CN113442732B - 一种磁悬浮列车的牵引***及轨道列车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种磁悬浮列车的牵引***及轨道列车。牵引***包括：直线同步电机，直线同步电机的次级设置在列车转向架的中部；直线同步电机的长定子沿轨道铺设在两条轨条之间，长定子由多个顺次间隔设置的长定子段形成；各个长定子段形成至少一个牵引供电区间，牵引供电区间包括至少两个长定子段；牵引供电***，每个牵引供电区间配置一个牵引供电***，用于沿列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电；其中，长定子段被供电时能与直线同步电机的次级发生作用力产生列车牵引力，驱动磁悬浮列车前进。轨道列车包括上述牵引***。本申请实施例解决了传统的磁悬浮列车的牵引***结构复杂，对列车的转向架要求高的技术问题。

Description

一种磁悬浮列车的牵引***及轨道列车

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种磁悬浮列车的牵引***及轨道列车。

背景技术

高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机进行牵引，直线同步电机的次级分布在转向架两侧，直线同步电机的长定子段互相错开设置在轨道的两侧，三个牵引模块设置在地面。轨道两侧的定子段由三个牵引模块以三步法形式交错供电。这种牵引供电方式需要轨道列车的两侧均设置直线同步电机的次级，以保证直线同步电机次级和定子段进行作用力反应，造成车辆的转向架两侧设计结构既要满足牵引需求，又要兼用悬浮设计要求，从而造成转向架结构设计复杂，导致故障发生的几率也会增加。

因此，传统的磁悬浮列车的牵引***结构复杂，对列车的转向架要求高，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种磁悬浮列车的牵引***及轨道列车，以传统的磁悬浮列车的牵引***结构复杂，对列车的转向架要求高的技术问题。

本申请实施例提供了一种磁悬浮列车的牵引***，包括：

直线同步电机，所述直线同步电机的次级设置在列车转向架的中部；所述直线同步电机的长定子沿轨道铺设在两条轨条之间，所述长定子由多个顺次间隔设置的长定子段形成；各个所述长定子段形成至少一个牵引供电区间，所述牵引供电区间包括至少两个长定子段；

牵引供电***，每个所述牵引供电区间配置一个所述牵引供电***，用于沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电；

其中，所述长定子段被供电时能与所述直线同步电机的次级发生作用力产生列车牵引力，驱动磁悬浮列车前进。

本申请实施例还提供以下技术方案：

一种轨道列车，包括上述牵引***。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

需要与转向架安装的仅有直线同步电机的次级，且仅需要安装在转向架的中部这一个位置，安装要求和安装的复杂性较低；与直线同步电机的次级相对应，直线同步电机的长定子就沿轨道铺设在两条轨条之间，长定子的安装位置也是一个，安装要求和安装的复杂性较低。顺次间隔排列的长定子段被划分为至少一个牵引供电区间，牵引供电区间包括至少两个长定子段，牵引供电***沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电。本申请实施例的磁悬浮列车的牵引***结构简单，对列车的转向架要求低，安装要求和安装的复杂性也较低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例的一种磁悬浮列车的牵引***的示意图；

图2为图1所示磁悬浮列车的牵引***沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电的电流变化示意图。

附图标记说明：

110长定子段，

210牵引变流器，220变流器控制开关，230分区牵引控制单元，

240变流器控制单元，250牵引整流单元，

260供电设备，261输入开关柜，262牵引变压器，

270供电控制单元，281制动斩波器，282制动电阻。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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。

实施例一

图1为本申请实施例的一种磁悬浮列车的牵引***的示意图。

如图1所示，本申请实施例的磁悬浮列车的牵引***，包括：

直线同步电机，所述直线同步电机的次级设置在列车转向架的中部；所述直线同步电机的长定子沿轨道铺设在两条轨条之间，所述长定子由多个顺次间隔设置的长定子段110形成；各个所述长定子段110形成至少一个牵引供电区间，所述牵引供电区间包括至少两个长定子段；

牵引供电***，每个所述牵引供电区间配置一个所述牵引供电***，用于沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电；

其中，所述长定子段110被供电时能与所述直线同步电机的次级发生作用力产生列车牵引力，驱动磁悬浮列车前进。

需要与转向架安装的仅有直线同步电机的次级，且仅需要安装在转向架的中部这一个位置，安装要求和安装的复杂性较低；与直线同步电机的次级相对应，直线同步电机的长定子就沿轨道铺设在两条轨条之间，长定子的安装位置也是一个，安装要求和安装的复杂性较低。顺次间隔排列的长定子段被划分为至少一个牵引供电区间，牵引供电区间包括至少两个长定子段，牵引供电***沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电。本申请实施例的磁悬浮列车的牵引***结构简单，对列车的转向架要求低，安装要求和安装的复杂性也较低。

用于磁悬浮列车的轨道很长的，长定子需要沿着整个轨道的长度铺设在两条轨条之间，因此，需要多个牵引供电***为列车供电，进而将长定子划分为多个顺次排列的牵引供电区间。本申请实施例的磁悬浮列车的牵引***，解决的是同一个牵引供电区间内的各个长定子段之间的牵引供电的技术问题。

具体的，牵引供电***设置在轨道旁。

实施中，所述牵引供电***具体用于在列车通过同一牵引供电区间内交替供电的两个长定子段的过程中，列车牵引力的实际值与匀速牵引力预设值的实际偏差率不超过预设范围；

其中，所述匀速牵引力预设值是列车保持匀速所需的牵引力预设值。

预设范围是能够进行设置的，通过预设范围的设置，能够保持列车牵引力的实际值变化不大，进而使得磁悬浮列车经过同一牵引供电区间内两个长定子段相邻位置时，磁悬浮列车的速度变化较小。

为了实现磁悬浮列车经过同一牵引供电区间内两个长定子段相邻位置时，磁悬浮列车的速度变化较小。牵引供电***需要具备如下特点。

实施中，如图1所示，所述牵引供电***包括：

两个牵引变流器210；

与所述长定子段一一对应连接的变流器控制开关220，各个所述变流器控制开关220交替与两个所述牵引变流器连接；

其中，所述变流器控制开关220用于控制所述变流器控制开关所连接的长定子段和牵引变流器210是否形成电路通路。

这样，某一长定子段是否与牵引变流器连接，必须要实现与该长定子段连接的变流器控制开关是处于接通状态。如果处于断开状态，则该长定子段不工作，没有通过供电电流；如果处于接通状态，该长定子段与一个牵引变流器处理接通状态，是否提供供电电流，取决于牵引变流器是否输出电流。同时，两个牵引变流器交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电，采用的是两步法牵引供电方式，需要的牵引变流器的数量较少。

实施中，如图1所示，所述牵引供电***还包括：

分区牵引控制单元230，与各个所述变流器控制开关220通信连接；

其中，所述分区牵引控制单元230用于负责接收列车控制***发出的控制指令，并根据控制指令控制所述变流器控制开关220的接通和断开。

这样，分区牵引控制单元实现了所述变流器控制开关的接通和断开的控制。

实施中，如图1所示，所述牵引供电***还包括：

与所述牵引变流器一一对应通信连接的变流器控制单元240；

其中，所述分区牵引控制单元230还用于向所述变流器控制单元240发送供电电流控制指令；所述变流器控制单元240用于在长定子段对应的变流器控制开关的接通的情况下，根据供电电流控制指令控制所述牵引变流器210输出的电流，作为所述长定子段的供电电流。

这样，分区牵引控制单元和变流器控制单元相互配合，实现了长定子段供电电流的控制。

图2为图1所示磁悬浮列车的牵引***沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电的电流变化示意图。

如图2所示，具体的，在列车达到第n个长定子段的预设启动位置时：

第n个长定子段保持按照匀速电流预设值供电，第n个长定子段为列车当前所在的长定子段，n是大于等于1的正整数；

所述分区牵引控制单元接通第n+1个长定子段连接的变流器控制开关，并向第n+1个长定子段对应连接的变流器控制单元发送电流上升指令；第n+1个长定子段连接的牵引变流器接收到电流上升指令启动，供电电流上升，且在列车开始进入第n+1个长定子段时，第n+1个长定子段连接的牵引变流器的供电电流达到所述匀速电流预设值；

其中，所述预设启动位置设置在当前长定子段中靠近尾部的位置，所述匀速电流预设值是所述匀速牵引力预设值对应的电流值，所述供电电流控制指令包括电流上升指令。

即列车的头车接近第n个长定子段的靠近尾部的位置即将开始进入第n+1个长定子段时，第n个长定子段继续按照匀速电流预设值供电，而在此时，第n+1个长定子段连接的牵引变流器接收到电流上升指令启动，供电电流上升，且在列车开始进入第n+1个长定子段时，第n+1个长定子段连接的牵引变流器的供电电流达到所述匀速电流预设值。这样，使得列车在第n个长定子段的预设启动位置之后到在列车开始进入第n+1个长定子段这个时间段，列车牵引力是第n个长定子段和第n+1个长定子段提供的牵引力叠加提供的，列车牵引力的变化较小。

具体的，在列车开始进入第n+1个长定子段时：

所述分区牵引控制单元向第n个长定子段对应连接的变流器控制单元发送电流下降指令，且第n个长定子段连接的牵引变流器接收到电流下降指令后，供电电流下降，且在列车完全进入第n+1个长定子段时，第n个长定子段连接的牵引变流器的供电电流下降至零；

第n+1个长定子段保持按照所述匀速电流预设值供电；

其中，所述供电电流控制指令包括电流下降指令。

这样，使得列车开始进入第n+1个长定子段之时到在列车完全进入第n+1个长定子段之前的这个时间段，列车牵引力是第n个长定子段和第n+1个长定子段提供的牵引力叠加提供的，列车牵引力的变化较小。

进一步的，所述分区牵引控制单元和所述变流器控制单元对所述牵引变流器的供电电流进行闭环控制。

为了实现闭环控制，需要为每个牵引变流器设置电流传感器，将根据电流传感器的电流值输入到所述分区牵引控制单元，以调整电流上升指令和电流下降指令中电流的数值。

实施中，所述长定子段的长度大于所述列车的长度。

这样，当列车仅在一个长定子段范围内行驶时，只需要将对这个长定子段进行供电即可；当列车经过两个相邻的长定子段的相邻的位置时，只需要对着两个长定子段进行供电，是牵引供电区间配置两个牵引供电***进行供电的较佳的实施方式。

实施中，如图1所示，所述牵引供电***还包括：

自所述牵引逆变器向外部电网接口顺次串联的牵引整流单元250和供电设备260；

其中，所述供电设备260用于将外部电网接口接入的交流高压电进行降压形成低压交流电；所述牵引整流单元250用于将接入的低压交流电形成低压直流电，提供给所述牵引变流器210。

牵引整流单元和供电设备实现了将外部电网接入的交流高压电进行降压整流形成低压交流电，提供给牵引变流器。

实施中，如图1所示，所述牵引控制***还包括供电控制单元270；

所述供电设备260包括串联的输入开关柜261和牵引变压器262；

所述供电控制单元270用于控制所述输入开关柜261的总开关，对供电设备260是否供电进行控制。

供电控制单元实现了对供电设备是否供电的控制。

实施中，如图1所示，所述牵引供电***还包括串联的制动斩波器281和制动电阻282，与所述牵引整流单元250形成回路；

所述供电控制单元270还用于在供电设备26供电的情况下，在列车进行电制动时接入所述制动电阻282进行制动，在列车牵引时断开所述制动电阻282。

这样，在供电设备进行供电的情况下，在列车进行电制动时接入所述制动电阻进行制动，此时牵引变流器不能进行供电，在列车进行牵引时断开制动电阻，此时，牵引变流器能够进行供电。

具体的，如图1所示，所述牵引供电***在牵引变电站内。

具体的，每个牵引变流器容量为4兆瓦(MVA)。

牵引变流器技术参数如下表1：

表1

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种磁悬浮列车的牵引***，其特征在于，包括：

直线同步电机，所述直线同步电机的次级设置在列车转向架的中部；所述直线同步电机的长定子沿轨道铺设在两条轨条之间，所述长定子由多个顺次间隔设置的长定子段形成；各个所述长定子段形成至少一个牵引供电区间，所述牵引供电区间包括至少两个长定子段；

牵引供电***，每个所述牵引供电区间配置一个所述牵引供电***，用于沿所述列车的前进方向交替为牵引供电区间内的各个长定子段供电；

其中，所述长定子段被供电时能与所述直线同步电机的次级发生作用力产生列车牵引力，驱动磁悬浮列车前进；

所述牵引供电***具体用于在列车通过同一牵引供电区间内交替供电的两个长定子段的过程中，列车牵引力的实际值与匀速牵引力预设值的实际偏差率不超过预设范围；

其中，所述匀速牵引力预设值是列车保持匀速所需的牵引力预设值；

所述牵引供电***包括：

两个牵引变流器；

与所述长定子段一一对应连接的变流器控制开关，各个所述变流器控制开关交替与两个所述牵引变流器连接；

其中，所述变流器控制开关用于控制所述变流器控制开关所连接的长定子段和牵引变流器是否形成电路通路；

所述牵引供电***还包括：

分区牵引控制单元，与各个所述变流器控制开关通信连接；

其中，所述分区牵引控制单元用于负责接收列车控制***发出的控制指令，并根据控制指令控制所述变流器控制开关的接通和断开；

所述牵引供电***还包括：

与所述牵引变流器一一对应通信连接的变流器控制单元；

其中，所述分区牵引控制单元还用于向所述变流器控制单元发送供电电流控制指令；所述变流器控制单元用于在长定子段对应的变流器控制开关的接通的情况下，根据供电电流控制指令控制所述牵引变流器输出的电流，作为所述长定子段的供电电流；

在列车达到第n个长定子段的预设启动位置时：

第n个长定子段保持按照匀速电流预设值供电，第n个长定子段为列车当前所在的长定子段，n是大于等于1的正整数；

所述分区牵引控制单元接通第n+1个长定子段连接的变流器控制开关，并向第n+1个长定子段对应连接的变流器控制单元发送电流上升指令；第n+1个长定子段连接的牵引变流器接收到电流上升指令启动，供电电流上升，且在列车开始进入第n+1个长定子段时，第n+1个长定子段连接的牵引变流器的供电电流达到所述匀速电流预设值；

其中，所述预设启动位置设置在当前长定子段中靠近尾部的位置，所述匀速电流预设值是所述匀速牵引力预设值对应的电流值，所述供电电流控制指令包括电流上升指令。

2.根据权利要求1所述的牵引***，其特征在于，在列车开始进入第n+1个长定子段时：

所述分区牵引控制单元向第n个长定子段对应连接的变流器控制单元发送电流下降指令，且第n个长定子段连接的牵引变流器接收到电流下降指令后，供电电流下降，且在列车完全进入第n+1个长定子段时，第n个长定子段连接的牵引变流器的供电电流下降至零；

第n+1个长定子段保持按照所述匀速电流预设值供电；

其中，所述供电电流控制指令包括电流下降指令。

3.根据权利要求2所述的牵引***，其特征在于，所述分区牵引控制单元和所述变流器控制单元对所述牵引变流器的供电电流进行闭环控制。

4.根据权利要求3所述的牵引***，其特征在于，所述长定子段的长度大于所述列车的长度。

5.根据权利要求4所述的牵引***，其特征在于，所述牵引供电***还包括：

自所述牵引逆变器向外部电网接口顺次串联的牵引整流单元和供电设备；

其中，所述供电设备用于将外部电网接口接入的交流高压电进行降压形成低压交流电；所述牵引整流单元用于将接入的低压交流电形成低压直流电，提供给所述牵引变流器。

6.根据权利要求5所述的牵引***，其特征在于，所述牵引供电***还包括供电控制单元；

所述供电设备包括串联的输入开关柜和牵引变压器；

所述供电控制单元用于控制所述输入开关柜的总开关，对所述供电设备是否供电进行控制。

7.根据权利要求6所述的牵引***，其特征在于，所述牵引供电***还包括串联的制动斩波器和制动电阻，与所述牵引整流单元形成回路；

所述供电控制单元还用于在供电设备供电的情况下，在列车进行电制动时接入所述制动电阻进行制动，在列车牵引时断开所述制动电阻。

8.一种轨道列车，其特征在于，包括权利要求1至7中任一所述的牵引***。

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