CN114633640A - 轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆 - Google Patents

轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轨道车辆技术领域，提供一种轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆。轨道车辆的动力切换***包括：变流器；三相不控整流模块包括共阳极和共阴极，共阳极分别与变流器及钢轨连接，共阴极与变流器连接；动力包与三相不控整流模块电连接；受电弓第一端用于与电网连接，第二端与共阴极连接；第一电压检测装置第一端与受电弓连接，第二端与共阳极连接；第二电压检测装置第一端与共阴极连接，第二端与共阳极连接。轨道车辆的动力切换***既能够选择动力包供电模式，又能够选择电网供电模式，可以完成对供电模式的切换。并且可通过检测相应的电压值确定是否可以进行供电模式切换，能够避免两种供电模式同时运行，避免发生安全事故。

Description

轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆。
背景技术
将动力包和电网作为动力源的双动力动车组既能在电气化铁路区段运用，也可在非电气铁路区段运用。基于此，提供一种能够对动力源进行切换的轨道车辆的动力切换***是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种轨道车辆的动力切换***、方法及轨道车辆，用以对动力源进行切换。
本发明一方面实施例提供一种轨道车辆的动力切换***，包括：
变流器；
三相不控整流模块，包括共阳极和共阴极，所述共阳极分别与所述变流器及钢轨连接，所述共阴极与所述变流器连接；
动力包，与所述三相不控整流模块电连接；
受电弓，第一端用于与电网连接，第二端与所述共阴极连接；
第一电压检测装置，第一端与所述受电弓连接，第二端与所述共阳极连接；
第二电压检测装置，第一端与所述共阴极连接，第二端与所述共阳极连接；
其中，在选择动力包供电时，在确定所述第一电压检测装置未检测到电压值且所述第二电压检测装置检测的电压值处于允许范围的条件下，通过所述动力包向所述变流器供电；
在选择电网供电时，在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值处于允许范围且所述第二电压检测装置未检测到电压值的条件下，通过电网向所述变流器供电。
根据本发明的一个实施例，还包括线路接触器、预充接触器和预充电阻；
其中，所述线路接触器设置于所述共阴极与所述变流器之间，所述预充接触器与所述预充电阻串联，且二者串联后与所述线路接触器并联。
根据本发明的一个实施例，还包括高速断路器，所述受电弓的第二端通过所述高速断路器与所述共阴极连接；
其中，所述高速断路器的第一端与所述受电弓的第二端连接，所述高速断路器的第二端与所述共阴极连接。
根据本发明的一个实施例，还包括第一隔离开关；
所述第一隔离开关设置于所述受电弓与所述高速断路器之间。
根据本发明的一个实施例，还包括接地线和第二隔离开关；
所述受电弓的第二端和所述共阴极均通过所述第二隔离开关与所述接地线连接。
根据本发明的一个实施例，还包括避雷器；
所述避雷器的第一端与所述受电弓的第二端连接，所述避雷器的第二端接地。
根据本发明的一个实施例，还包括保险丝；
所述保险丝设置于所述第一电压检测装置与所述高速断路器的第一端之间。
本发明另一方面实施例还提供一种动力切换方法，基于如上任一项所述的轨道车辆的动力切换***实施，在选择动力包供电时，包括：
使所述受电弓降弓；
启动所述动力包；
在确定所述第一电压检测装置未检测到电压值，并且所述第二电压检测装置检测的电压值处于允许范围时，闭合所述预充接触器；
在选择电网供电时，包括：
使所述动力包停机；
使所述受电弓升弓；
在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值处于允许范围内，并且所述第二电压检测装置未检测到电压值时，闭合所述高速断路器和所述预充接触器。
根据本发明的一个实施例，在选择动力包供电时，还包括：
在确定所述第一电压检测装置检测到电压时，发送同时供电报警；
和/或，在确定所述第二电压检测装置检测到的电压值未处于允许范围内时，发送动力包供电异常报警。
根据本发明的一个实施例，在选择电网供电时，还包括：
在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值未处于允许范围时，则检测所述高速断路器、所述预充接触器与所述线路接触器的闭合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开；
和/或，在确定所述第二电压检测装置检测到电压时，发送动力包异常供电报警。
根据本发明的一个实施例，在所述启动所述动力包之后，还包括：
检测所述高速断路器、所述预充接触器和所述线路接触器的开合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开。
本发明另一方面实施例还提供一种轨道车辆，包括如上任一项所述的轨道车辆的动力切换***，或者执行动力切换时，采用如上任一所述的轨道车辆的动力切换方法。
本发明实施例提供的轨道车辆的动力切换***，在选择动力包供电时，可以使受电弓降弓而与电网断开，然后启动动力包，并在确定第一电压检测装置未检测到电压值且第二电压检测装置检测的电压值处于允许范围时，通过动力包向变流器供电。在选择电网供电时，可以使动力包停机，然后使受电弓升弓，并在确定第一电压检测装置检测到的电压值处于允许范围且第二电压检测装置未检测到电压值时，通过电网向变流器供电。
如此设置，本发明实施例提供的轨道车辆的动力切换***既能够选择动力包供电模式，又能够选择电网供电模式，可以完成对供电模式的切换。并且可通过检测相应的电压值确定是否可以进行供电模式切换，能够避免两种供电模式同时运行，避免发生安全事故。
本发明实施例提供的动力切换方法，在进行供电模式切换过程中，通过检测相应的电压值确定是否可以进行供电模式切换，能够避免两种供电模式同时运行，避免发生安全事故。
进一步，在本发明提供的轨道车辆中，由于具备如上所述的轨道车辆的动力切换***，或者采用了如上所述的轨道车辆的动力切换方法，因此同样具备如上所述的所有优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一些实施例中的轨道车辆的动力切换***的结构示意图；
图2是本发明提供的一些实施例中的选择动力包供电模式的动作流程示意图；
图3是本发明提供的一些实施例中的选择电网供电模式的动作流程示意图；
图4是本发明提供的一些实施例中的动力切换方法的流程示意图；
图5是本发明提供的一些实施例中的选择动力包供电的流程示意图；
图6是本发明提供的一些实施例中的选择电网供电时的流程示意图；
附图标记：
1、三相不控整流模块；2、共阳极；3、共阴极；4、钢轨；5、线路接触器；6、预充接触器；7、预充电阻；8、动力包；9、受电弓；10、高速断路器；11、第一电压检测装置；12、第二电压检测装置；13、第一隔离开关；14、第二隔离开关；15、保险丝；16、避雷器；17、高压电气箱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。
参考图1-图6所示，描述本发明提供的实施例中的轨道车辆的动力切换***。
具体来说，轨道车辆的动力切换***包括变流器、三相不控整流模块1、动力包8、受电弓9、第一电压检测装置11和第二电压检测装置12。
其中，三相不控整流模块1的相关内容属于现有技术，关于其原理和结构不再赘述。三相不控整流模块1包括电源输入端、共阳极2和共阴极3。共阳极2和共阴极3均与变流器电连接，例如通过导线与变流器电连接。共阳极2还与钢轨4电连接，即钢轨4作为零电位点。
上述的变流器可以是主辅一体牵引变流器。
动力包8与三相不控整流模块的电源输入端电连接。动力包8通常包括发电机和内燃机。内燃机与发电机传动连接，以驱动发电机发电。发电机的电源输出端与三相不控整流模块1的电源输入端电连接。
受电弓9的第一端用于与电网连接，受电弓9的第二端与共阳极连接。
第一电压检测装置11的第一端与受电弓9连接，第一电压检测装置11的第二端与共阳极2连接。如图1所示，在受电弓9与电网连接时，则此第一电压检测装置11能够检测出电网的电压值。
第二电压检测装置12的第一端与共阴极3连接，第二电压检测装置12的第二端与共阳极2连接。当动力包8正常工作时，第二电压检测装置12能够检测出三相不控整流模块1输出的电压值。
可选地，第一电压检测装置11和第二电压检测装置12均可以是电压传感器。
本发明实施例提供的轨道车辆的动力切换***，在选择动力包供电时，可以使受电弓9降弓而与电网断开，然后启动动力包8，并在确定第一电压检测装置11未检测到电压值且第二电压检测装置12检测的电压值处于允许范围时，通过动力包8向变流器供电。在选择电网供电时，可以使动力包8停机，然后使受电弓9升弓，并在确定第一电压检测装置11检测到的电压值处于允许范围且第二电压检测装置12未检测到电压值时，通过电网向变流器供电。
如此设置，本发明实施例提供的轨道车辆的动力切换***既能够选择动力包供电模式，又能够选择电网供电模式，可以完成对供电模式的切换。并且可通过检测相应的电压值确定是否可以进行供电模式切换，能够避免两种供电模式同时运行，避免发生安全事故。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括线路接触器5、预充接触器6和预充电阻7。
线路接触器5设置于共阴极3与变流器之间，用于将共阴极3与变流器导通和断开。预充接触器6与预充电阻7串联，且二者串联后与线路接触器5并联。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括高速断路器。
受电弓的第二端通过高速断路器与共阴极连接。
其中，高速断路器的第一端与受电弓的第二端连接，高速断路器的第二端与共阴极连接。
具体地，在选择动力包供电时，可以使受电弓9降弓而与电网断开，然后启动动力包8，并在确定第一电压检测装置11未检测到电压值且第二电压检测装置12检测的电压值处于允许范围时，可以闭合预充接触器，使动力包与变流器导通，以使动力包8向变流器供电。
在选择电网供电时，可以使动力包8停机，然后使受电弓9升弓，并在确定第一电压检测装置11检测到的电压值处于允许范围且第二电压检测装置12未检测到电压值时，可以闭合高速断路器和预充接触器，使电网与变流器导通，以使电网向变流器供电。
在供电端，如电网或动力包8与变流器接通瞬间，电路中电流较大，若直接闭合线路接触器5，则可能烧毁电器元件。因此，可以先使预充接触器6闭合，此时，由于预充电阻7在回路中，可以分担电路中的电压，减小回路中的电流，避免电流过大烧毁元件。然后经过一段时间后，再闭合线路接触器5。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括第一隔离开关13。
第一隔离开关13设置于受电弓9与高速断路器10之间。在选择动力包供电时，高速断路器10断开后，可以将第一隔离开关13断开，以使第一电压检测装置11不会检测到电压值，从而可使动力包8正常启动。这样，即使受电弓9可能由于未与电网完全脱离或其他原因而带电，也不会造成双动力同时供电的问题，提高供电安全性以及提高了动力切换的效率。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括接地线和第二隔离开关14。
受电弓9的第二端和共阴极3均通过第二隔离开关14与接地线连接。如此设置，在检修或者维护的过程中，可以将第二隔离开关14打开，使设备接地，以保证施工者的人身安全。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括还包括保险丝15。
保险丝15设置于第一电压检测装置11与高速断路器10的第一端之间。通过设置保险丝15能够保障第一电压检测装置11的安全，避免第一电压检测装置11被烧毁。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括高压电气箱17。
三相不控整流模块1、高速断路器10、第一隔离开关13、第二隔离开关14及保险丝15均可以设置在高压电气箱17内，通过设置高压电气箱17以减少车体内安装座的设置数量并降低导线布线的难度，且能够提高设备检修的可操作性。
在本发明提供的一些实施例中，轨道车辆的动力切换***还包括避雷器16。
避雷器16的第一端与受电弓9的第二端连接，避雷器16的第二端接地。通过设置避雷器16能够避免车辆被雷击的问题。
当然，上述各个实施例中的各个部分可以进行组合。
例如，本发明提供的一些实施例中，一种轨道车辆的动力切换***，包括：三相不控整流模块1、预充电装置、动力包8、受电弓9、高速断路器10、第一电压检测装置11、第二电压检测装置12、第一隔离开关13、接地线、第二隔离开关14、避雷器16和保险丝15。
三相不控整流模块1包括电源输入端、共阳极2和共阴极3，共阳极2和共阴极3均与变流器连接，共阳极2与钢轨4连接。预充电装置包括线路接触器5、预充接触器6和预充电阻7，线路接触器5设置于共阴极3与变流器之间，预充接触器6与预充电阻7串联，且二者串联后与线路接触器5并联。动力包8与电源输入端电连接。受电弓9的第一端用于与电网连接，第二端与高速断路器10的第一端连接，高速断路器10的第二端与共阴极3连接。
第一电压检测装置11的第一端与高速断路器10的第一端连接，第二端与共阳极2连接。第二电压检测装置12的第一端与共阴极3连接，第二端与共阳极2连接。第一隔离开关13设置于受电弓9与高速断路器10之间。受电弓9的第二端和共阴极3均通过第二隔离开关14与接地线连接。避雷器16的第一端与受电弓9的第二端连接，避雷器16的第二端接地。保险丝15设置于第一电压检测装置11与高速断路器10的第一端之间。
参考图2-图6所示，本发明提供的实施例中还提供了一种动力切换方法。
具体来说，动力切换方法基于上述任一项的轨道车辆的动力切换***实施。动力切换方法包括步骤S100和步骤S200。此处需要说明的是，步骤S100和步骤S200的标号是为了便于叙述而定的，对于两个步骤的执行顺序并不做任何限定。
其中，步骤S100、选择动力包供电。当车辆运行至非电气铁路区段，可以由操作者，如司机触发相应的按钮或旋钮实施选择动力包供电。
选择动力包供电包括步骤S101、步骤S102及步骤S103。
步骤S101、使受电弓9降弓。
参考图2所示，进一步地，使受电弓9降弓可以包括：向受电弓9发送降弓信号，并在发送降弓信号一段时间之后，检测受电弓9是否到位，若检测到受电弓9未降弓到位，则发送未降弓到位报警，以提示操作人员，并同时再次发送降弓信号。若检测到受电弓9已降弓到位，则执行步骤S102。
如此，通过检测受电弓9的降弓状态，并根据受电弓9的降弓状态作为下一步是否运行的条件，能够有效地避免受电弓9与电网连接的同时动力包8进行供电的问题。
步骤S102、启动动力包8。即，启动内燃机，使内燃机驱动发电机发电。
进一步地，在启动动力包8之后，变流器端未检测到动力包允许负载接入指令时，还包括：
检测高速断路器10、预充接触器6和线路接触器5的开合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开。
通过检测高速断路器10的开合状态，并在高速断路器10处于闭合时，使高速断路器10断开，能够避免受电弓9降弓检测出现异常时与共阴极3连通。而将预充接触器6和线路接触器5断开，可以防止发动机运行不平稳时就与变流器导通。
步骤S103、在确定第一电压检测装置11未检测到电压值，并且第二电压检测装置12检测的电压值处于允许范围时，闭合预充接触器6。
在第一电压检测装置11未检测到电压值时，说明电网不会有电流导入至变流器，不会存在双动力同时供电的问题。而第二电压检测装置12检测的电压值处于允许范围内时，说明动力包8的运行平稳，动力包8允许负载接入，则闭合预充接触器6，使三相不控整流模块1与变流器导通，一定时间间隔后，可以闭合线路接触器5。变流器可按照电池包供电模式输出。
在本发明提供的一些实施例中，选择动力包供电还包括：在确定第一电压检测装置11检测到电压值时，发送同时供电报警。当第一电压检测装置11检测到电压值时，说明电网也能够与变流器导通，需要排查受电弓9状态以及高速断路器10的状态。
和/或，在确定第二电压检测装置12检测到的电压值未处于允许范围内时，发送动力包8供电异常报警。第二电压检测装置12检测到电压值未处于允许范围内，及时提示操作者检测动力包8的状态。
步骤S200、选择电网供电。当车辆运行至电气化铁路区段时，操作者，如司机可以通过触发相应的按钮或旋钮选择电网供电模式。
参考图6所示，选择电网供电包括步骤S201、步骤S202及步骤S203。
步骤S201、使动力包8停机。
参考图3所示，进一步地，使动力包8停机包括：向动力包8发送停机指令，并在发送停机指令后，检测动力包8是否停机。若动力包8未停机，则发送动力包8未停机报警，以提示操作者动力包未正常停机，并再次发送动力包8停机指令。若动力包8已停机，则执行步骤S202。
如此，通过检测动力包的运行状态，并根据动力包的运行状态作为下一步是否运行的条件，能够有效地避免动力包8与电网进行同时供电的问题。
步骤S202、使受电弓9升弓。即，驱动受电弓9升起与电网相抵，从而与电网导通。
步骤S203、在确定第一电压检测装置11检测到的电压值处于允许范围内，并且第二电压检测装置12未检测到电压值时，闭合高速断路器10和预充接触器6。
第一电压检测装置11检测到的电压值处于允许范围内时，说明受电弓9与电网已正常连接并导通，可以进行供电。第二电压检测装置12未检测到电压值，说明动力包8没有电流输出，所以不存在双动力同时供电的问题。闭合高速断路器10与预充接触器6，使电网与变流器导通，一段时间间隔后，可以闭合线路接触器5。变流器按照电网供电模式输出。
在本发明提供的一些实施例中，选择电网供电，还包括：
在确定第一电压检测装置11检测到的电压值未处于允许范围时，则检测高速断路器10、预充接触器6与线路接触器5的开合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开。在第一电压检测装置11检测到的电压值未处于允许范围时，说明此时不满足电网与变流器导通的条件，应当避免高速断路器10、预充接触器6和线路接触器5闭合，防止电网与变流器导通。
和/或，在确定第二电压检测装置12检测到电压时，发送动力包8异常供电报警。在第二电压检测装置12检测到电压值时，说明动力包8还能够进行供电，此时发送动力包8异常供电报警，以提示操作者检测动力包8运行状态。
本发明提供的实施例中还提供一种轨道车辆。
具体来说，轨道车辆包括了如上任一项的轨道车辆的动力切换***。或者执行动力切换时，采用如上任一项的轨道车辆的动力切换方法。
需要说明的是，轨道车辆包含了上述的轨道车辆的动力切换***也就包含了其所有优点，此处不再赘述。同时，若轨道车辆采用了上述的轨道车辆的动力切换方法，也就包含了其所有优点，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆的动力切换***，其特征在于，包括：
变流器；
三相不控整流模块，包括共阳极和共阴极，所述共阳极分别与所述变流器及钢轨连接，所述共阴极与所述变流器连接；
动力包，与所述三相不控整流模块电连接；
受电弓，第一端用于与电网连接，第二端与所述共阴极连接；
第一电压检测装置，第一端与所述受电弓连接，第二端与所述共阳极连接；
第二电压检测装置，第一端与所述共阴极连接，第二端与所述共阳极连接；
其中，在选择动力包供电时，在确定所述第一电压检测装置未检测到电压值且所述第二电压检测装置检测的电压值处于允许范围的条件下，通过所述动力包向所述变流器供电；
在选择电网供电时，在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值处于允许范围且所述第二电压检测装置未检测到电压值的条件下，通过电网向所述变流器供电。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆的动力切换***，其特征在于，还包括线路接触器、预充接触器和预充电阻；
其中，所述线路接触器设置于所述共阴极与所述变流器之间，所述预充接触器与所述预充电阻串联，且二者串联后与所述线路接触器并联。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆的动力切换***，其特征在于，还包括高速断路器，所述受电弓的第二端通过所述高速断路器与所述共阴极连接；
其中，所述高速断路器的第一端与所述受电弓的第二端连接，所述高速断路器的第二端与所述共阴极连接。
4.根据权利要求3所述的轨道车辆的动力切换***，其特征在于，还包括第一隔离开关；
所述第一隔离开关设置于所述受电弓与所述高速断路器之间。
5.根据权利要求3任一项所述的轨道车辆的动力切换***，其特征在于，还包括接地线和第二隔离开关；
所述受电弓的第二端和所述共阴极均通过所述第二隔离开关与所述接地线连接。
6.一种动力切换方法，其特征在于，基于如权利要求3-5任一项所述的轨道车辆的动力切换***实施，在选择动力包供电时，包括：
使所述受电弓降弓；
启动所述动力包；
在确定所述第一电压检测装置未检测到电压值，并且所述第二电压检测装置检测的电压值处于允许范围时，闭合所述预充接触器；
在选择电网供电时，包括：
使所述动力包停机；
使所述受电弓升弓；
在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值处于允许范围内，并且所述第二电压检测装置未检测到电压值时，闭合所述高速断路器和所述预充接触器。
7.根据权利要求6所述的动力切换方法，其特征在于，在选择动力包供电时，还包括：
在确定所述第一电压检测装置检测到电压时，发送同时供电报警；
和/或，在确定所述第二电压检测装置检测到的电压值未处于允许范围内时，发送动力包供电异常报警。
8.根据权利要求6所述的动力切换方法，其特征在于，在选择电网供电时，还包括：
在确定所述第一电压检测装置检测到的电压值未处于允许范围时，则检测所述高速断路器、所述预充接触器与所述线路接触器的闭合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开；
和/或，在确定所述第二电压检测装置检测到电压时，发送动力包异常供电报警。
9.根据权利要求6任一项所述的动力切换方法，其特征在于，在所述启动所述动力包之后，还包括：
检测所述高速断路器、所述预充接触器和所述线路接触器的开合状态，并将三者中处于闭合状态的均断开。
10.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的轨道车辆的动力切换***，或者执行动力切换时，采用如权利要求6至9任一所述的轨道车辆的动力切换方法。
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