一种轨道车辆高压设备箱的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆高压设备箱。

背景技术：

现代的轨道车辆是受电动力的驱动而运行的。轨道车辆从高压端将高压电传导给车内高压设备箱内的部件从而为轨道车辆牵引系统供电，而轨道车辆辅助系统则需要另外单独供电。此外，在电能传输过程中，当轨道车辆牵引系统中的主电路发生故障如主电路部件故障、网压或直流电压过低、直流侧电流过流、主电路短路或接地、IGBT元件故障、网络通信故障、DCU(DriveControlUnit)驱动控制单元故障、低压控制器失电等时，需要快速切断主电路，以实现主电路的故障保护，从而实现最大限度地减小损失。

因此，目前急需一种能够同时为轨道车辆牵引系统和轨道车辆辅助系统供电，且在主电路发生故障时迅速切断主电路的轨道车辆高压设备箱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够同时为轨道车辆牵引系统和轨道车辆辅助系统供电，且在主电路发生故障时迅速切断主电路以实现对主电路故障保护的轨道车辆高压设备箱。

为解决上述技术问题，实用新型采用如下所述的技术方案。该轨道车辆高压设备箱包括机箱及设置在所述机箱内的隔离接地开关、第一高速断路器、隔离二极管、第一熔断器、及第二熔断器；所述隔离接地开关的第一输入端连接高压端，所述隔离接地开关的第一输出端连接所述第一高速断路器的第一端，所述第一高速断路器的第二端连接第一牵引逆变器，所述隔离接地开关的第二输出端连接所述隔离二极管的第一端；所述隔离二极管的第二端同时连接所述第一熔断器的第一端以及所述第二熔断器的第一端；所述第一熔断器的第二端连接辅助逆变器；所述第二熔断器的第二端连接辅助高压母线；所述隔离接地开关的第一输入端可同时与所述第一输出端和所述第二输出端连通。

优选地，所述轨道车辆高压设备箱还包括固定设置在所述机箱外侧的入库插座，所述入库插座用于连接外接电源，所述入库插座连接所述隔离接地开关的第二输入端，所述隔离接地开关的第二输入端可与第二输出端连通。

优选地，所述隔离接地开关抵靠所述机箱的一侧箱体设置在所述机箱内，所述入库插座设置在所述隔离接地开关所抵靠的一侧箱体上。

优选地，所述机箱还包括与所述第一高速断路器并排设置的第二高速断路器，所述第二高速断路器连接在所述隔离接地开关的第一输出端和第二牵引逆变器之间。

优选地，所述机箱内还设置有低压控制器，所述低压控制器、所述第一高速断路器、所述第二高速断路器和所述隔离接地开关并排设置，所述第二高速断路器设置在所述第一高速断路器临近所述隔离接地开关的一侧，所述低压控制器与所述第二高速断路器相对并设置在所述第一高速断路器的另一侧，所述低压控制器与所述第一高速断路器之间设置有绝缘隔离板。

优选地，所述低压控制器包括并排固定的第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于控制所述第一高速断路器的开合状态，所述第二控制器用于控制所述第二高速断路器的开合状态。

优选地，所述机箱内还设置有散热器，所述隔离二极管贴装在所述散热器上后并设置在所述隔离接地开关和所述第二高速断路器之间。

优选地，所述第一熔断器和所述第二熔断器并排悬挂安装于所述隔离接地开关的上方。

优选地，所述机箱内位于所述隔离接地开关的上方设置有安装板，所述第一熔断器和所述第二熔断器与所述安装板呈45°夹角后固定在所述安装板上。

优选地，所述轨道车辆高压设备箱内还设置有与所述第一高速断路器、所述第二高速断路器、所述散热器、及所述隔离接地开关分别相匹配的滑条，所述滑条固定设置在所述机箱底部，所述第一高速断路器、所述第二高速断路器、所述散热器、及所述隔离接地开关可在对应的所述滑条上滑动以便于调整安装位置。

本实用新型的有益技术效果在于：该轨道车辆高压设备箱通过将隔离接地开关的第一输入端连接在高压端上，其第一输出端连接在第一高速断路器的一端，且第一高速断路器的另一端连接第一牵引逆变器，而隔离接地开关的第二输出端连接隔离二极管的一端，且隔离二极管的第二端同时连接第一熔断器第一端和第二熔断器的第二端，第一熔断器的第二端连接辅助逆变器，第二熔断器的第二端连接辅助高压母线，当需要为第一牵引逆变器、辅助逆变器、及辅助高压母线供给高压电时，隔离接地开关的第一输入端同时与第一输出端和所述第二输出端连通，以实现将从高压端接收的电能通过第一高速断路器供给轨道车辆牵引系统以及通过隔离二极管供给给轨道车辆辅助系统从而实现为轨道车辆牵引系统和轨道车辆辅助系统供电，且在主电路发生故障时通过第一高速断路器能够迅速切断主电路以实现对主电路故障保护的轨道车辆高压设备箱。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种轨道车辆高压设备箱的电路原理图；

图2是图1中隔离接地开关的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种轨道车辆高压设备箱的整体结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种另一角度的轨道车辆高压设备箱的整体结构示意图；

图5是图4中的局部放大示意图；

图6是本实用新型提供的一种轨道车辆高压设备箱的局部向视图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对实用新型做进一步的阐述。

参照图1至图6所示，该轨道车辆高压设备箱1应用于轨道车辆系统中。该轨道车辆高压设备箱1包括机箱10及设置在机箱10内的隔离接地开关20、第一高速断路器30、隔离二极管40、第一熔断器50、及第二熔断器60。该隔离接地开关20的第一输入端IN1连接高压端100，隔离接地开关20的第一输出端OUT1连接第一高速断路器30的第一端，第一高速断路器30的第二端连接第一牵引逆变器200。隔离接地开关20的第二输入端IN2连接隔离二极管40的第一端，隔离二极管40的第二端同时连接第一熔断器50的第一端以及第二熔断器60的第一端，第一熔断器50的第二端连接辅助逆变器300，第二熔断器60的第二端连接辅助高压母线400，当需要为第一牵引逆变器200、辅助逆变器300、及辅助高压母线400供给高压电时，隔离接地开关20的第一输入端IN1同时与第一输出端OUT1和所述第二输出端OUT2连通。

其中，隔离接地开关20用于实现隔离和接地功能。轨道车辆牵引系统主电路为图1中从隔离接地开关20至第一牵引逆变器200及第二牵引逆变器500之间的部分，轨道车辆辅助系统主电路为图1中从隔离接地开关20至辅助逆变器300及辅助高压母线400之间的部分。其中，在本实用新型实施例中，该高压端100优选为受电弓。当然还可以为与车辆轨道并列的第三轨，此处不作限定。当从高压端100接入的直流电经过隔离接地开关20后，经过第一高速断路器30流向第一牵引逆变器200以实现将直流电转换给交流电并提供给轨道车辆牵引系统以使车辆运行，以及经过隔离二极管40后分别经第一熔断器50流向辅助逆变器300、经第二熔断器60流向辅助高压母线400，从而实现为轨道车辆辅助系统供电如供车辆内照明或显示安全指示等。其中，隔离二极管40连接在隔离接地开关20与第一熔断器50和第二熔断器60之间，用于将轨道车辆牵引系统主电路和轨道车辆辅助系统主电路进行安全隔离，防止轨道车辆辅助系统主电路的电流流向轨道车辆牵引系统主电路。此外，在本实用新型实施例中，隔离二极管40两端还并联有相串联的电容41、电阻42，且电容41的第一端连接隔离二极管40的第一端，电容41的第二端连接电阻42的一端，电阻42的另一端连接隔离二极管40的第二端。藉由电容41、电阻42串联后与隔离二极管40相并联的设置，可以对流向轨道车辆辅助系统的电流进行滤波与缓冲作用。

本实用新型将从高压端100接收的电能通过第一高速断路器30供给给轨道车辆牵引系统以及通过隔离二极管40供给给轨道车辆辅助系统从而实现为轨道车辆牵引系统和轨道车辆辅助系统供电。此外，在轨道车辆牵引系统主电路发生故障时通过第一高速断路器30能够迅速切断主电路以实现对主电路故障保护。

优选地，轨道车辆高压设备箱1还包括固定设置在机箱10外侧的入库插座80，入库插座80用于连接外接电源，入库插座80连接隔离接地开关20的第二输入端IN2，当需要为辅助逆变器300、及辅助高压母线400供给外接电源时，隔离接地开关20的第二输入端IN2与第二输出端OUT2连通。

具体地，该入库插座80用于连接外接直流电源以用于在异常情况下为轨道车辆辅助系统供电。在本实用新型实施例中，该隔离接地开关20可为三位五极开关。

再次参照图1和图2，该隔离接地开关20内部包括四个联动的开关单元，每一个开关单元包括一个开关及可供开关切换的三个功能端。第一开关单元21内的第一开关S1的一端通过第一输入端IN1固定连接高压端100，第一开关S1的另一端可在功能端A1、B1、C1之间切换，且功能端A1连接第一输出端OUT1；第二开关单元22的第二开关S2的一端通过第二输出端OUT2固定连接隔离二极管40的第一端，第二开关S2的另一端可在功能端A2、B2、C2之间切换，且功能端C2连接第二输入端IN2；第三开关单元23的第三开关S3的一端接地，第三开关S3的另一端可在功能端A3、B3、C3之间切换；第四开关单元24的第四开关S4的一端连接第二熔断器60的第一端，第四开关S4的另一端可在功能端A4、B4、C4之间切换，且第一开关单元21的功能端A1电连接第二开关单元22的功能端A2，第二开关单元22的功能端C2同时电连接第三开关单元23的功能端B3和入库插座80，第四开关单元24的功能端A4和动能端C4同时电连接第一熔断器50的第一端。

在本实用新型实施例中，该隔离接地开关20上设置有“运行”、“入库”、及“接地”3个功能位置，并可通过手动在三个功能位置之间进行切换。当该隔离接地开关20切换至“运行”位置时，联动控制的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、及第四开关S4依次对应切换连接在功能端A1、功能端A2、功能端A3、及功能端A4，这时高压端经过第一开关S1和第一高速断路器30后连接第一牵引逆变器200，以及经过第二高速断路器70后连接第二牵引逆变器500，从而实现为轨道车辆牵引系统供电以使车辆运行。由于功能端A1与功能端A2电连接，故高压端100经过第一开关S1连接第二开关S2的A2端，并经过隔离二极管40和第一熔断器50连接辅助逆变器300，同时由于第四开关S4的功能端A4电性连接第一熔断器50的第一端，故高压端经过隔离二极管40、第四开关S4及第二熔断器60后连接辅助高压母线400，连接辅助逆变器300，从而实现同时为轨道车辆辅助系统供电以供车辆内照明或显示安全指示等使用，进而实现轨道车辆的可靠运行。

当该隔离接地开关20切换至“接地”位置时，联动控制的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、及第四开关S4依次对应切换连接在功能端B1、功能端B2、功能端B3、及功能端B4，这时第一开关S1的功能端B1接地，第二开关S2的功能端B2悬空，第三开关S3的功能端B3接地，同时如入库插座80通过第二开关S2和第三开关S3后接地，第四开关S4的功能端B4悬空，由于高压端100被隔离接地开关20阻断，此时轨道车辆处于不供电状态，而是实现轨道车辆和入库插座80的安全接地。

当该隔离接地开关20切换至“入库”位置时，联动控制的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、及第四开关S4依次对应切换连接在功能端C1、功能端C2、功能端C3、及功能端C4，这时第一开关S1的功能端C1悬空，第二开关S2的功能端C2连接入库插座80，第三开关S3的功能端C3悬空，第四开关S4的功能端C4连接第一熔断器50的第一端，这时高压端100被隔离接地开关20阻断，而入库插座80处的外接电源经过第二开关S2、隔离二极管40、以及第一熔断器50之后连接辅助逆变器300，同时，入库插座80处的外接电源经隔离二极管40、第四开关S4、及第二熔断器60之后连接辅助高压母线400，从而实现为轨道车辆辅助系统供电。因此，当轨道车辆牵引系统和道路车辆辅助系统失去高压电源无法启动时，可通过设置在机箱10外侧的的入库插座80连接外接电源来供给轨道车辆辅助系统以便为车辆内提供照明等，从而便于检查车辆故障等。

需要说明的是，入库插座80为悬挂固定在机箱10外侧以便于从机箱10外侧直接连接外接直流电源，该入库插座80可以通过螺钉固定安装在机箱10的箱体上。

优选地，隔离接地开关20抵靠机箱10的一侧箱体设置在机箱10内，入库插座80设置在隔离接地开关20所抵靠的一侧箱体上。

具体地，该轨道车辆高压设备箱1的机箱10上通常设置有门体11，通过该门体11一方面可以提升该轨道车辆高压设备箱1的IP防护等级，另一方面可以防止人员误碰，减少误操作带来的危险。为了便于维护人员实现对隔离接地开关20的切换操作及减少隔离接地开关20被误碰的风险，在本用新型实施例中，将隔离接地开关20抵靠机箱10的一侧箱体设置在机箱10内，且该入库插座80设置在隔离接地开关20所抵靠的一侧箱体上，从而减少隔离接地开关20与入库插座80的空间距离，进而减少隔离接地开关20与入库插座80之间的连接线材。

优选地，机箱10还包括与第一高速断路器30并排设置的第二高速断路器70，第二高速断路器70连接在隔离接地开关20的第一输出端OUT1和第二牵引逆变器500之间。

为了适应轨道车辆牵引系统中不同牵引力的供应，在本实用新型实施例中，该第二牵引逆变器500通过第二高速断路器70连接在隔离接地开关20的第一输出端OUT1。藉由第一牵引逆变器200和第二牵引逆变器500同时提供交流电给轨道车辆牵引系统以供车辆运行使用，从而满足轨道车辆牵引系统中较大牵引力的需求，便于轨道车辆提高载重量或提高运行速率等。

优选地，机箱10内还设置有低压控制器90，低压控制器90、第一高速断路器30、第二高速断路器70和隔离接地开关20并排设置，第二高速断路器70设置在第一高速断路器30临近隔离接地开关20的一侧，低压控制器90与第二高速断路器70相对并设置在第一高速断路器30的另一侧，低压控制器90与第一高速断路器30之间设置有绝缘隔离板(图中未显示)。

具体地，低压控制器90用于控制第一高速断路器30和第二高速断路器70的开合状态。该低压控制器90优选为110V低压控制电路。在本实用新型实施例中，机箱10内还设置有低压控制器90，低压控制器90、第一高速断路器30、第二高速断路器70和隔离接地开关20并排设置，低压控制器90和第二高速断路器70分别设置在第一高速断路器30的两侧，且第二高速断路器70设置在第一高速断路器30临近隔离接地开关20的一侧，即低压控制器90设置在第一高速断路器30远离隔离接地开关20的另一侧。该低压控制器90与隔离接地开关20分别设置在机箱10内的两端，第一高速断路器30和第二高速断路器70临近低压控制器90设置在低压控制器90与隔离接地开关20之间，且在低压控制器90与第一高速断路器30之间设置有绝缘隔离板。藉由此设置，一方面可以减少低压控制器90与第一高速断路器30及第二高速断路器70之间的空间距离，从而提高该轨道车辆高压设备箱1的紧凑性，进而减少设备重量；另一方面通过该绝缘隔离板的设置，可以实现空间上的高低压隔离，从而避免低压控制器90受到高压电路干扰，从而保证低压控制器90稳定工作。

优选地，低压控制器90包括并排固定的第一控制器91和第二控制器92，第一控制器91用于控制第一高速断路器30的开合状态，第二控制器92用于控制第二高速断路器70的开合状态。

为了实现对第一高速断路器30和第二高速断路器70的独立控制，该低压控制器90包括并排设置的第一控制器91和第二控制器92，该第一控制器91用于控制第一高速断路器30的开合状态，第二控制器92用于控制第二高速断路器70的开合状态，从而实现对第一高速断路器30和第二高速断路器70的单独控制。

优选地，机箱10内还设置有散热器43，隔离二极管40贴装在散热器43上后并设置在隔离接地开关20和第一高速断路器30之间。

具体地，为了满足隔离二极管40的散热要求，在本实用新型实施例中，轨道车辆高压设备箱1中还设置有散热器43，该隔离二极管40贴装在散热器43上以满足隔离二极管40的散热条件。在该隔离二极管40贴装在散热器43上后并设置在隔离接地开关20和第二高速断路器70之间。藉由该隔离二极管40的设置，可以实现轨道车辆牵引系统主电路与轨道车辆辅助系统主电路之间的安全隔离，防止轨道车辆辅助系统主电路的电流流向轨道车辆牵引系统主电路。

优选地，第一熔断器50和第二熔断器60并排悬挂安装于隔离接地开关20的上方。

为了便于第一熔断器50和第二熔断器60的快速安装、更换以及便于维护人员观察第一熔断器50和第二熔断器60中熔体的状态，在本实用新型实施例中，将第一熔断器50和第二熔断器60并排悬挂安装在隔离接地开关20上方。

优选地，机箱10内位于隔离接地开关20的上方设置有安装板12，第一熔断器50和第二熔断器60与安装板12呈45°夹角后固定在安装板12上。为了便于维护人员观察第一熔断器50和第二熔断器60中的熔体是否熔断以及更换熔体，参照图6，在本实用新型实施例中，在机箱10内位于隔离接地开关20上方的位置处设置有安装板12，该安装板12优选为铜板，并将第一熔断器50和第二熔断器60与安装板12形成45°夹角的角度固定在安装板12上从而便于更换熔体。

优选地，轨道车辆高压设备箱1内还设置有与第一高速断路器30、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20分别相匹配的滑条，滑条固定设置在机箱10底部，第一高速断路器30、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20可在对应的滑条上滑动以便于调整安装位置。

具体地，为了实现第一高速断路器30、第二高速断路器70、隔离二极管40、以及隔离接地开关20的便捷安装以及便于调整上述工作器件的位置，在本实用新型实施例中，在该轨道车辆高压设备箱1内还设置有与第一高速断路器30、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20相匹配的滑条，该滑条固定在机箱10底板上，以使第一高速断路器30、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20可在对应的滑条上进行滑动，并可调整低压控制器90、第一高速断路器30、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20在滑条上的安装位置，从而便于调整机箱10内各工作器件的布局及电性连接，且可通过螺钉进行快捷固定安装。参照图4，第一高速断路器30的局部放大图。第一高速断路器30的下方设置有两个并排的滑条31、32，该滑条31、32固定在机箱10底板，第一高速断路器30可沿滑条31、32移动，且可通过螺钉将第一高速断路器30固定在调整的位置上，从而实现第一高速断路器30的快速安装及位置调整。低压控制器90、第二高速断路器70、散热器43、及隔离接地开关20与各自对应的滑条的相互配合关系与第一高速断路器30与滑条31、32相同，此处不再赘述。

需要说明的是，该轨道车辆高压设备箱1内各工作器件的电性连接优选为通过紫铜铜排进行连接。藉由紫铜铜排代替传统线缆可使各工作器件之间走线简洁、美观。