CN102774385B - 一种电力机车及其供电***和供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力机车的供电***，该供电***包括蓄电池和控制装置，该蓄电池包括充电模式、内部供电模式和外部供电模式；蓄电池在控制装置的作用下在充电模式、内部供电模式和外部供电模式之间转换；当蓄电池需要充电时，控制装置将蓄电池的工作模式调整为充电模式，当蓄电池需要为本机设备供电时，控制装置将蓄电池的模式调整为内部供电模式，而蓄电池需要为外部机车供电时，控制装置将蓄电池的模式调整为外部供电模式。这样，该供电***具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。本发明还公开了一种包括上述供电***的电力机车，以及基于该供电***的供电方法。

Description

一种电力机车及其供电***和供电方法

技术领域

本发明涉及铁路机车技术领域，特别是涉及一种用于电力机车的供电***。本发明还涉及一种包括上述供电***的电力机车，以及基于上述供电***的供电方法。 

背景技术

电力机车是由牵引电动机驱动车轮运动的机车，电力机车因为所需电能由电气化铁路供电***的接触网供给，因此是一种非自带能源的机车。电力机车以其功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等诸多优点，越来越广泛地应用于铁路运输行业中；使用电力机车牵引车列，能够提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。 

传统的电力机车使用DC110V控制电源，其具有两种供电模式，即正常供电模式和库内供电模式；当电力机车处于正常供电模式时，电力机车的车载蓄电池仅向该电力机车的本机设备供给DC110V电源，机车车载蓄电池充电机不能向车外设备供电，即此时，蓄电池处于向本机设备供电的模式；当电力机车处于库内供电模式时，机车外部DC110V电源通过库内供电插座向机车车载蓄电池充电，即此时，蓄电池处于充电状态。 

上述电力机车的供电模式只有向内部供电和充电两种工作状态，而不具有向外供电模式，当其他电力机车需要紧急供电救援时，本车蓄电池无法实现向外供电，无法实现电力的第三轨供给，也就无法实现电力机车的紧急救援。 

因此，在紧急救援情况下，如何实现蓄电池向外部设备供电，从而实现电力的第三轨供给，实现电力机车的紧急救援，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电力机车的供电***，其不仅具有充电模式和内部供电模式，还具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。本发明的另一目的是提供一种包括上述供电***的电力机车，以及基于该供电***的供电方法。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于电力机车的供电***，包括蓄电池和控制装置，所述蓄电池包括充电模式、为所述电力机车的自身设备供电的内部供电模式和为其他机车供电的外部供电模式；所述蓄电池在所述控制装置的作用下在所述充电模式、所述内部供电模式和所述外部供电模式之间转换。 

所述控制装置包括检测元件和控制元件； 

所述检测元件用于检测所述电力机车所处的工作状态，并将检测到的工作状态信号传输至所述控制元件； 

所述控制元件接收所述工作状态信号，当所述电力机车处于在库工作状态时，所述控制元件控制所述蓄电池转换至所述充电模式；当所述电力机车处于正常工作状态时，所述控制元件控制所述蓄电池转换至所述内部供电模式；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，所述控制元件控制所述蓄电池转换至所述外部供电模式。 

优选地，当所述蓄电池处于外部供电模式时，所述控制元件判断所述电力机车是否满足紧急供电条件，当所述电力机车满足所述紧急供电条件时，所述控制元件控制所述蓄电池向外供电。 

优选地，所述控制电路还包括紧急供电接触器；当所述请求开关处于外部供电位时，所述电力机车的总控装置判断所述电力机车是否满足紧急供电条件，当所述电力机车满足所述紧急供电条件时，所述紧急供电接触器闭合。 

本发明还提供一种电力机车，包括供电***，所述供电***为上所述的供电***。 

本发明还提供一种基于上述供电***的供电方法，包括以下步骤： 

51)检测所述电力机车的工作状态信号； 

52)接收检测到的工作状态信号，并判断所述电力机车所处的工作状态，当所述电力机车处于在库工作状态时，进入步骤53)；当所述电力机车处于正常工作状态时，进入步骤54)；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤55)。 

53)控制蓄电池转换至充电模式； 

54)控制蓄电池转换至内部供电模式； 

55)控制蓄电池转换至外部供电模式。 

进一步地，在步骤55)中还包括以下步骤： 

551)判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足所述紧急供电条件时，进入步骤552)； 

552)控制蓄电池向外供电。 

本发明还提供一种基于上述供电***的供电方法，包括以下步骤： 

71)判断所述电力机车所处的工作状态；当所述电力机车处于在库工作状态或正常工作状态时，进入步骤72)；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤73)。 

72)拨动请求开关至内部供电位，闭合内部供电电路； 

73)拨动请求开关至外部供电位，闭合外部供电电路。 

进一步地，在步骤73)中还包括以下步骤： 

731)判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足所述紧急供电条件时，进入步骤732)； 

732)控制蓄电池向外供电。 

本发明所提供的供电***用于电力机车，该供电***包括蓄电池和控制装置，该蓄电池包括充电模式、内部供电模式和外部供电模式；蓄电池在控制装置的作用下在充电模式、内部供电模式和外部供电模式之间转换；当蓄电池需要充电时，控制装置将蓄电池的工作模式调整为充电模式，当蓄电池需要为本机设备供电时，控制装置将蓄电池 的模式调整为内部供电模式，而蓄电池需要为外部机车供电时，控制装置将蓄电池的模式调整为外部供电模式。这样，该供电***不仅具有充电模式和内部供电模式，还具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的控制装置包括检测元件和控制元件；其中，检测元件用于检测电力机车所处的工作状态，并将检测到的工作状态信号传输至控制元件；控制元件接收工作状态信号，当电力机车处于在库工作状态时，控制元件控制所述蓄电池转换至所述充电模式；当所述电力机车处于正常工作状态时，所述控制元件控制蓄电池转换至内部供电模式；当电力机车处于紧急救援工作状态时，控制元件控制蓄电池转换至外部供电模式。这样，通过上述控制策略能够简单地实现供电模式的转换，且上述控制装置可以集成于电力机车的总控装置，便于整机部件的布置。 

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的控制装置可以为控制电路，所述控制电路包括请求开关、内部供电电路和外部供电电路，所述请求开关包括内部供电位和外部供电位，当所述电力机车处于正常工作状态或者在库状态时，所述请求开关处于内部供电位，所述内部供电电路闭合；当所述电力机车处于紧急救援状态时，所述请求开关处于外部供电位，所述外部供电电路闭合。这样，通过控制电路的形式实现供电模式的转换和控制，仅需在蓄电池既有的控制回路上简单变化即可实现，对电路的改进较小，改装成本较低。 

除了上述控制装置，本发明还提供了一种包括上述控制装置的电力机车，以及基于该控制装置的控制方法，由于电力机车和控制方法都与该控制装置具有相同的发明构思，两者与控制装置所得到的有益效果是相同的，在此不再赘述。 

附图说明

图1为本发明所提供的控制装置一种具体实施方式的结构示意图； 

图2为本发明所提供的具有外部供电模式的机车控制电源的主电路图； 

图3为本发明所提供的供电方法第一种具体实施方式的结构示意图； 

图4为本发明所提供的供电方法第二种具体实施方式的结构示意图； 

图5为本发明所提供的供电方法第三种具体实施方式的结构示意图； 

图6为本发明所提供的供电方法第一种具体实施方式的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于电力机车的供电***，其不仅具有充电模式和内部供电模式，还具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。本发明的另一核心是提供一种包括上述供电***的电力机车，以及基于该供电***的供电方法。 

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 

本发明所提供的供电***用于电力机车，该供电***包括蓄电池3和控制装置，该蓄电池3包括充电模式、内部供电模式和外部供电模式；蓄电池3在控制装置的作用下在充电模式、内部供电模式和外部供电模式之间转换；当蓄电池3需要充电时，控制装置将蓄电池3的工作模式调整为充电模式，当蓄电池3需要为本机设备供电时，控制装置将蓄电池3的模式调整为内部供电模式，而蓄电池3需要为外部机车供电时，控制装置将蓄电池3的模式调整为外部供电模式。这样，该供电***不仅具有充电模式和内部供电模式，还具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。 

根据使用需要，蓄电池3的输出电源多为DC110V电源，在电力机车处于充电模式时，外部为蓄电池3提供的也是DC110V电源。 

请参考图1，图1为本发明所提供的控制装置一种具体实施方式的结构示意图。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的供电***的控制装置包括检测元件1和控制元件2；其中，检测元件1用于检测电力机车所处的工作状态，并将检测到的工作状态信号传输至控制元件2；控制元件2接收工作状态信号，当电力机车处于在库工作状态时，控制元件2控制蓄电池3转换至充电模式；当电力机车处于正常工作状态时，控制元件2控制蓄电池3转换至所述内部供电模式；当电力机车处于紧急救援工作状态时，控制元件2控制蓄电池3转换至外部供电模式。这样，通过上述控制策略能够简单地实现供电模式的转换，且上述控制装置可以集成于电力机车的总控装置，便于整机部件的布置。 

上述检测元件1可以为速度检测元件1，根据电力机车在不同工作状态下的不同速度区间，确定电力机车实际所处的工作状态；从理论上来讲，检测元件1可以为多种形式，只要能够检测出电力机车实际所处的工作状态即可，例如，可以通过GPS定位***检测电力机车所处的位置，从而得到其工作状态。 

上述控制元件2可以为电力机车的总控装置，也可以为独立设置的控制器。 

进一步地，当蓄电池3处于外部供电模式时，控制装置判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足紧急供电条件时，控制元件2控制蓄电池3向外供电。 

一般地，根据机车的实际使用情况，上述紧急供电条件包括：机车静止(机车速度V＝0KM/H)；机车紧急供电请求开关处于紧急供电位；机车车载蓄电池3充电机无故障；机车车载蓄电池3充电机已经投入工作；机车受电弓已经升起；主断路器已经闭合；辅助逆变器已经启动；这些紧急供电条件可以通过机车的总控装置判断是否满足。这样，当电力机车满足紧急供电条件时才向外供电，避免在电力机车无力供电时向外供电，保证了电力机车自身的安全。 

本发明所提供的控制装置不局限于上述控制***的方式，也可以采用电路控制的方式。 

请参考图2，图2为本发明所提供的具有外部供电模式的机车控制电源的主电路图。 

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的控制装置为控制电路，该控制电路包括请求开关、内部供电电路和外部供电电路，所述请求开关包括内部供电位和外部供电位，当所述电力机车处于正常工作状态或者在库状态时，所述请求开关处于内部供电位，所述内部供电电路闭合；当所述电力机车处于紧急救援状态时，所述请求开关处于外部供电位，所述外部供电电路闭合。这样，通过控制电路的形式实现供电模式的转换和控制，仅需在蓄电池3既有的控制回路上简单变化即可实现，对电路的改进较小，改装成本较低。 

控制电路还包括紧急供电接触器；当所述请求开关处于外部供电位时，所述电力机车的总控装置检测所述电力机车是否满足紧急供电条件，当所述电力机车满足所述紧急供电条件时，所述紧急供电接触器闭合。这样，当电力机车满足紧急供电条件时才向外供电，避免在电力机车无力供电时向外供电，保证了电力机车自身的安全。 

具体地，机车控制电路设置蓄电池3控制转换开关分两个位：正常位，隔离，蓄电池3控制转换开关处于隔离位时，机车紧急供电接触器32-K02断开，外部DC110V电源可以通过蓄电池3控制转换开关给机车蓄电池3充电；当蓄电池3控制转换开关处于正常位时，外部DC110V电源不能通过蓄电池3控制转换开关给机车蓄电池3充电。当机车控制转换开关处于开通时，本车充电机可以通过紧急充电接触器和对外供电插座向其他机车供电。机车控制电路设置紧急供电请求开关，当紧急供电请求开关处于非紧急供电位时机车不能激活紧急供电模式；当紧急供电请求开关处于紧急供电位时，机车控制***检测到紧急供电请求，机车将判断机车是否满足紧急供电条件；如果机车满足紧急供电条件，机车主控***将控制紧急供电接触器闭合，机车处于紧急供电模式。 

机车处于紧急供电模式激活后，机车车载蓄电池3充电机将检测到机车处于紧急供电模式激活模式，蓄电池3充电机将处于限流60A输出模式。 

该控制电路设置有二极管，以防止蓄电池3在不满足条件时向外部供电，保证供电***的安全性能。 

在该种具体实施方式中，机车救援过程和各机车供电模式为： 

被救援机车蓄电池3控制转换开关置隔离位时，蓄电池3控制转换开关主触点11,12和21,21断开，主触点23,24和13，14闭合，外部DC110V电源可以通过外部电源插座32-X72向蓄电池3充电，机车处于充电模式。 

施救机车蓄电池3控制转换开关置正常供电位，蓄电池3控制转换开关主触点23,24和13，14断开，主触点11,12和21,21闭合，本机车110V电源可以通过紧急供电接触器32-K02和32-X72向外部机车提供DC110V电源，机车处于外部充电模式。 

紧急供电模式的激活过程为，机车控制电路设置紧急供电请求开关，CCU监控机车控制电路设置紧急供电请求开关的状态。当紧急供电请求开关处于非紧急供电位时机车不能激活紧急供电模式，紧急供电接触器断开，机车不对外部机车提供电源；当紧急供电请求开关处于紧急供电位时机车且机车满足对外供电条件，紧急供电接触器32-K02闭合，机车对外部机车提供电源。 

紧急供电模式的限流控制过程为，机车车载蓄电池3充电机监控机车紧急供电接触器的状态。当机车满足紧急供电条件后，机车紧急供电接触器闭合，车载蓄电池3充电机监控检测到该信号后限制充电机对外输出电流60A以保护充电机过载故障。 

除了上述供电***，本发明还提供一种包括上述供电***的电力机车，该电力机车的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。 

本发明还提供一种基于上述供电***的供电方法。 

请参考图3，图3为本发明所提供的供电方法第一种具体实施方式的结构示意图。 

在第一种具体实施方式中，本发明所提供的供电方法包括以下步骤： 

S11：检测电力机车的工作状态信号； 

S12：根据检测到的工作状态信号，判断电力机车所处的工作状态；当电力机车处于在库工作状态时，进入步骤S13；当电力机车处于正常工作状态时，进入步骤S14；当电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤S15。 

S13：控制蓄电池3转换至充电模式； 

S14：控制蓄电池3转换至内部供电模式； 

S15：控制蓄电池3转换至外部供电模式。 

这样，该供电***不仅具有充电模式和内部供电模式，还具有能够向其他机车供电的外部供电模式，从而能够实现电力的第三轨供给，进而实现了电力机车的紧急救援。 

请参考图4，图4为本发明所提供的供电方法第二种具体实施方式的结构示意图。 

在第二种具体实施方式中，本发明所提供的供电方法可以包括以下步骤： 

S21：检测电力机车所处的工作状态； 

S22：接收检测到的工作状态信号，当电力机车处于在库工作状态时，进入步骤S23；当电力机车处于正常工作状态时，进入步骤S24；当电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤S25。 

S23：控制蓄电池3转换至充电模式； 

S24：控制蓄电池3转换至内部供电模式； 

S25：控制蓄电池3转换至外部供电模式，并判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足所述紧急供电条件时，进入步骤S26； 

S26：控制蓄电池3向外供电。 

这样，当电力机车满足紧急供电条件时才向外供电，避免在电力机车无力供电时向外供电，保证了电力机车自身的安全。 

请参考图5，图5为本发明所提供的供电方法第三种具体实施方式的结构示意图。 

在第三种具体实施方式中，本发明所提供的供电方法包括以下步骤： 

S31：判断电力机车所处的工作状态；当电力机车处于在库工作状态或正常工作状态时，进入步骤S32；当电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤S33。 

S32：拨动请求开关至内部供电位，闭合内部供电电路； 

S33：拨动请求开关至外部供电位，闭合外部供电电路。 

请参考图6，图6为本发明所提供的供电方法第一种具体实施方式的结构示意图。 

在第四种具体实施方式中，本发明所提供的供电方法包括以下步骤： 

S41：检测电力机车所处的工作状态；当电力机车处于在库工作状态或正常工作状态时，进入步骤S42；当电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤S43。 

S42：拨动请求开关至内部供电位，闭合内部供电电路； 

S43：拨动请求开关至外部供电位，闭合外部供电电路，并判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足紧急供电条件时，进入步骤S44； 

S44：控制蓄电池3向外供电。 

以上对本发明所提供的一种电力机车及其供电***和供电方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种用于电力机车的供电***，包括蓄电池和控制装置，其特征在于，所述蓄电池(3)包括充电模式、为所述电力机车的自身设备供电的内部供电模式和为其他机车供电的外部供电模式；所述蓄电池(3)在所述控制装置的作用下在所述充电模式、所述内部供电模式和所述外部供电模式之间转换；

所述控制装置包括检测元件(1)和控制元件(2)；

所述检测元件(1)用于检测所述电力机车所处的工作状态，并将检测到的工作状态信号传输至所述控制元件(2)；

所述控制元件(2)接收所述工作状态信号，当所述电力机车处于在库工作状态时，所述控制元件(2)控制所述蓄电池(3)转换至所述充电模式；当所述电力机车处于正常工作状态时，所述控制元件(2)控制所述蓄电池(3)转换至所述内部供电模式；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，所述控制元件(2)控制所述蓄电池(3)转换至所述外部供电模式。

2.根据权利要求1所述的用于电力机车的供电***，其特征在于，当所述蓄电池(3)处于外部供电模式时，所述控制元件(2)判断所述电力机车是否满足紧急供电条件，当所述电力机车满足所述紧急供电条件时，所述控制元件(2)控制所述蓄电池(3)向外供电。

3.根据权利要求2所述的用于电力机车的供电***，其特征在于，所述控制电路还包括紧急供电接触器；当所述请求开关处于外部供电位时，所述电力机车的总控装置判断所述电力机车是否满足紧急供电条件，当所述电力机车满足所述紧急供电条件时，所述紧急供电接触器闭合。

4.一种电力机车，包括供电***，其特征在于，所述供电***为如权利要求1至3任一项所述的供电***。

5.一种基于权利要求1至3任一项所述的供电***的供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

51)检测所述电力机车的工作状态信号；

52)接收检测到的工作状态信号，并判断所述电力机车所处的工作状态，当所述电力机车处于在库工作状态时，进入步骤53)；当所述电力机车处于正常工作状态时，进入步骤54)；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤55)；

53)控制蓄电池(3)转换至充电模式；

54)控制蓄电池(3)转换至内部供电模式；

55)控制蓄电池(3)转换至外部供电模式。

6.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，在步骤55)中还包括以下步骤：

551)判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足所述紧急供电条件时，进入步骤552)；

552)控制蓄电池(3)向外供电。

7.一种基于权利要求1至3任一项所述的供电***的供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

71)判断所述电力机车所处的工作状态；当所述电力机车处于在库工作状态或正常工作状态时，进入步骤72)；当所述电力机车处于紧急救援工作状态时，进入步骤73)；

72)拨动请求开关至内部供电位，闭合内部供电电路；

73)拨动请求开关至外部供电位，闭合外部供电电路。

8.根据权利要求7所述的供电方法，其特征在于，在步骤73)中还包括以下步骤：

731)判断电力机车是否满足紧急供电条件，当电力机车满足所述紧急供电条件时，进入步骤732)；

732)控制蓄电池(3)向外供电。