一种列车蓄电池牵引系统、方法及列车与流程

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种列车蓄电池牵引系统、方法及列车。

背景技术：

现有技术中，地铁上包括110v蓄电池和220v蓄电池，分别从直流110v母线和直流220v母线上获取电能。其中110v蓄电池用于为地铁上的控制回路供电，例如照明系统、控制系统等，220v蓄电池用于为牵引电机提供电源。

但是，地铁在实际使用过程中，利用蓄电池牵引供电的几率很少，这样为每辆地铁配备220v蓄电池，既浪费硬件资源，又浪费电源能量，而且220v蓄电池质量比较大，体积也较大，放置在地铁上比较占用空间。

因此，现有技术中的地铁配备了两种不同规格的蓄电池，比较浪费资源，成本较高。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供了一种列车蓄电池牵引系统、方法及列车，能够节省硬件资源，降低所占空间，节省成本。

本发明提供了一种列车蓄电池牵引系统，所述系统包括：控制器、第一开关、第二开关、第一牵引变流器和第一110v蓄电池；

所述第一110v蓄电池通过所述第一开关连接直流110v母线；

所述第一110v蓄电池通过所述第二开关连接所述第一牵引变流器；

所述控制器，用于确定列车的第一受电弓升弓时，控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开；还用于确定所述第一受电弓降弓时，控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合。

可选的，所述控制器，还用于当所述第二开关闭合时，控制所述第一牵引变流器工作于逆变状态；

所述第一牵引变流器，用于将所述第一110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第一牵引电机。

可选的，所述系统还包括：第三开关、第四开关、第二牵引变流器和第二110v蓄电池；

所述第二110v蓄电池通过所述第三开关连接直流110v母线；

所述第二110v蓄电池通过所述第四开关连接所述第二牵引变流器；

所述控制器，用于确定列车的第二受电弓升弓时，控制所述第三开关闭合，所述第四开关断开；还用于确定所述第二受电弓降弓时，控制所述第三开关断开，所述第四开关闭合；

所述第一受电弓和第二受电弓在同一时刻仅其中一个升弓。

可选的，所述系统还包括：信号采集设备；

所述信号采集设备，用于判断所述第一受电弓和第二受电弓是否升弓，将所述第一受电弓和第二受电弓的升弓结果发送给所述控制器。

可选的，所述信号采集设备，用于在所述第一受电弓升弓时，将所述第一受电弓的id以及升弓有效标识发送给所述控制器；还用于在所述第二受电弓升弓时，将所述第二受电弓的id以及升弓有效标识发送给所述控制器。

可选的，所述有效标识为1。

可选的，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为断路器。

可选的，所述控制器为所述列车的控制计算机。

本申请实施例还提供了一种列车蓄电池牵引方法，所述方法应用于所述的列车蓄电池牵引系统，包括以下步骤：

确定列车的第一受电弓升弓时，控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开；确定所述第一受电弓降弓时，控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合。

本申请实施例还提供了一种列车，所述列车包括所述的列车蓄电池牵引系统；

所述列车利用直流110v母线为系统供电。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明提供的列车蓄电池牵引系统，利用第一110v蓄电池通过第一开关连接直流110v母线；所述第一110v蓄电池通过所述第二开关连接所述第一牵引变流器。当列车的第一受电弓升弓时，控制器控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开，此时第一110v蓄电池处于充电状态，第一牵引变流器未工作。当列车的第一受电弓降弓时，控制器控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合，此时第一110v蓄电池与第一牵引变流器电气连接，第一牵引变流器将第一110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第一牵引电机，即不再使用220v蓄电池为牵引电机供电。由于本发明系统中不包含直流220v母线与220v蓄电池，有效降低了列车牵引供电系统的复杂性，所以利用本发明能够提高了列车电气线路的使用效率，节省硬件资源与成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请提供的受电弓的示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种列车蓄电池牵引系统的示意图；

图3为本申请实施例二提供的另一种列车蓄电池牵引系统的示意图；

图3a为本申请实施例二提供的列车蓄电池牵引系统的具体连接方式的示意图；

图4为本申请实施例三提供的另一种列车蓄电池牵引系统的示意图；

图5为本申请实施例三提供的列车蓄电池牵引系统工作原理示意图

图6为本申请实施例四提供的列车蓄电池牵引方法的流程图；

图7为本申请实施例五提供的一种列车的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做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。

目前，为了提高交通的便利性，除了高铁和动车以外，城市的市内轨道交通还包括了包括地铁或城铁，本申请实施例将以上交通工具统称为列车，一般列车的车顶上会安装有受电弓以从接触线上获取电能。

参见图1，该图为本申请提供的受电弓的示意图。

如图1所示，其中接触线101(也可以是接触网)用于为列车提供电能，受电弓102用于从接触线101上获取电能。获取的电能用于为列车上的蓄电池充电，一般列车上包括110v蓄电池和220v蓄电池。其中110v蓄电池可用于为列车上的控制回路供电，例如照明系统、控制系统等，220v蓄电池用于为牵引电机提供电源。

但是，列车在实际使用过程中，利用蓄电池牵引供电的几率很少，这样为每辆列车配备220v蓄电池，既浪费硬件资源，又浪费电源能量，而且220v蓄电池质量比较大，体积也较大，放置在地铁上比较占用空间。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种列车蓄电池牵引系统、方法及列车，下面结合实施例具体说明。

实施例一：

本申请实施例提供了一种列车蓄电池牵引系统，下面结合附图具体说明。

参见图2，该图为本申请实施例一提供的一种列车蓄电池牵引系统。

所述系统包括：第一开关201、第二开关202、第一牵引变流器203、第一110v蓄电池204和控制器205。此外，第一牵引变流器203还与第一牵引电机206连接。

需要说明的是，本申请实施例中“第一”，“第二”只是为了方便解释说明，并无限定的作用。

所述第一开关201和第二开关202可以为断路器，用于控制所在电路的通断。

所述第一110v蓄电池204通过所述第一开关201连接直流110v母线。

所述第一110v蓄电池204通过所述第二开关202连接所述第一牵引变流器203。

所述控制器205，用于确定列车的第一受电弓升弓时，控制所述第一开关201闭合，所述第二开关202断开。

所述控制器205可以为所述列车的控制计算机。

此时列车的第一受电弓从直流110v母线获取电能为第一110v蓄电池204充电，第一110v蓄电池204与第一牵引变流器203电气隔离，即此时第一牵引变流器203不工作。

所述控制器205，还用于确定所述第一受电弓降弓时，控制所述第一开关201断开，所述第二开关202闭合。

此时列车的第一受电弓停止从直流110v母线获取电能，第一110v蓄电池204与第一牵引变流器203电气连接，即此时第一牵引变流器203开始工作。

所述控制器205，还用于当所述第二开关202闭合时，控制所述第一牵引变流器203工作于逆变状态。

所述第一牵引变流器203，用于将所述第一110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第一牵引电机206。

需要注意的是，所述第一开关201与所述第二开关202不能同时处于闭合状态，即第一受电弓升弓时，列车的第一牵引变流器203需处于电气隔离的状态。

本申请实施例提供的列车蓄电池牵引系统，利用第一110v蓄电池通过第一开关连接直流110v母线；所述第一110v蓄电池通过所述第二开关连接所述第一牵引变流器。当列车的第一受电弓升弓时，控制器控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开，此时第一110v蓄电池处于充电状态，第一牵引变流器未工作。当列车的第一受电弓降弓时，控制器控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合，此时第一110v蓄电池与第一牵引变流器电气连接，第一牵引变流器将第一110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第一牵引电机，即不再使用220v蓄电池为牵引电机供电。由于本实施例的系统中不包含直流220v母线与220v蓄电池，有效降低了列车牵引供电系统的复杂性，所以利用本发明能够提高了列车电气线路的使用效率，节省硬件资源与成本。

实施例二：

参见图3，该图为本申请实施例二提供的另一种列车蓄电池牵引系统的示意图。

还可以参见图3a，该图为本申请实施例二提供的列车蓄电池牵引系统的具体连接方式的示意图。

本申请实施例所述系统以实施例一所述系统为基础，还包括了备用部分：第三开关301、第四开关302、第二牵引变流器303和第二110v蓄电池304。此外，第二牵引变流器303还与第二牵引电机305连接。

需要说明的是，本申请实施例中“第三”，“第四”只是为了方便解释说明，并无限定的作用。

所述第三开关301和第四开关302可以为断路器，用于控制所在电路的通断。

所述第二110v蓄电池通过所述第三开关连接直流110v母线。

所述第二110v蓄电池通过所述第四开关连接所述第二牵引变流器。

所述控制器205，用于确定列车的第二受电弓升弓时，控制所述第三开关301闭合，所述第四开关302断开。

所述控制器205可以为所述列车的控制计算机。

此时列车的第二受电弓从直流110v母线获取电能为第二110v蓄电池304充电，第二110v蓄电池304与第二牵引变流器303电气隔离。

所述控制器205，还用于确定所述第二受电弓降弓时，控制所述第三开关301断开，所述第四开关302闭合。

此时列车的第二受电弓停止从直流110v母线获取电能，第二110v蓄电池304与第二牵引变流器303电气连接，即此时第二牵引变流器203开始工作。

所述控制器205，还用于当所述第四开关302闭合时，控制所述第二牵引变流器303工作于逆变状态。

所述第二牵引变流器303，用于将所述第二110v蓄电池304输出的直流电逆变为交流电提供给第二牵引电机305。

需要注意的是，所述第三开关301与所述第四开关302不能同时处于闭合状态，即第二受电弓升弓时，列车的第二牵引变流器303需处于电气隔离的状态。

需要注意的是，本申请实施例中，若第一受电弓和第二受电弓电气连接，则所述第一受电弓和第二受电弓在同一时刻仅其中一个升弓。

当所述列车蓄电池牵引系统应用于列车的同一节动力车厢时，一般列车不允许电气连接的双受电弓同时升弓，这是因为电气化线路的接触网为了减少电压降，维持较高的接触电压，每隔一定的距离会划分为一个区段，各个区段之间通过绝缘区互相绝缘，而列车本身是个导体，如果电气连接的双受电弓同时升弓，在经过绝缘区的时候就会导通两个区段，造成区段短路。

本申请实施例提供的列车蓄电池牵引系统由两套设备组成，在直流110v母线上增加了备用部分，包括了：第三开关、第四开关、第二牵引变流器和第二110v蓄电池。当列车的第二受电弓升弓时，控制器控制所述第三开关闭合，所述第四开关断开，此时第二110v蓄电池处于充电状态。当列车的第二受电弓降弓时，控制器控制所述第三开关断开，所述第四开关闭合，此时第二110v蓄电池与第二牵引变流器电气连接，第二牵引变流器将第二110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第二牵引电机。本申请实施例提供的系统具有冗余工作的能力，即若其中的一套设备出现故障时，可由控制器切换至另一套设备，进一步提高了列车蓄电池牵引系统的可靠性与安全性。

实施例三：

参见图4，该图为本申请实施例三提供的另一种列车蓄电池牵引系统的示意图。

本申请实施例所述系统在实施例三所述系统的基础上增加了信号采集设备401。

所述信号采集设备401，用于判断所述第一受电弓和第二受电弓是否升弓，并将所述第一受电弓和第二受电弓的升弓结果发送给所述控制器205。

所述控制器205可以为所述列车的控制计算机。

具体的，所述信号采集设备401，用于在所述第一受电弓升弓时，将所述第一受电弓的id以及升弓有效标识发送给所述控制器205；还用于在所述第二受电弓升弓时，将所述第二受电弓的id以及升弓有效标识发送给所述控制器205，此时两个受电弓对应于两套系统，电弓的id还可以用于区分哪一套系统在工作。

参见图5，该图为本申请实施例三提供的列车蓄电池牵引系统工作原理示意图。

下面以所述信号采集设备401的有效标识为1为例，具体说明所述系统的工作原理：

第一步：采集受电弓的受流状态。

所述信号采集设备401采集列车受电弓的受流状态，当列车的受电弓正常受流时，采集到的状态信号为1，当列车受电弓无法正常受流时，采集到的状态信号0。

信号采集设备401还会判断所述第一受电弓和第二受电弓是否升弓并采集已升弓的受电弓的id，信号采集设备401将所述id以及升弓有效标识发送给所述控制器205，以使控制器205根据所述id判断出哪一套系统在工作。

第二步：控制器指令判断。

下面以第一受电弓升弓为例进行说明。

当控制器205接收到的状态信号为1时，因为有效标识为1，判断出此时第一受电弓正常受流，控制器205指令判断结果如下：第一开关201闭合，第二开关202断开；

当控制器205接收到的状态信号为0时，判断出此时第一受电弓无法正常受流，控制器205指令判断结果如下：第一开关201断开，第二开关202闭合。

第三步：传输结果并执行。

控制器205将指令判断的结果传输给第一开关201和第二开关202。

当第一开关201闭合，第二开关202断开时，第一110v蓄电池204与直流110v母线电气连接，第一110v蓄电池204处于充电状态，第一110v蓄电池204与第一牵引变流器203电气隔离。

当第一开关201断开，第二开关202闭合时，第一110v蓄电池204处于放电状态，第一110v蓄电池204与直流110v母线电气隔离，第一110v蓄电池204与第一牵引变流器203电气连接。

完成第三步后返回执行第一步，进行循环工作。

第二受电弓工作时的工作原理类似，在此不再赘述。

需要注意的是，对于所述系统中两套设备的选择，还可以通人为配置的方法，即可通过控制器205选择受电弓的id以实现对受电弓的选择或切换。

本申请实施例详细介绍了信号采集设备与控制器的工作原理，利用包含有所述信号采集设备与控制器列车蓄电池牵引系统，有效降低了列车牵引供电系统的复杂性，提高了列车电气线路的使用效率，同时所述系统还可以具有冗余功能，即具有两套设备，通过信号采集设备和控制器可以实现两套设备间的切换工作，进一步提高了列车蓄电池牵引系统的可靠性与安全性。

实施例四：

基于上述实施例提供的列车蓄电池牵引系统，本申请实施例还提供了一种列车蓄电池牵引方法，下面结合附图具体说明。

参见图6，该图为本申请实施例四提供的列车蓄电池牵引方法的流程图。

所述方法包括如下步骤：

s601：确定列车的第一受电弓升弓时，控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开。

s602：确定所述第一受电弓降弓时，控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合。

本申请实施例提供的列车蓄电池牵引方法可以应用与上述实施例所述的系统中，当列车的第一受电弓升弓时，控制器控制所述第一开关闭合，所述第二开关断开，此时第一110v蓄电池处于充电状态，第一牵引变流器未工作。当列车的第一受电弓降弓时，控制器控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合，此时第一110v蓄电池与第一牵引变流器电气连接，第一牵引变流器将第一110v蓄电池输出的直流电逆变为交流电提供给第一牵引电机，即不再使用220v蓄电池为牵引电机供电。利用本方法，能够有效降低了列车牵引供电系统的复杂性，提高列车电气线路的使用效率，节省硬件资源与成本。

实施例五：

此外，基于上述实施例提供的列车蓄电池牵引系统，本申请实施例还提供了一种列车，所述列车上配置有上述列车蓄电池牵引系统，下面结合附图具体说明。

参见图7，该图为本申请实施例五提供的一种列车的示意图。

本实施例所述列车700上安装有列车蓄电池牵引系统701，图7所示的列车上只安装有一个受电弓，即安装的所述系统包含：第一开关、第二开关、第一牵引变流器、第一110v蓄电池和控制器。

所述列车还可以安装如实施例二或三任一项所述的系统，即列车上会安装有两个受电弓，两个受电弓分别对应于两套设备，本申请对此不作具体限定。

需要注意的是，此时所述列车利用110v母线为所述系统供电。

本申请实施例提供的列车，利用直流110v母线为列车蓄电池牵引系统供电，在所述系统中不包含直流220v母线与220v蓄电池，有效降低了列车牵引供电系统的复杂性，提高了列车电气线路的使用效率，节省硬件资源与成本，同时所述列车蓄电池牵引系统还可以具有冗余功能，即具有两套设备，分别对应于两个受电弓，当其中一套设备故障时，控制器可以控制切换到另一套设备继续工作，提高了列车蓄电池牵引系统的可靠性与安全性。

上述实施例中，对于各个实施例的描写都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。