CN111137324A - 一种列车及其牵引控制***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引控制***，包括：控制模块，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组；牵引变流器，用于在接收到牵引指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过牵引电机驱动列车运行；双向充电机，用于在接收到牵引指令或辅助指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或牵引变流器，以便辅助负载工作。本发明通过列车上既有的蓄电池来启动应急供电，可以实现故障列车的自主运行，效率高，同时通过蓄电池为辅助负载供电，提高了故障的列车在救援回送过程中舒适性。本发明还公开了一种牵引控制方法及列车，具有上述有益效果。

Description

一种列车及其牵引控制***和方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种列车及其牵引控制***和方法。

背景技术

目前，列车主要是通过受电弓从电网取电，来维持其正常运行，当列车的受电弓存在故障或由于其他因素导致列车无法从电网取电时，判定列车故障，故障的列车无法自主运行，只能通过施救机车拖拽，在施救机车未到达之前，故障的列车只能在原地等待，等待时间较长，使得现有牵引方案的易用性和效率均较低。

另外，只有在施救机车将故障的列车拖行到救援发电最低速度阈值后，故障的列车才能利用其自身装置和控制方案维持辅助负载(如空调和冷却***等)工作，当故障的列车的速度处于静止至救援发电最低速度阈值之间时，故障的列车上的辅助负载无法投入工作，在这段时间内将严重影响故障的列车在救援回送过程中的舒适性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种牵引控制***和方法，通过列车上既有蓄电池来启动应急供电，可以实现故障列车的自主运行，效率高，同时通过蓄电池为辅助负载供电，提高了故障的列车在救援回送过程中舒适性；本发明的另一目的是提供一种包括上述牵引控制***的列车。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种牵引控制***，包括：

控制模块，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；

包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组；

所述牵引变流器，用于在接收到牵引指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过所述牵引电机驱动列车运行；

所述双向充电机，用于在接收到所述牵引指令或辅助指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或所述牵引变流器，以便所述辅助负载工作。

优选的，所述控制模块包括：

获取单元，用于在接收到所述应急供电指令后，获取所述蓄电池组的信息；

启动单元，用于当所述信息满足牵引条件，控制所述牵引变流器和所述双向充电机启动；还用于当所述信息满足负载条件，控制所述双向充电机启动。

优选的，所述蓄电池组的信息包括各个所述蓄电池的电量及任意两个所述蓄电池的电压差。

优选的，所述牵引变流器包括：

辅助逆变器，用于将所述双向充电机输出的交流电不控整流为直流电输出至牵引逆变器；

所述牵引逆变器，用于将所述辅助逆变器输出的直流电转换为变压变频的交流电输出至所述牵引电机。

优选的，该牵引变流器还包括：

变压器，用于将所述双向充电机输出的交流电隔离升压输出至所述辅助逆变器。

优选的，该牵引控制***还包括：

显示器，用于显示所述牵引变流器的启动状态和所述双向充电机的启动状态，所述启动状态包括启动成功或启动失败。

优选的，该牵引控制***还包括：

设于所述列车的司机室的司控器手柄，用于输出所述牵引指令；

设于所述司机室的开关，用于输出所述辅助指令。

优选的，该牵引控制***还包括：

报警装置，用于在所述信息不满足所述负载条件时，发出警报。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种牵引控制方法，应用于如上文任意一项所述的牵引控制***，包括：

控制模块在接收到应急供电指令后，控制所述牵引变流器和所述双向充电机启动；

所述牵引变流器在接收到牵引指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过所述牵引电机驱动列车运行；

所述双向充电机在接收到所述牵引指令或辅助指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或所述牵引变流器，以便所述辅助负载工作。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种列车，包括如上文任意一项所述的牵引控制***。

本发明提供了一种牵引控制***，包括：控制模块，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组；牵引变流器，用于在接收到牵引指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过牵引电机驱动列车运行；双向充电机，用于在接收到牵引指令或辅助指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或牵引变流器，以便辅助负载工作。

可见，在实际应用中，采用本发明的方案，通过列车上既有蓄电池来启动应急供电，驱动列车的牵引电机工作，从而使列车运行，不需要依靠施救机车，就可以实现故障列车的自主运行，效率高，同时通过蓄电池为辅助负载供电，提高了故障的列车在救援回送过程中舒适性。

本发明还提供了一种牵引控制方法及列车，具有和上述牵引控制***相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种牵引控制***的结构示意图；

图2为本发明所提供的另一种牵引控制***的结构示意图；

图3为本发明所提供的另一种牵引控制***的结构示意图；

图4为本发明所提供的另一种牵引控制***的结构示意图；

图5为本发明所提供的一种牵引控制***的步骤流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种牵引控制***和方法，通过列车上既有蓄电池来启动应急供电，可以实现故障列车的自主运行，效率高，同时通过蓄电池为辅助负载供电，提高了故障的列车在救援回送过程中舒适性；本发明的另一核心是提供一种包括上述牵引控制***的列车。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种牵引控制***的结构示意图，包括：

控制模块1，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器2和双向充电机3启动；

具体的，控制模块1在接收到应急供电指令后，首先根据预设规则判断该应急供电指令是否有效，当判定有效时，将该应急供电指令通过MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)传输给牵引变流器2、双向充电机3、空调等设备，牵引变流器2在接收到该应急供电指令后，控制三相输入建立、预充电、水泵启动，以实现牵引变流器2的启动，双向充电机3在接收到应急供电指令后启动，同时牵引变流器2和双向充电机3还会在启动完成后向控制模块1返回准备就绪信号，其中，控制模块1具体可以为列车中既有的网络控制***。

包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组G；

具体的，蓄电池组G用于为牵引变流器2和双向充电机3供电，蓄电池组G中的各个蓄电池采用并联结构，当其中任意一个蓄电池出现故障时，不会影响其他蓄电池的正常供电，从而提高本方案的可靠性。另外，为实现各个蓄电池均衡供电，还需匹配各车牵引输出功率。

牵引变流器2，用于在接收到牵引指令后，将蓄电池组G输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过牵引电机驱动列车运行；

具体的，牵引变流器2是列车上既有的将直流电转换为交流电的装置，其负载为牵引电机，在接收到牵引指令后，牵引变流器2将蓄电池输出的直流电转换为三相交流电，驱动牵引电机工作，以实现列车的运行。

双向充电机3，用于在接收到牵引指令或辅助指令后，将蓄电池组G输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或牵引变流器2，以便辅助负载工作。

具体的，双向充电机3可以将交流电转换为直流电，为列车上的设备提供控制用电以及为蓄电池供电，也可以在接收到牵引指令或辅助指令后，将直流电转换为交流电，为列车上的各个辅助负载(如水泵、空调等)供电，还可以为牵引变流器2供电，实现蓄电池应急供电功能。

本发明提供了一种牵引控制***，包括：控制模块，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组；牵引变流器，用于在接收到牵引指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过牵引电机驱动列车运行；双向充电机，用于在接收到牵引指令或辅助指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或牵引变流器，以便辅助负载工作。

可见，在实际应用中，采用本发明的方案，通过列车上既有蓄电池来启动应急供电，驱动列车的牵引电机工作，从而使列车运行，不需要依靠施救机车，就可以实现故障列车的自主运行，效率高，同时通过蓄电池为辅助负载供电，提高了故障的列车在救援回送过程中舒适性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，控制模块1包括：

获取单元，用于在接收到应急供电指令后，获取蓄电池组G的信息；

启动单元，用于当信息满足牵引条件，控制牵引变流器2和双向充电机3启动；还用于当信息满足负载条件，控制双向充电机3启动。

作为一种优选的实施例，蓄电池组G的信息包括各个蓄电池的电量及任意两个蓄电池的电压差。

具体的，控制模块1在接收到应急供电指令后，首先获取蓄电池组G的信息，这里的信息包括各个蓄电池的电量以及任意两个蓄电池的电压差，可以理解的是，牵引条件和负载条件是不同的，牵引条件对蓄电池的电量的要求更高，假设蓄电池组G共有7个并联的蓄电池，当其中存在6个电量均在60％以上的蓄电池，且每两个蓄电池之间的电压差小于预设值时，判定蓄电池组G的信息满足牵引条件，当其中存在3个电量均在60％以上的蓄电池，且每两个蓄电池之间的电压差小于所述预设值时，判定蓄电池组G的信息满足负载条件。在满足牵引条件时，说明蓄电池组G的电量足够牵引列车运行，同时还可以满足辅助负载的供电需求，在满足负载条件时，说明蓄电池组G的电量不足以牵引列车运行，只能为辅助负载供电，在当前车速未达到发电最低速度阈值之前，控制辅助负载工作，以提高客室内的舒适度。

作为一种优选的实施例，牵引变流器2包括：

辅助逆变器21，用于将双向充电机3输出的交流电不控整流为直流电输出至牵引逆变器22；

牵引逆变器22，用于将辅助逆变器21输出的直流电转换为变压变频的交流电输出至牵引电机。

具体的，本发明所提供的牵引控制***可以包括多种结构，第一种结构参照图2所示，其中，牵引变流器2包括牵引逆变器22和四象限整流器，蓄电池组G直接向牵引逆变器22的中间直流环节供电，牵引逆变器22从中间直流环节取电，将直流电逆变为变压变频的交流电，控制牵引电机运行，其中，中间直流环节用于电能的滤波、存储和释放；第二种结构参照图3所示，通过双向充电机3将蓄电池输出的直流电转换为三相交流电，一方面供列车上的辅助负载(包括冷却***和空调等)工作，另一方面为牵引变流器2供电，相应的，牵引变流器2中除牵引逆变器22和四象限整流器外，还包括辅助逆变器21，辅助逆变器21用于将双向充电机3输出的三相交流电不控整流后，输出给中间直流环节，以便牵引逆变器22从中间直流环节取电，采用第二种结构时，不需要调整牵引变流器2的内部布线，降低了整车布线难度。

作为一种优选的实施例，该牵引变流器2还包括：

变压器23，用于将双向充电机3输出的交流电隔离升压输出至辅助逆变器21。

具体的，为了提高列车允许的运行速度，在上述第二种结构的基础上，本发明在双向充电机3和辅助逆变器21之间，还设有用于将三相交流电隔离升压的变压器23，具体的结构示意图参照图4所示。

作为一种优选的实施例，该牵引控制***还包括：

显示器，用于显示牵引变流器2的启动状态和双向充电机3的启动状态，启动状态包括启动成功或启动失败。

作为一种优选的实施例，该牵引控制***还包括：

设于列车的司机室的司控器手柄，用于输出牵引指令；

设于司机室的开关，用于输出辅助指令。

具体的，这里的启动成功和上文的准备就绪信号相对应，在蓄电池组G的信息满足牵引条件时，控制模块1控制牵引变流器2和双向充电机3启动，启动成功后向网络控制***返回启动成功，显示器显示启动成功的提示信息，以便司机看到显示器上的提示后，操作司控器手柄施加牵引，输出牵引指令以控制列车运行；或在蓄电池组G的信息满足负载条件时，控制模块1控制双向充电机3启动，启动成功后向网络控制***返回启动成功，显示器显示启动成功的提示信息，以便司机看到显示器上的提示后，操作司机室内的开关，输出辅助指令，以控制列车的空调工作，相应的，这里的开关具体是指与空调对应的开关，可以是司机室内的按钮、旋钮等任何可以控制空调启动的装置或器件，本发明在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该牵引控制***还包括：

报警装置，用于在信息不满足负载条件时，发出警报。

具体的，当蓄电池组G的信息不满足负载条件时，说明蓄电池组G的电量较低不能实现牵引功能也不能为辅助负载供电，为了避免司机误操作司控器手柄或空调开关，本发明还设有报警装置，在蓄电池组G的电量较低或各蓄电池之间的压差较大存在安全隐患时，发出警报，提高本牵引控制***的安全性和可靠性。

其中，报警装置具体可以为蜂鸣器和/或指示灯。

综上所述，本发明所提供的牵引控制***，主要依靠于牵引变流器2、蓄电池、双向充电机3，其中，蓄电池并联供电。双向充电机3将蓄电池直流电源逆变为三相交流电源，通过列车交流母线供牵引变流器2及车上必备冷却***工作，三相交流电源依次通过变压器23和辅助逆变器21升压后不控整流到牵引逆变器22的中间直流环节，在牵引逆变器22工作后，驱动牵引电机工作，本方案有效降低了列车设计难度、成本及整车布线难度。

请参照图5，图5为本发明所提供的一种牵引控制方法的步骤流程图，应用于如上文任意一项的牵引控制***，包括：

步骤1：控制模块在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；

步骤2：牵引变流器在接收到牵引指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过牵引电机驱动列车运行；

步骤3：双向充电机在接收到牵引指令或辅助指令后，将蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或牵引变流器，以便辅助负载工作。

本发明所提供的一种牵引控制方法，具有和上述牵引控制***相同的有益效果。

对于本发明所提供的一种牵引控制方法的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

相应的，本发明还提供了一种列车，包括如上文任意一项的牵引控制***。

本发明所提供的一种列车，具有和上述牵引控制***相同的有益效果。

对于本发明所提供的一种列车的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的牵引控制***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见***部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种牵引控制***，其特征在于，包括：

控制模块，用于在接收到应急供电指令后，控制牵引变流器和双向充电机启动；

包括多个蓄电池、用于输出直流电的蓄电池组；

所述牵引变流器，用于在接收到牵引指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过所述牵引电机驱动列车运行；

所述双向充电机，用于在接收到所述牵引指令或辅助指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或所述牵引变流器，以便所述辅助负载工作。

2.根据权利要求1所述的牵引控制***，其特征在于，所述控制模块包括：

获取单元，用于在接收到所述应急供电指令后，获取所述蓄电池组的信息；

启动单元，用于当所述信息满足牵引条件，控制所述牵引变流器和所述双向充电机启动；还用于当所述信息满足负载条件，控制所述双向充电机启动。

3.根据权利要求2所述的牵引控制***，其特征在于，所述蓄电池组的信息包括各个所述蓄电池的电量及任意两个所述蓄电池的电压差。

4.根据权利要求1所述的牵引控制***，其特征在于，所述牵引变流器包括：

辅助逆变器，用于将所述双向充电机输出的交流电不控整流为直流电输出至牵引逆变器；

所述牵引逆变器，用于将所述辅助逆变器输出的直流电转换为变压变频的交流电输出至所述牵引电机。

5.根据权利要求4所述的牵引控制***，其特征在于，该牵引变流器还包括：

变压器，用于将所述双向充电机输出的交流电隔离升压输出至所述辅助逆变器。

6.根据权利要求2所述的牵引控制***，其特征在于，该牵引控制***还包括：

显示器，用于显示所述牵引变流器的启动状态和所述双向充电机的启动状态，所述启动状态包括启动成功或启动失败。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的牵引控制***，其特征在于，该牵引控制***还包括：

设于所述列车的司机室的司控器手柄，用于输出所述牵引指令；

设于所述司机室的开关，用于输出所述辅助指令。

8.根据权利要求2所述的牵引控制***，其特征在于，该牵引控制***还包括：

报警装置，用于在所述信息不满足所述负载条件时，发出警报。

9.一种牵引控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的牵引控制***，包括：

控制模块在接收到应急供电指令后，控制所述牵引变流器和所述双向充电机启动；

所述牵引变流器在接收到牵引指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至牵引电机，以通过所述牵引电机驱动列车运行；

所述双向充电机在接收到所述牵引指令或辅助指令后，将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电输出至辅助负载和/或所述牵引变流器，以便所述辅助负载工作。

10.一种列车，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的牵引控制***。

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