一种自供电铁路平车、冷链运输设备以及铁路车辆编组的制作方法

1.本技术属于铁路平车技术领域，具体涉及一种自供电铁路平车、冷链运输设备以及铁路车辆编组。


背景技术：

2.随着智能技术、电信技术、远程监测以及可视化监控技术的发展应用，物流运输及设备呈现出了新的特点，特别是近两年兴起的公铁海(水)集装箱多式联运以及集装箱冷链运输，由于具有高效、快捷、低成本等优势，迅速获得广泛应用。
3.在冷链运输设备中还安装有用于制冷的动力机组，在其它铁路货运装备中还需要为其它电力负载供电，此类设备在应用的过程中均需要消耗电能。在我国，传统铁路平车一般由车体、转向架、制动装置、车钩缓冲装置组成，平车与其它铁路货车连挂编组时通过车钩连接，并通过气动管路连接实现车辆制动，整车不带电力及电气装置，最大限度保障铁路货运安全。
4.由于我国铁路货运平车均自身不具备发电功能，无法满足目前社会冷链运输及多式联运的需求。为开展机械冷藏箱铁路运输，专门改装研制bx1k型冷藏集装箱专用平车，加装了电力输送线路及电气传输线路，通过与铁路发电车编组运输，通过连接冷藏集装箱专用平车之间的电力输送线路及电气传输线路，并与铁路发电路连接，实现电力的输送与分配。
5.多辆冷藏集装箱铁路平车与铁路发电车进行编组，使运输准备时间大为延长，冷藏集装箱在堆场等待期间的费用及能耗大为增加。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种自供电铁路平车、冷链运输设备以及铁路车辆编组，用于集装箱多式联运以及冷链运输，为冷藏集装箱制冷机组等用电设施提供电能，实现冷藏集装箱单节运输。
7.实现本发明目的所采用的技术方案为，一种自供电铁路平车，包括车体以及安装于所述车体上的转向架、制动装置和车钩缓冲装置，所述车体上设置有自供电系统，所述自供电系统包括电池单元、供电单元、充电单元和监控单元，所述电池单元、所述供电单元、所述充电单元和所述监控单元分布式安装在所述车体上，并且通过电缆线电性连接；所述电池单元用于向用电负载供电，所述电池单元分别与所述供电单元和所述充电单元电性连接；所述供电单元包括电力插座和/或通讯插座，用于通过可插拔的导线线路连接所述用电负载；所述监控单元分别与所述电池单元、所述供电单元和所述充电单元电性连接，用于进行充电监控与供电监控。
8.可选的，所述供电单元包括至少2组插座组，每组所述插座组均包括一个所述电力插座和一个所述通讯插座，所述至少两组插座组分别设置于所述车体的1位端和2位端。
9.可选的，所述电池单元包括充电电池包；所述充电单元包括至少1个快充插座。
10.可选的，所述快充插座设置于所述车体的侧面。
11.可选的，所述充电单元包括2个所述快充插座，2个所述快充插座分别设置于所述车体的1位和4位。
12.可选的，所述监控单元包括监测控制器、电池管理系统和高压接线盒，所述电池管理系统与所述监测控制器和所述高压接线盒分别信息交互，所述高压接线盒与所述电池单元、所述电力插座和所述快充插座分别电性连接。
13.可选的，所述高压接线盒包括至少两个线路开关，所述线路开关的数量与所述电力插座和所述快充插座的数量之和相同，所述电力插座、所述快充插座分别通过对应的所述线路开关与所述监测控制器电性连接，以使所述监测控制器控制与未接负载的所述电力插座或未接充电插头的所述快充插座连接的所述线路开关处于断开状态，以及控制与连接负载的所述电力插座或连接充电插头的所述快充插座连接的所述线路开关处于闭合状态。
14.可选的，所述线路开关为直流接触器开关，所述直流接触器开关与所述监测控制器之间通过电缆线串联有中间继电器。
15.可选的，所述监测控制器还通过监控导线分别与所述电力插座和所述快充插座电性连接。
16.可选的，所述监控单元通过所述充电电池包供电，所述监控单元与所述充电电池包供电之间的供电线路上串联有直流变换器。
17.可选的，所述供电线路上串联有开关。
18.可选的，所述监控单元还包括定位模块和/或远程控制模块，所述定位模块用于实时定位所述自供电铁路平车的位置；所述远程控制模块用于实时监控所述自供电铁路平车的位置及运行状态，并且与铁路调度室无线通信。
19.基于同样的发明构思，本发明还对应提供一种冷链运输设备，包括上述自供电铁路平车以及1个以上冷藏集装箱，所述冷藏集装箱放置于所述车体上，并且所述冷藏集装箱通过电力/电气导线与所述供电单元连接。
20.基于同样的发明构思，本发明还对应提供一种铁路车辆编组，包括铁路发电车以及至少1辆上述自供电铁路平车。
21.由上述技术方案可知，本发明提供的自供电铁路平车，维持现有铁路平车整体结构不变，仍包括车体以及安装于车体上的转向架、制动装置和车钩缓冲装置，不同于现有技术的是，本发明的自供电铁路平车的车体上设置有自供电系统，自供电系统包括电池单元、供电单元、充电单元和监控单元，电池单元、供电单元、充电单元和监控单元分布式安装在车体上，并且通过电缆线电性连接。电池单元可存储电能，用于向该自供电铁路平车所运输的用电负载(例如冷藏集装箱)或者自身的用电负载供电；供电单元用于与运输的用电负载(例如冷藏集装箱)连接以传输电能或者传递监控信号，供电单元包括电力插座和/或通讯插座，用于通过可插拔的导线线路连接用电负载，实现铁路平车自供电系统与用电负载间的电力传输及信号交互；充电单元用于向电池单元充电，或者向该自供电铁路平车自身的用电负载供电；监控单元分别与电池单元、供电单元和充电单元电性连接，实现充电监控与供电监控。
22.本发明提供的自供电铁路平车应用于冷链运输时，该自供电铁路平车上可装载1个以上冷藏集装箱，冷藏集装箱放置于车体上，并且冷藏集装箱通过电缆线与供电单元连
接，电池单元通过供电单元向冷藏集装箱供电，由于增设了用于储存电能的电池单元以及用于连接的供电单元，使得该自供电铁路平车可单独向冷藏集装箱提供电能，从而实现冷藏集装箱单节运输，有效缩短物货发运准备时间，使集装箱运输灵活快捷，同时有效降低堆场费用及能耗。
23.本发明提供的自供电铁路平车应用于铁路车辆编组时，由于由于增设了用于储存电能的电池单元以及用于连接的供电单元，使得该自供电铁路平车可向冷藏集装箱或者车载远程监测设备等其它负载供电，使得集装箱多式联运及冷链运输方式更多样化。
附图说明
24.图1为本发明实施例1提供的自供电铁路平车的主视图；
25.图2为本发明实施例1提供的自供电铁路平车的附视图；
26.图3为本发明实施例1提供的自供电铁路平车中供电单元的布置结构示意图；
27.图4为本发明实施例1提供的自供电铁路平车中充电单元的布置结构示意图；
28.图5为本发明实施例1提供的自供电铁路平车的自供电系统的原理图；
29.图6为本发明实施例1提供的自供电铁路平车的自供电系统中高压接线盒的接线原理图；
30.图7为本发明实施例2提供的冷链运输设备的主视图；
31.图8为本发明实施例2提供的冷链运输设备的左视图。
32.附图标记说明：100
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自供电铁路平车，10
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车体，20
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转向架，30
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制动装置，40
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车钩缓冲装置，50
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自供电系统，51
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电池单元，52
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供电单元，53
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充电单元，54
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监控单元，55
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电缆线；200
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冷藏集装箱；300
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电力/电气导线。
33.1a
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电力插座(1位端)，1b
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通讯插座(1位端)，2a
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电力插座(2位端)，2b
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通讯插座(2位端)，1c
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快充插座(1位)，4c
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快充插座(4位)。
具体实施方式
34.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
35.为解决传统铁路货车无法供电问题，本发明提出一种带自供电装置的铁路平车，基本发明构思如下：
36.一种自供电铁路平车，包括车体以及安装于车体上的转向架、制动装置和车钩缓冲装置，车体上设置有自供电系统，自供电系统包括电池单元、供电单元、充电单元和监控单元，电池单元、供电单元、充电单元和监控单元分布式安装在车体上，并且通过电缆线电性连接；电池单元用于向用电负载供电，电池单元分别与供电单元和充电单元电性连接；供电单元包括电力插座和/或通讯插座，用于通过可插拔的导线线路连接用电负载；监控单元分别与电池单元、供电单元和充电单元电性连接，用于进行充电监控与供电监控。
37.本发明提供的自供电铁路平车中，电池单元可存储电能，用于向该自供电铁路平车所运输的用电负载(例如冷藏集装箱)或者自身的用电负载供电；供电单元用于与运输的用电负载(例如冷藏集装箱)连接以传输电能或者传递监控信号，供电单元包括电力插座和/或通讯插座，用于通过可插拔的导线线路连接用电负载，实现铁路平车自供电系统与用
电负载间的电力传输及信号交互；充电单元用于向电池单元充电，或者向该自供电铁路平车自身的用电负载供电；监控单元分别与电池单元、供电单元和充电单元电性连接，实现充电监控与供电监控。
38.本发明提供的自供电铁路平车可以向集装箱多式联运及冷链运输设备持续提供电能，从而能够解决传统铁路货车无法供电的技术问题。本发明提供的自供电铁路平车可应用于铁路冷藏集装箱制冷机组供电，以及车载远程监测设备等其它负载供电等领域。
39.下面结合具体实施方式对本发明的内容进行详细介绍：
40.实施例1：
41.本发明实施例提供一种自供电铁路平车100，维持现有铁路平车整体结构不变，具体结构如图1和图2所示，包括车体10以及安装于车体10上的转向架20、制动装置30和车钩缓冲装置40，其中车体10是承托货物的部分，支撑在转向架20上。转向架20包括两个以上的轮对组成，并安装弹簧及其他部件，组成一个独立结构的小车，转向架20设在车体10下部，是车辆的走行部分，承受车辆的重量并在钢轨上行驶。制动装置30的作用是保证高速运行的列车能减速，并在规定的距离内停车，制动装置30一般包括基础制动、风制动装置和手制动装置。车钩缓冲装置40由车钩及缓冲装置等部件组成，安装在车体10两端的中梁上，将机车车辆连挂在一起，成为一组列车，并传递牵引力，缓和各车辆之间的冲击。本发明并未对改变车体10以及转向架20、制动装置30和车钩缓冲装置40的结构，因此车体10以及转向架20、制动装置30和车钩缓冲装置40的更为详细的结构均可参照现有技术此处不做展开说明。
42.不同于现有技术的是，本发明的自供电铁路平车100的车体10上设置有自供电系统50，自供电系统50包括电池单元51、供电单元52、充电单元53和监控单元54，电池单元51、供电单元52、充电单元53和监控单元54分布式安装在车体10上，并且通过电缆线55电性连接。其中：电池单元51可存储电能，用于向该自供电铁路平车100所运输的用电负载(例如冷藏集装箱)或者自身的用电负载供电；供电单元52用于与运输的用电负载(例如冷藏集装箱)连接以传输电能或者传递监控信号，供电单元52包括电力插座1a/2a和/或通讯插座1b/2b，用于通过可插拔的导线线路连接用电负载200，实现铁路平车自供电系统50与用电负载间的电力传输及信号交互；充电单元53用于向电池单元51充电，或者向该自供电铁路平车100自身的用电负载供电；监控单元54分别与电池单元51、供电单元52和充电单元53电性连接，实现充电监控与供电监控。
43.电池单元51用于存储电能，以向该自供电铁路平车100所运输的用电负载(例如冷藏集装箱)或者自身的用电负载供电。电池单元51可采用蓄电池、氢燃料电池或者现有技术中的其他电池或者上述电池的组合。本实施例中，电池单元51包括充电电池包，充电电池包可反复充放电。
44.考虑到现有冷藏集装箱的通用尺寸为20英寸、40英寸和45英寸，通用铁路平车的尺寸能够同时装运两个20英寸集装箱，或者装运一个40/45英寸集装箱。为了适应于上述两种装运方式，参见图1和图2，本实施例中，供电单元52包括至少2组插座组，每组插座组均包括一个电力插座和一个通讯插座，至少两组插座组分别设置于车体10的1位端和2位端。其中最优选方案是供电单元52包括2个电力插座1a、2a和2个通讯插座1b、2b，如图3所示，在车体10的1位端和2位端分别设置1个电力插座1a/2a和1个通讯插座1b/2b，以使该自供电铁路
平车100可以同时连接两个用电负载200(冷藏集装箱)。
45.充电单元53用于向电池单元51充电，或者向该自供电铁路平车100自身的用电负载供电，也即，充电单元53可设置为向充电电池充电的插座，或者与铁路平车自身用电负载电性连接的插头。本实施例中充电单元53仅用于向电池单元51充电，充电单元53包括至少1个快充插座，该快充插座1c/4c采用向充电电池包充电的标准快充插座，为方便实施充电，快充插座设置于车体10的侧面。
46.由于铁路平车连挂后无法从车辆的一侧快速的移动到另一侧，因此在铁路平车自供电系统50的充电单元53中设有两个标准快充插座1c、4c，分别位于平车车体10的1位和4位，1位和4位位于车体10侧面的两个对角，如图4所示。当然在其他实施例中，也可将2个快充插座1c、4c分别设置于车体10的2位和2位。采用侧置且对角布置的布置结构，使得无论平车哪一侧靠近充电设施，都能快速连接电缆，进行充电作业。
47.监控单元54分别与充电电池包、电力插座1a/2a、通讯插座1b/2b和快充插座1c/4c电性连接，实现充电监控与供电监控。具体的，参见图5，本实施例中，监控单元54包括监测控制器、电池管理系统(以下简称bms)和高压接线盒，电池管理系统与监测控制器和高压接线盒分别信息交互，实现实时监测电池的状态，以及对充电、供电等作业进行控制的功能。高压接线盒与电池单元51、电力插座1a/2a和快充插座1c/4c分别电性连接，bms用于监测电池状态。监测控制器和bms可直接采用现有新能源车辆中的监测控制器和bms，具体内容此处不做展开说明。
48.参见图6，本实施例中，高压接线盒包括至少两个线路开关，线路开关的数量与电力插座1a/2a和快充插座1c/4c的数量之和相同，本实施例中共设置2个电力插座1a/2a和2个快充插座1c/4c，因此高压接线盒对应设置4个线路开关。电力插座1a/2a、快充插座1c/4c分别通过对应的线路开关与监测控制器电性连接，以使监测控制器控制与未接负载的电力插座1a/2a或未接充电插头的快充插座1c/4c连接的线路开关处于断开状态，以及控制与连接负载的电力插座1a/2a或连接充电插头的快充插座1c/4c连接的线路开关处于闭合状态。
49.线路开关可采用现有任一种电控开关，具体结构本发明不做限制。本实施例中，线路开关为直流接触器开关，直流接触器开关与监测控制器之间通过电缆线55串联有中间继电器。具体的，监测控制器通过设定的控制程序控制电流量小的中间继电器触点的开合，进而控制电流量大的直流接触器开关的开合，直流接触器开关与对应的电力插座1a/2a/快充插座1c/4c串联，用来接通和分断较大的电流信号。作为优选方案，监测控制器还通过监控导线分别与电力插座1a/2a和快充插座1c/4c电性连接，监测控制器接收监控导线传输的信号，可以电力插座1a/2a上是否连接负载，以及快充插座1c/4c上是否连接充电插头，进而判断电力插座1a/2a和快充插座1c/4c是否处于闲置状态。
50.为精简电路结构，本实施例中，监控单元54通过充电电池包供电，监控单元54与充电电池包供电之间的供电线路上串联有直流变换器(dc/dc)，通过直流变换器(dc/dc)调至设定输入压力后输入监测控制器。供电线路上串联有开关k，本实施例中开关k采用直流常闭开关，开关k处于常闭状态保证监测控制器长期处理通电状态，只有电气维修时处于开启状态。
51.在其他实施例中，监控单元54还包括定位模块和/或远程控制模块，定位模块用于实时定位自供电铁路平车100的位置；远程控制模块用于实时监控自供电铁路平车100的位
置及运行状态，并且与铁路调度室无线通信。定位模块、远程控制模块均与监测控制器电性连接。
52.由于充电电池包属于高压器件，相应的电力插座1a/2a、通讯插座1b/2b、快充插座1c/4c和高压接线盒均工作于高电压工况，在工作时线路存在热损耗，并且电力插座1a/2a、通讯插座1b/2b、快充插座1c/4c发生漏电时会伤害人体。
53.为实现安全运行，监测控制器通过线路开关独立控制各个电力插座1a/2a和各个快充插座1c/4c，保证充电、供电工作时的作业安全。参照图6，所有充电、供电电路上均设有开关元件(含直流接触器开关和中间继电器)，各开关元件集中安装在高压接线盒中，开关元件的控制部分(本实施例中为中间继电器)通过电缆线与监测控制器连接，监测控制器通过预先设定的程序控制开关元件的通断，进而控制铁路平车自供电系统的充电、供电工作。具体控制策略如下：
54.1、供电时的控制策略：
55.1.1当监控单元54通过接收信号检测到1位端电力插座1a与负载(冷藏箱)连接后，给“电力插座1a(1位端)”连接的供电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器发送控制指令，打开供电线路开关，给负载供电；此时电力插座2a(位端)连接的供电线路开关仍处于关闭状态，避免了与2位端连接的线路热损耗及2位端电力插座2a漏电伤人。
56.1.2同理，当监控单元54通过接收信号检测到2位端电力插座2a与负载(冷藏箱)连接后，给“电力插座2a(2位端)”连接的供电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器发送控制指令，打开供电线路开关，给负载供电；此时电力插座1a(1位端)连接的供电线路开关仍处于关闭状态，避免了与1位端连接的线路热损耗及1位端电力插座1a漏电伤人。
57.1.3当监控单元54通过接收信号检测到1位端、2位端的电力插座1a/2a同时与负载(冷藏箱)连接后，给“电力插座1a(1位端)”和“电力插座2a(2位端)”连接供电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器同时发送控制指令，打开供电线路开关，给负载供电。
58.1.4当监控单元54通过接收信号检测到1位端、2位端的电力插座1a/2a均没有与负载(冷藏箱)连接时，所有供电线路开关均处于关闭状态。
59.2、充电时的控制策略：
60.2.1当监控单元54通过接收信号检测到1位的快充插座1c与充电设备连接后，给“快充插座1c(1位)”连接的充电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器发送控制指令，打开充电线路开关，给锂电池充电；此时快充插座4c(4位)连接的充电线路开关仍处于关闭状态，避免了4位连接的线路热损耗及快充插座4c(4位)漏电伤人。
61.2.2当监控单元54通过接收信号检测到4位的快充插座4c与充电设备连接后，给“快充插座4c(4位)”连接的充电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器发送控制指令，打开充电线路开关，给锂电池充电；此时快充插座1c(1位)连接的充电线路开关仍处于关闭状态，避免了1位连接的线路热损耗及快充插座1c(1位)漏电伤人。
62.2.3当监控单元54通过接收信号检测到1位、4位的快充插座1c/4c均与充电设备连接后，给“快充插座4c(4位)”、“快充插座1c(1位)”连接的充电线路开关(直流接触器开关)的中间继电器发送控制指令，打开充电线路开关，给锂电池充电。
63.2.4当监控单元54通过接收信号检测到1位、4位的快充插座1c/4c均未与充电设备连接时，则所有充电开关均处于关闭状态。
64.此外，为保证铁路货物运输安全，作为优选方案，本发明的自供电铁路平车100中所有钢结构均采用加强防护设计，所有非金属材料均选用阻燃材料。
65.实施例2：
66.基于同样的发明构思，本实施例提供一种冷链运输设备，包括上述实施例1的自供电铁路平车100以及1个以上冷藏集装箱，参见图7和图8，冷藏集装箱200放置于车体10上，并且冷藏集装箱200通过电力/电气导线300与供电单元52连接。该自供电铁路平车100可以同时装运两个20英寸冷藏集装箱，或者装运一个40/45英寸冷藏集装箱。
67.以装运两个20英寸冷藏集装箱200为例，当用电负载(两个冷藏集装箱)放置平车上时，分别用带电力插头、通讯插头的电缆线(即电力/电气导线300)连接铁路平车的电力插座1a/2a、通讯插座1b/2b，以及用电负载上的电力插座及通讯插座，实现铁路平车自供电系统与用电负载间的电力传输及信号交互。
68.实施例3：
69.基于同样的发明构思，本实施例提供一种铁路车辆编组，包括铁路发电车以及至少1辆上述实施例1的自供电铁路平车100。
70.具体的，该铁路车辆编组可以由铁路发电车和若干铁路平车构成，若干铁路平车中某一辆或者某几辆为上述实施例1的自供电铁路平车100，剩余为普通铁路平车，由铁路发电车提供电能。当然，还可采用其他编组方式，例如将上述实施例1的自供电铁路平车100与铁路漏斗车、长大货物车等铁路货车进行编组等，具体编组方式此处不再一一列举。
71.总的来说，本发明的自供电铁路平车，将自供电系统安装在铁路平车上后，能够用于集装箱多式联运、冷链运输过程中，为冷藏集装箱制冷机组等用电设施独立供电，实现冷藏集装箱单节运输，有效缩短物货发运准备时间，使集装箱运输灵活快捷，同时有效降低堆场费用及能耗。
72.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
73.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。