基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统。
【背景技术】
[0002]目前电气化铁路采用的机车断电自动过分相存在的主要问题是:车载断电自动过分相存在司机劳动强度大、车载断路器动作频繁问题;机械开关式地面切换自动过分相装置在普速铁路上有应用，实现机车断路器不分闸过分相，交直机车一般都能适应，HXD3机车的兼容技术已解决，HXD其他型号机车适应性还待验证。由于机械开关式地面切换自动过分相装置切换时间不能适应CRH3型动车组控制特性，动车组过这种分相仍然分闸。
[0003]因此，国内高速铁路一直采用车载断电过分相方式，至目前尚无地面切换自动过分相装置。高速铁路动车组质量小速度快，允许铁路线路坡度大，重载铁路大部分在山区，个别区段线路坡也度大，由于电气化铁路供电系统在接触网必须设电分相。为了解决难以避免的大坡道设电分相带来的问题，克服机械开关难以满足切换电源速度慢的缺陷，急需开发一种能够快速切换的地面切换机车不分闸自动过分相的供电装置，提高自动过分相的适用性。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是提供一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统以电力电子开关快速切换技术为基础，结合电气化铁路本身技术特点，提出适应用电气化铁路快速切换的电力电子开关，实现电力电子开关为基础的地面自动过分相系统。
[0005]本发明采取技术方案是提供一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统设置在接触网CL中电分相中性区NZ，电力机车位于电分相中性区接触网与钢轨之间时，从接触网中性区获取电能，其中:该系统包括固态切换开关，过电压抑制装置RC，固态切换开关回路保护开关，机车位置检测装置，所述机车位置检测装置设置在钢轨上，过电压抑制装置设在中性区接触网与钢轨之间，固态切换开关及固态切换开关回路保护开关连通接触网中性区及相邻两侧接触网;通过导通固态切换开关将接触网CL中电分相中性区NZ始终保证带电，使电力机车从接触网通过时始终带着电压AB相。
[0006]本发明的有益效果是:该系统通过切换固态开关使接触网电分相中性区始终带27.5kV电压，消除了电分相对高速动车组、重载电力机车速度及运输能力等多重影响;进而解决由电分相带来的一系列问题，大大提高列车的运能，降低司机的劳动强度。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的地面自动过分相装置系统构成示意图。
[0008]图中:
[0009]K1、第一保护开关;K2、第二保护开关;K3、第三保护开关
[0010]K4、第四保护开关;F1、第一电力电子开关;F2、第二电力电子开关
【具体实施方式】
[0011]结合附图对本发明的基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统结构加以说明。
[0012]本发明的基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统设置在接触网CL中电分相中性区NZ，电力机车位于电分相中性区接触网与钢轨之间时，从接触网中性区获取电能，该系统包括固态切换开关，过电压抑制装置RC，固态切换开关回路保护开关，机车位置检测装置，所述机车位置检测装置设置在钢轨上，过电压抑制装置设在中性区接触网与钢轨之间，固态切换开关及固态切换开关回路保护开关连通接触网中性区及相邻两侧接触网；通过导通固态切换开关将接触网CL中电分相中性区NZ始终保证带电，使电力机车从接触网通过时始终带着电压AB相。
[0013]所述固态切换开关包括第一电力电子开关Fl、第二电力电子开关F2、第三保护开关K3、第四保护开关K4，固态切换开关回路保护开关包括第一保护开关Kl和第二保护开关K2，所述第一电力电子开关Fl与第三保护开关K3并联连接和第二电力电子开关F2与第四保护开关K4并联连接构成固态切换开关，为了使固态切换开关能够退出运行，在固态切换开关两端分别串联连接第一保护开关Kl和第二保护开关K2，构成固态开关切换回路。
[0014]所述过电压抑制装置包括有电阻R及电容C，过电压抑制装置RC的两端分别连接在接触网中性区NZ和钢轨，以使固态切换开关回路在切换过程中抑制过电压过电流。
[0015]所述机车位置检测装置在钢轨上采用计轴设备设置第一检测装置CG1、第二检测装置CG2、第三检测装置CG3三处机车位置检测。
[0016]通过该系统结构消除了电分相对高速动车组、重载电力机车速度及运输能力影响，降低了司机劳动强度。
[0017]为实现基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统其具体作法是:
[0018]通过电力电子技术将固态开关用于切换电分相两端电源在中性区内实现切换，使中性区始终带电。
[0019]通过设置在中性区的过电压过电流吸收装置，实现固态开关在中性区切换过程中得过电压过电流抑制。
[0020]本发明的固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统的原理:
[0021]如图1所示，正常运行时第一保护开关Kl和第二保护开关K2闭合，当机车从第一检测装置CGl向第三检测装置CG3运行时，位于第一检测装置CGl位置时，触发固态切换第一电力电子开关Fl，使其闭合，接触网CL电分相中性区NZ带电，机车到达第二检测装置CG2位置时，触发信号使固态切换开关Fl断开，固态切换第二电力电子开关F2闭合，使得分相区中性段电源切换到另一供电臂电源，当机车位于第三检测装置CG3时，触发信号断开第二电力电子开关F2，开关状态恢复到原有状态，机车可以不断车载断路器通过电分相区域。
[0022]固态切换的第一保护开关Kl?第四保护开关K4为保护电力电子开关。当电力电子开关出现问题时，采用第三保护开关K3、第四保护开关K4开关实现机车过分相过程切换，流经固态切换开关处的电流超过允许值时，打开第一保护开关Kl和第二保护开关K2，恢复此处的电分相设置。
[0023]中性区段的过电压过电流抑制装置RC主要作用是机车在位置第二检测装置CG2时，抑制固态切换第一电力电子开关Fl和第二电力电子开关F2在切换过程产生的过电压过电流问题。
【主权项】
1.一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统设置在接触网(CL)中电分相中性区(NZ)，电力机车位于电分相中性区接触网与钢轨之间时，从接触网中性区获取电能，其特征是:该系统包括固态切换开关，过电压抑制装置(RC)，固态切换开关回路保护开关，机车位置检测装置，所述机车位置检测装置设置在钢轨上，过电压抑制装置设在中性区接触网与钢轨之间，固态切换开关及固态切换开关回路保护开关连通接触网中性区及相邻两侧接触网;通过导通固态切换开关将接触网(CL)中电分相中性区(NZ)始终保证带电，使电力机车从接触网通过时始终带着电压(AB相)。2.如权利I所述的基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，其特征是:所述固态切换开关包括第一电力电子开关(Fl)、第二电力电子开关(F2)、第三保护开关(K3)、第四保护开关(K4)，固态切换开关回路保护开关包括第一保护开关(Kl)和第二保护开关(K2)，所述第一电力电子开关(Fl)与第三保护开关(K3)并联连接和第二电力电子开关(F2)与第四保护开关(K4)并联连接构成固态切换开关，为了使固态切换开关能够退出运行，在固态切换开关两端分别串联连接第一保护开关(Kl)和第二保护开关(K2)，构成固态开关切换回路。3.如权利I所述的基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，其特征是:所述过电压抑制装置包括有电阻(R)及电容(C)，过电压抑制装置(RC)的两端分别连接在接触网中性区(NZ)和钢轨，以使固态切换开关回路在切换过程中抑制过电压过电流。4.如权利I所述的基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，其特征是:所述机车位置检测装置在钢轨上采用计轴设备设置第一检测装置(CGl)、第二检测装置(CG2)、第三检测装置(CG3)三处机车位置检测。
【专利摘要】本发明提供一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统包括固态切换开关，过电压抑制装置，固态切换开关回路保护开关，机车位置检测装置，所述机车位置检测装置设置在钢轨上，过电压抑制装置设在中性区接触网与钢轨之间，固态切换开关及固态切换开关回路保护开关连通接触网中性区及相邻两侧接触网；通过导通固态切换开关将接触网中电分相中性区始终保证带电，使电力机车从接触网通过时始终带着电压AB相。有益效果是该系统通过切换固态开关使接触网电分相中性区始终带27.5kV电压，消除了电分相对高速动车组、重载电力机车速度及运输能力等多重影响；进而解决由电分相带来的一系列问题，大大提高列车的运能，降低司机的劳动强度。
【IPC分类】B60M3/04
【公开号】CN105644392
【申请号】
【发明人】杨振龙, 董志杰, 孙震洋, 刘新宇, 马志远, 杜瑞建, 邢晓乾, 尚国旭
【申请人】铁道第三勘察设计院集团有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月22日