一种自动配置供电制式的列车供电系统及方法与流程

本发明涉及列车供电技术领域，尤其涉及一种自动配置供电制式的列车供电系统及方法。

背景技术：

我国交流传动客运电力机车装有dc600v列车供电装置向旅客车辆提供dc600v电源，内燃客运机车采用内燃机车加发电车的方式向车辆提供3相ac380v电源。随着我国电气化率的逐渐提高，电力机车的配属量越来越大，需要现有的大功率交流传动客运电力机车既可以向车辆提供dc600v电源又可以提供3ac380v电源。

此外，随着国内生活水平提高，大量需要冷藏或冷冻的食品，通过海陆铁联运从世界各地通过海港、铁路和公里运输送到千家万户，由于冷藏集装箱在海运或公路运输时均采用ac380v制式，在公路运输时也需要此制式且需要高可靠性，以保证运输物品的安全。

为满足存量ac380v客车和增量冷链运输需要，dc600v与ac380v兼容输出方案不管从保持dc600v为主体的供电模式还是兼顾ac380v供电需求，以及机车供电功能的统一均为最佳选择。

目前，电力机车列车供电，通过机车装有dc600v列出额供电装置向旅客车辆提供dc600v电源，内燃客运机车采用内燃机车加发电车的方式向车辆提供3相ac380v电源。冷藏集装箱运输采用6个冷藏集装箱车辆配置一个发电机保车供电。随着节能、环保的要求，以及我国铁路电气化率的提高，内燃机车担当旅客列车牵引任务的应用数量逐渐在减少，而目前的客运电力机车都只配备dc600v列车供电装置，只能向旅客车辆提供dc600v电源供电，不能牵引原内燃机车牵引配置3ac380v电源的旅客车辆。这就造成目前配置3ac380v电源的旅客车辆将没有机车来进行牵引，造成很大的资源浪费。发电车由于政策规定已经停产，存量的发电车年代久远，火灾隐患突出，事故偶有发生。另外，牵引一节发电车或者机保车造成少牵引乘客或货运，运力浪费。

基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种自动配置供电制式的列车供电系统及方法，以解决现有技术的问题。

一方面，本发明实施例所公开的一种自动配置供电制式的列车供电系统，包括第一模式识别单元，第一信号反馈单元，第一列车供电模块，第二列车供电模块，第一列车供电总线，第一列车供电插座组件，其中，

所述第一列车供电模块通过第一接触器acmk连接所述第一列车供电总线，所述第二列车供电模块通过第一接触器dcmk连接所述第一列车供电总线；

所述第一列车供电总线通过第一列车供电插座组件向负载供电；

所述第一信号反馈单元将所述第一列车供电插座组件的连挂信息传递给所述第一模式识别单元，所述第一模式识别单元基于所述连挂信息控制所述第一接触器acmk和所述第一接触器dcmk。

进一步地，所述负载包括dc600v客运列车负载，ac380客运列车负载和冷藏集装箱负载。

进一步地，还包括第二模式识别单元，第二信号反馈单元，第二列车供电总线，第三列车供电模块，第四列车供电模块和第二列车供电插座组件，其中，

所述第三列车供电模块通过第二接触器acmk连接所述第二列车供电总线，所述第四列车供电模块通过第二接触器dcmk连接所述第二列车供电总线；

所述第二列车供电总线通过第二列车供电插座组件向负载供电；

所述第二信号反馈单元将所述第二列车供电插座组件的连挂信息传递给所述第二模式识别单元，所述第二模式识别单元基于所述连挂信息控制所述第二接触器acmk和所述第二接触器dcmk。

进一步地，所述第一列车供电模块和第三列车供电模块为ac380v供电，所述第二列车供电模块和所述第四列车供电模块为dc600v供电。

进一步地，所述第一列车供电模块或所述第三列车供电模块为冷藏集装箱负载供电；

所述第二列车供电模块和所述第四列车供电模块为dc600v客运列车负载供电；

所述第一列车供电模块和所述第三列车供电模块为ac380客运列车负载供电。

进一步地，所述第一列车供电总线和所述第二列车供电总线之间通过acmk冗余接触器连接。

另一方面，本发明实施例还公开了一种自动配置供电制式的列车供电方法，根据负载类别判断供电模式；

若负载为冷藏集装箱负载，则采用一个ac380v供电模块为负载供电。

进一步地，若负载为dc600v客运列车负载，则采用两个dc600v供电模块为负载供电；

若负载为ac380v客运列车负载，则采用两个ac380v供电模块为负载供电。

进一步地，若负载为冷藏集装箱负载，另外一个ac380v供电模块作为冗余供电模块。

进一步地，包括：

信号反馈单元将列车供电插座组件的连挂信息传递给模式识别单元，模式识别单元基于所述连挂信息判断供电制式，检查相应供电制式下的供电模块接地系统是否投入，

若接地系统未投入，则禁止输出；

若接地系统已投入，则判断供电插座是否有连接器接入，

若无连接器接入，则认为为空载状态，保持现有供电制式；

若有连接器接入，则判断是否为当前供电制式匹配的负载，

若是则保持现有供电制式，

若不是，则禁止输出并进行信息提示。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明实施例能自动识别车辆负载类别，根据负载种类，能自动配置输出电源制式，保证供电和负载匹配，保证供电安全，保证冷藏集装箱负载要求高，可靠性高的供电。采用检测连接状态的供电接触器，根据负载状态自动切换的安全接地装置，根据安全接地状态能自动切换的dc600供电模块和ac380v供电模块。通过完整的电路逻辑互锁结构实现兼容输出dc600v和3相ac380v的安全切换，同时设置了对应的接地保护装置保护线路应用安全和故障提示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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为本发明一实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电系统构成框图；

图2为本发明一实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电系统的系统功能实现逻辑图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1所示，本发明一些实施例公开了一种自动配置供电制式的列车供电系统，包括第一模式识别单元，第一信号反馈单元，第一列车供电模块，第二列车供电模块，第一列车供电总线，第一列车供电插座组件，其中，

所述第一列车供电模块通过第一接触器acmk连接所述第一列车供电总线，所述第二列车供电模块通过第一接触器dcmk连接所述第一列车供电总线；

所述第一列车供电总线通过第一列车供电插座组件向负载供电；

所述第一信号反馈单元将所述第一列车供电插座组件的连挂信息传递给所述第一模式识别单元，所述第一模式识别单元基于所述连挂信息控制所述第一接触器acmk和所述第一接触器dcmk。

本实施例通过第一信号反馈单元将第一列车供电插座组件的联挂信息传递给第一模式识别单元，从而实现对第一接触器acmk和第一接触器dcmk的控制，从而实现不同供电模块供电。实现了根据负载种类自动匹配输出电源制式，保证供电和负载匹配，保证供电安全。

本发明一些实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电系统，在上述实施例的基础上，所述负载包括dc600v客运列车负载，ac380客运列车负载和冷藏集装箱负载。从而实现三种负载及组合情况下的供电切换。

本发明一些实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电系统，在上述实施例的基础上，还包括第二模式识别单元，第二信号反馈单元，第二列车供电总线，第三列车供电模块，第四列车供电模块和第二列车供电插座组件，其中，

所述第三列车供电模块通过第二接触器acmk连接所述第二列车供电总线，所述第四列车供电模块通过第二接触器dcmk连接所述第二列车供电总线；

所述第二列车供电总线通过第二列车供电插座组件向负载供电；

所述第二信号反馈单元将所述第二列车供电插座组件的连挂信息传递给所述第二模式识别单元，所述第二模式识别单元基于所述连挂信息控制所述第二接触器acmk和所述第二接触器dcmk。

所述第一列车供电模块和第三列车供电模块为ac380v供电，所述第二列车供电模块和所述第四列车供电模块为dc600v供电。进一步地，所述第一列车供电模块或所述第三列车供电模块为冷藏集装箱负载供电；

所述第二列车供电模块和所述第四列车供电模块为dc600v客运列车负载供电；所述第一列车供电模块和所述第三列车供电模块为ac380客运列车负载供电。

本发明一些实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电系统，在上述实施例的基础上，所述第一列车供电总线和所述第二列车供电总线之间通过acmk冗余接触器连接。在冷藏集装箱负载模式下如果一个ac380v供电模块发生故障系统将自动启动另一个ac380v供电模块投入冗余接触器，启用另一个ac380v供电模块保证冷藏集装箱负载供电可靠性。

本发明实施例还公开了一种自动配置供电制式的列车供电方法，根据负载类别判断供电模式；若负载为冷藏集装箱负载，则采用一个ac380v供电模块为负载供电。

若负载为dc600v客运列车负载，则采用两个dc600v供电模块为负载供电；

若负载为ac380v客运列车负载，则采用两个ac380v供电模块为负载供电。

若负载为冷藏集装箱负载，另外一个ac380v供电模块作为冗余供电模块。

本发明一些实施例所公开的自动配置供电制式的列车供电方法，包括：

信号反馈单元将列车供电插座组件的连挂信息传递给模式识别单元，模式识别单元基于所述连挂信息判断供电制式，检查相应供电制式下的供电模块接地系统是否投入，

若接地系统未投入，则禁止输出；

若接地系统已投入，则判断供电插座是否有连接器接入，

若无连接器接入，则认为为空载状态，保持现有供电制式；

若有连接器接入，则判断是否为当前供电制式匹配的负载，

若是则保持现有供电制式，

若不是，则禁止输出并进行信息提示。

具体地，如图1所示的自动配置供电制式的列车供电系统，有两套独立的列车供电模块，每套供电模块有一个ac380v供电模块，有一个dc600v供电模块，模块通过接触器acmk或dcmk向列车供电总线供电，列供总线在不同负载和供电制式下复用。列供总线通过4个供电插座向负载供电，列供插座根据连挂负载状态，将连挂信息传递给模式识别单元。供电系统将会有三种负载情况：

dc600v客运列车负载；

ac380客运列车负载；

冷藏集装箱负载，自动设置供电制式。

dc600v客运列车负载时启动两个dc600v模块，闭合两个dcmk接触器，两个列供母线为负载提供dc600v；ac380v客运列车负载时启动两个ac380v模块，闭合两个acmk接触器，两个列供母线为负载提供ac380v；冷藏集装箱负载时启动一个ac380v模块，闭合1个acmk接触器，1个列供母线为负载提供ac380v。

系统根据供电插座反馈的负载信息，接地系统将需要工作的dc600v模块或ac380v模块设定为可靠接地，输出模块只有在接地系统可靠工作后才能正常工作，通过输出接触器acmk或dcmk向列车供电总线供电，保证供电系统安全。

在冷藏集装箱负载模式下如果一个ac380v供电模块发生故障系统将自动启动另一个ac380v供电模块投入冗余接触器，启用另一个ac380v供电模块保证冷藏集装箱负载供电可靠性。

系统根据供电插座反馈的负载信息在系统显示界面上进行信息提示。

如图2所示，自动配置供电制式的列车供电系统逻辑图，系统自动根据接入连接器的不同情况自动切换到对应的输出模式，同时系统显示界面报出对应的输出状况及故障状态。

系统根据连接负载类别，判断是dc600v客运列车负载时确定供电模式为dc600v，2个dc600v模块判断接地系统是否已经投入，若接地系统未投入则禁止输出。

若接地系统已投入，则判断供电插座是否有连接器接入，若无接入则认为空载状态，两个dc600v模块输入，两个列车供电母线输出dc600v。

若供电插座有连接器接入，则判断是否是dc600v连接器接入，若是则两个dc600v模块输入，两个列车供电母线输出dc600v。若不是则禁止输出并进行信息提示。

系统根据连接负载类别，若判断是ac380v客运列车或冷藏集装箱负载时确定供电模式为ac380v，2个ac380v模块判断接地系统是否已经投入，若接地系统未投入则禁止输出。

若接地系统已投入，则判断供电插座是否有连接器接入，若无接入则认为空载状态，两个ac380v模块输入，两个列车供电母线输出ac380v。

若供电插座有连接器接入，则判断是否是ac380v连接器接入，若不是则禁止输出并进行信息提示。

若两个母线供电插座均接入则两个ac380v模块输入，两个列车供电母线输出ac380v。若只有一个母线供电插座接入，则启动对应的一个ac380v模块给接入插座的母线供电。若对应的ac380v模块故障无法工作则启动另外一个ac380v模块同时闭合acmk冗余接触器继续给接入插座的母线供电。

本发明实施例所公开的一种自动配置供电制式的列车供电系统及方法，电气化区段运行的机车向客车直供电主要采取是dc600v供电制式，即机车提供dc600v电源、客车分散逆变为交流电的供电方式，客运电力机车基本都采用dc600v直供电方式。

铁路客车主要分为dc600v、ac380v两种供电制式，其中dc600v供电制式22182辆、占51％；ac380v供电制式21117辆、占49％。近一半的客车还是采用加挂发电车ac380v供电方式，随着电气化铁路开通、老旧发电车进入淘汰期，另外，特别是近年动车组大量上线而客车更新换代放缓，供电不匹配的矛盾日益突出。此外，机车同时要解决向冷藏集装箱平板车供电问题，冷链运输集装箱要通过海运、公路运输，其供电制式是通用性较强的工频ac380v，需要运输设备提供ac380v电源。

为满足存量ac380v客车和增量冷链运输需要，dc600v与ac380v兼容输出方案不管从保持dc600v为主体的供电模式还是兼顾ac380v供电需求，以及机车供电功能的统一均为最佳选择。

综上所述，本发明实施例提供的自动配置供电制式的列车供电系统及方法，根据负载情况自动识别车辆负载类别，根据负载种类，能自动配置输出电源制式，保证供电和负载匹配，保证供电安全，保证冷藏集装箱负载要求高可靠性的冗余性。完整的电路逻辑互锁结构实现兼容输出dc600v和3相ac380v的安全切换，同时设置了自动切换安全接地系统，保护线路应用安全和故障提示。自动识别故障，自动投入冗余系统保证冷藏集装箱负载要求，可靠性高。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。