz。
进一步的，所述I号牵引变流器33与所述II号牵引变流器34之间通过CAN总线连接。通过CAN总线实现两台牵引变流器的速度自动匹配、电流平衡、负荷分担等功能。
进一步的，所述控制面板31与所述控制器32之间通过modbus总线连接并进行数据交换，所述控制器32与所述I号牵引变流器33和所述II号牵引变流器34之间分别通过modbus总线连接并进行数据交换。
进一步的，所述控制面板31为触摸屏面板，操作更加便捷，用户体验感更好。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述牵引控制装置3还包括能量回收装置，所述能量回收装置与所述牵引电机相连接，用于回收牵引电机的制动能量，更加的实用且环保。
应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于，包括地面充电装置(1)、动力装置(2)和牵引控制装置(3)；所述地面充电装置(1)安装在地面站台的首站和末站，用于对电力电车进行充电；所述动力装置(2)安装在电力电车的内部，所述动力装置(2)包括动力电池组(21)，所述动力电池组(21)与所述地面充电装置(1)的输出端之间可拆卸式连接，用于蓄电后对电力电车进行供电；所述牵引控制装置(3)安装在电力电车的内部，所述牵引控制装置(3)包括控制面板(31)、控制器(32)、牵引变流器和牵引电机，所述控制面板(31)用于完成电力电车运行参数的设定、进行运行数据的实时显示和接收所述牵引变流器的运行数据及运行状态，所述控制器(32)用于接收操作信号，并发送运行信号给所述牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述动力电池组(21)的输出端相连接，所述牵引变流器的输出端与所述牵引电机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述地面充电装置(1)包括整流器。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述动力电池组(21)采用钛酸锂电池组合而成。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述动力装置(2)还包括电池管理装置(22)，所述电池管理装置(22)用于监控所述动力电池组(21)的状态，并根据使用环境对所述动力电池组(21)的充放电过程进行控制。
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述地面充电装置(1)与所述电池管理装置(22)之间通过CAN总线连接。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述牵引变流器包括I号牵引变流器(33)和II号牵引变流器(34)，所述牵引电机包括I号牵引电机(35)和II号牵引电机(36)，所述I号牵引变流器(33)的输入端和II号牵引变流器(34)的输入端分别通过直流母线与所述动力电池组(21)的输出端相连接，所述I号牵引变流器(33)的输出端与所述I号牵引电机(35)连接，所述II号牵引变流器(34)的输出端与所述II号牵引电机(35)连接。
7.根据权利要求6所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述I号牵引变流器(33)与所述II号牵引变流器(34)之间通过CAN总线连接。
8.根据权利要求6所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述控制面板(31)与所述控制器(32)之间通过modbus总线连接，所述控制器(32)与所述I号牵引变流器(33)和所述II号牵引变流器(34)之间分别通过modbus总线连接。
9.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述牵引控制装置(3)还包括能量回收装置，所述能量回收装置与所述牵引电机相连接，用于回收牵引电机的制动能量。
10.根据权利要求1所述的一种轨道交通用动力牵引装置，其特征在于：所述控制面板(31)为触摸屏面板。
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