一种列车激活控制电路及系统的制作方法

1.本发明属于电路技术领域，尤其涉及一种列车激活控制电路及系统。


背景技术：

2.车辆激活控制电路是动车组最关键的系统之一，通过此电路对蓄电池进行控制，激活后为车辆的各控制监控系统提供电源，因此该系统能否正常可靠运行，决定着动车组车辆能否正常启动与运行。
3.目前，行业内的车辆激活控制电路采用环路供电电路结构(参见授权公告号为cn104820378b的专利文献)，结构复杂，环路较长，增加了一倍的断点，因此可靠性有待提高；激活控制电路的控制条件存在欠缺，无相关的权限控制，任何人都可以进行车辆的激活操作，存在风险；断激活操作同样也未进行任何的条件限制，在任何工况下，都可以进行断电操作，包括人为断电操作或者由蓄电池欠压检测保护电路引起的断电操作，导致在不合适的场景(如在隧道，车辆在运行过程中)断电，造成乘客的恐慌。
4.在运营过程中或者库内调试时，车辆虽然设置了用于保护蓄电池的欠压检测电路，但欠压保护后需要再次激活时往往需要借助外部的充电机对蓄电池充电，达到一定的电压值后才能再次激活，升弓合主断，因此存在费时费力费财的问题。
5.随着车辆的自动化需求越来越高，车辆的无人值守和自动驾驶也日益提上日程，因此车辆激活控制电路需要解决人工激活的问题，解决远程控制车辆激活和断电的功能需求，满足自动驾驶的需求。
6.城际运营存在车辆编组的灵活调整，因此需要短编组车辆的重联运营，以满足短时高峰的客流，原有的车辆激活控制电路和系统无法在车辆重联后，同时激活两列或者更多编组的车辆，需分别激活每列车辆后再进行操作，导致车辆的操作比较复杂。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种列车激活控制电路及系统，以解决现有电路可靠性低、误操作或蓄电池低压导致在不合适场景断电问题、以及欠压保护后再次激活需要借助外部充电机对蓄电池充电问题。
8.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种列车激活控制电路，包括分别位于列车首尾两端的激活控制支路，每个所述激活控制支路均包括：列车激活开关模块、第一远程模块、第二远程模块、断激活继电器、激活继电器、远程断激活继电器、激活列车线和断激活列车线；所述激活列车线和断激活列车线贯穿整列车；
9.所述列车激活开关模块设于司机室内，且包括第一激活开关和第二激活开关，所述第一激活开关的激活端、所述第二激活开关的断激活端分别与电源正极相连，第一激活开关的动端与激活列车线相连，第二激活开关的动端与断激活列车线相连；所述第一远程模块的一端与电源正极相连，另一端与所述激活列车线相连；
10.所述激活列车线还与所述激活继电器的线圈的第一端相连，所述激活继电器的线
圈的第二端与电源负极相连；所述激活继电器的线圈的第一端还通过激活继电器的第一常开触点、断激活继电器的常闭触点与电源正极相连；
11.所述第二远程模块的一端与电源正极相连，另一端通过远程断激活继电器的线圈与电源负极相连；所述断激活列车线通过所述远程断激活继电器的常开触点与电源正极相连；所述断激活列车线还通过方向继电器、零速继电器、断激活继电器的线圈与电源负极相连；
12.所述第一远程模块和所述第二远程模块由远程控制中心控制。
13.进一步地，所述列车激活控制电路还包括重联状态继电器的常开触点，所述重联状态继电器的常开触点设于电源正极与第一激活开关的激活端之间。
14.进一步地，所述列车激活控制电路还包括紧急激活开关、第一欠压检测继电器、延时继电器以及低压检测继电器；所述第一欠压检测继电器的线圈的一端与电源正极相连，另一端与电源负极相连；所述第一欠压检测继电器的常开触点与所述延时继电器的线圈串联后再并联于所述第一欠压检测继电器的线圈两端；所述延时继电器的常闭触点的一端与电源负极相连，另一端与所述紧急激活开关的动端相连；所述紧急激活开关的off端通过低压检测继电器的线圈、零速继电器、方向继电器与电源正极相连；低压检测继电器的常开触点并联于远程断激活继电器的常开触点的两端；所述紧急激活开关设于司机室内。
15.进一步地，所述延时继电器的延时时间为30s，可根据实际需求对延时时间进行调整。
16.进一步地，所述列车激活控制电路还包括第二欠压检测继电器，所述第二欠压检测继电器的线圈一端与电源正极相连，另一端与电源负极相连；所述第二欠压检测继电器的常闭触点的一端与低压检测继电器的线圈相连，另一端与电源负极相连；所述第二欠压检测继电器的动作值小于第一欠压检测继电器的动作值，第二欠压检测继电器的恢复值小于第一欠压检测继电器的恢复值。
17.进一步地，所述列车激活控制电路还包括n个接触器和n个分级继电器，所述激活继电器还包括n个第二常开触点；n个所述分级继电器的线圈均由充电机控制单元和/或tcms系统控制，由一个接触器线圈、一个分级继电器的触点和一个第二常开触点构成负载分级控制支路，由所述负载分级控制支路对应的接触器触点控制不同级负载的投入。
18.进一步地，在所述电源与第一激活开关和第二激活开关之间设有断路器。
19.基于同一发明构思，本发明还提供一种列车激活控制系统，应用于多辆列车重联的控制系统，所述列车激活控制系统包括设于每一列车中的如上所述的列车激活控制电路。
20.有益效果
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.本发明所提供的一种列车激活控制电路及系统，既可以采用列车激活开关模块来进行列车激活/断激活的控制，又可以对列车激活/断激活进行远程控制；列车激活开关模块设于司机室，仅占有端的司机室能进行激活/断激活控制，对激活/断激活控制权限进行了限制，提高了安全性和可靠性；断激活控制时还需满足断激活条件(例如列车静止，方向在零位等)，避免了人为误操作导致在不合适的场景(例如列车运行时)断电而造成乘客恐慌；
23.在电源不亏电情况下，本发明可以实现远程激活/断激活控制，解决了远程控制列车激活/断激活的功能需求，能够满足自动驾驶需求；
24.本发明能够对电源进行一次欠压检测和二次欠压检测，且只有在占有时才能进行欠压检测；在欠压保护或亏电后可以通过紧急激活开关实现再次激活，满足再次升弓合主断的需求，避免了使用库用充电机对蓄电池电源充电，提升了车辆的可用性；列车可以长时间存放而不引起亏电，延长了维护周期，降低了维护成本；
25.本发明对常规负载的投切进行分级控制，在同等负载功率情况下，增加了蓄电池电源的供电时长；
26.本发明的电路结构更加简单、可靠，为采用脉冲信号控制的列车激活/断激活电路，采用激活/断激活列车线进行激活/断激活操作，可以兼容重联激活功能。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。
28.图1是本发明实施例中列车激活控制电路图；
29.图2是本发明实施例中带欠压检测功能的列车激活控制电路图。
具体实施方式
30.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动的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。
31.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
32.如图1所示，本发明实施例所提供的一种列车激活控制电路包括分别位于列车首尾两端的激活控制支路，每个激活控制支路均包括列车激活开关模块s10、第一远程模块d01、第二远程模块d02、断激活继电器、激活继电器、远程断激活继电器、激活列车线和断激活列车线；激活列车线和断激活列车线贯穿整列车。设置激活列车线和断激活列车线，其通过重联车钩可以进行外重联，可用于重联状态下的激活/断激活控制，列车激活/断激活控制采用的电信号均为脉冲信号。
33.由于列车两端的激活控制支路的电路结构相同，本实施例仅以其中一端为例进行描述，具体为：
34.列车激活开关模块s10设于司机室内，且包括第一激活开关s101和第二激活开关s102，第一激活开关s101的激活端、第二激活开关s102的断激活端分别与电源正极相连，第一激活开关s101的动端与激活列车线相连，第二激活开关s102的动端与断激活列车线相连；第一远程模块d01的一端与电源正极相连，另一端与激活列车线相连。激活列车线还与激活继电器的线圈k10的第一端相连，激活继电器的线圈k10的第二端与电源负极相连；激活继电器的线圈k10的第一端还通过激活继电器的第一常开触点k101、断激活继电器的常
闭触点k201与电源正极相连。第二远程模块d02的一端与电源正极相连，另一端通过远程断激活继电器的线圈k30与电源负极相连；断激活列车线通过远程断激活继电器的常开触点k301与电源正极相连；断激活列车线还通过方向继电器、零速继电器、断激活继电器的线圈k20与电源负极相连；第一远程模块d01和第二远程模块d02由远程控制中心控制。
35.列车激活时，如果断激活列车线上无断激活指令，则可以通过第一激活开关s101或第一远程模块d01两种方式来进行激活控制。
36.当通过第一激活开关s101进行列车激活时，司机控制第一激活开关s101打至激活端，此时形成的列车激活控制回路的控制逻辑为：电源正极
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》第一激活开关s101激活端
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》激活列车线得电
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》激活继电器的线圈k10得电
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》激活继电器的第一常开触点k101闭合、断激活继电器的常闭触点k201保持闭合(断激活列车线失电、断激活继电器的线圈k20失电)，通过电源、断激活继电器的常闭触点k201、激活继电器的第一常开触点k101供电，列车激活，通过激活继电器和断激活继电器的自保持电路可以使激活继电器的线圈k10保持得电，列车激活保持；当通过第一远程模块d01进行列车激活时，远程控制中心通过5g/4g/3g网络控制第一远程模块d01闭合，使激活列车线得电，进而使激活继电器的线圈k10得电，以实现列车激活。两种控制列车激活的方式均是通过在激活列车线上施加电压，使激活继电器线圈k10得电，从而激活列车。
37.列车断激活时，可以通过第二激活开关s102或第二远程模块d02两种方式来进行断激活控制，且需满足断激活条件，即满足方向继电器在零位、列车零速的条件。当通过第二激活开关s102进行列车断激活时，司机控制第二激活开关s102打至断激活端，此时形成的列车断激活控制回路的控制逻辑为：电源正极
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》第二激活开关s102断激活端
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》断激活列车线得电
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》满足断激活条件(方向继电器在零位、列车处于静止状态)
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》断激活继电器的线圈k20得电
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》断激活继电器的常闭触点k201断开
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》激活继电器的线圈k10失电，激活继电器的自保持电路断开，使激活继电器的线圈k10保持失电，列车断激活保持；当通过第二远程模块d02进行列车激活时，远程控制中心控制第二远程模块d02闭合，远程断激活继电器的线圈k30得电，远程断激活继电器的常开触点k301闭合，使断激活列车线得电，进而使断激活继电器的线圈k20得电，以实现列车断激活。
38.断激活条件还可以根据实际的应用工况进行扩充，例如列车在主断闭合高压投入时，列车发生火灾时不允许断激活等。
39.本发明电路结构更为简单、可靠，既可以采用列车激活开关模块s10来进行列车激活/断激活的控制，又可以对列车激活/断激活进行远程控制；列车激活开关模块s10设于司机室，仅占有端的司机室能进行激活/断激活控制，对激活/断激活控制权限进行了限制，提高了安全性和可靠性；断激活控制时还需满足断激活条件，避免了人为误操作导致在不合适的场景(例如列车运行时)断电。列车在未亏电情况下，通过远程控制中心向第一远程模块d01发送激活信号，远程控制列车激活；在列车回库后，通过远程控制中心向第二远程模块d02发送断激活信号，远程控制列车断激活，本发明可以实现远程激活/断激活控制，解决了远程控制列车激活/断激活的功能需求，能够满足自动驾驶需求。
40.在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，列车激活控制电路还包括紧急激活开关s20、第一欠压检测继电器、延时继电器以及低压检测继电器；第一欠压检测继电器的线圈k50的一端与电源正极相连，另一端与电源负极相连；第一欠压检测继电器的常开触点
k501与延时继电器的线圈k60串联后再并联于第一欠压检测继电器的线圈k50两端；延时继电器的常闭触点k601的一端与电源负极相连，另一端与紧急激活开关s20的动端相连；紧急激活开关s20的off端通过低压检测继电器的线圈k40、零速继电器、方向继电器与电源正极相连；低压检测继电器的常开触点k401并联于远程断激活继电器的常开触点k301的两端；紧急激活开关s20设于司机室内。
41.电源电压正常时，即电源电压大于第一欠压检测继电器的动作值，紧急激活开关s20处于off端(处于一级欠压保护)，第一欠压检测继电器的线圈k50得电，第一欠压检测继电器的常开触点k501闭合，延时继电器线圈k60得电，延时继电器的常闭触点k601断开，低压检测继电器的线圈k40失电，无法进行断激活控制；当第一欠压检测继电器检测到电源处于一级欠压状态时，即电源电压小于等于第一欠压检测继电器的动作值，紧急激活开关s20处于off端，第一欠压检测继电器的线圈k50失电，第一欠压检测继电器的常开触点k501断开，延时继电器的线圈k60失电，延时继电器的常闭触点k601闭合，在满足断激活条件时，低压检测继电器的线圈k40通过紧急激活开关s20和延时继电器的常闭触点k601得电，同时低压检测继电器的常开触点k401闭合，断激活列车线得电，在断激活列车线上发送断激活指令，实现列车断激活控制，蓄电池电源将停止输出，保证列车再激活的能力。当检测到电源处于一级欠压状态时，延时继电器线圈k60失电，此时在hmi上提示司机列车已经发生欠压，列车通过延时继电器延时一定时间后给司机进行处理，本实施例中，延时继电器的延时时间为30s。
42.控制紧急激活开关s20打至on位，低压检测继电器的线圈k40无法通过紧急激活开关s20和延时继电器的常闭触点k601得电，即旁路掉一级欠压检测功能，低压检测继电器的线圈k40失电，无法向断激活列车线加压，列车可以再次激活，满足再次升弓合主断的需求，避免了使用库用充电机对蓄电池电源充电，提升了车辆的可用性。
43.在本发明的一种具体实施方式中，列车激活控制电路还包括第二欠压检测继电器，第二欠压检测继电器的线圈k70一端与电源正极相连，另一端与电源负极相连；第二欠压检测继电器的常闭触点k701的一端与低压检测继电器的线圈k40相连，另一端与电源负极相连；第二欠压检测继电器的动作值小于第一欠压检测继电器的动作值，第二欠压检测继电器的恢复值小于第一欠压检测继电器的恢复值。
44.继电器的动作值是指继电器从释放状态到达动作状态(或初始状态改变为最终状态)所需要输入激励量的最小(或最大)值，继电器的恢复值是指继电器从动作状态恢复到释放状态(或由最终状态改变为初始状态)所需要输入激励量的最大(或最小)值。
45.当紧急激活开关s20处于off位时，由于第一欠压检测继电器的动作值大于第二欠压检测继电器的动作值，因此，低压检测继电器的线圈k40优先通过紧急激活开关s20和延时继电器常闭触点k601得电，仅通过第一欠压检测继电器实现欠压检测功能，此时第二欠压检测继电器无法实现欠压检测功能。
46.当紧急激活开关s20处于on位(处于二级欠压保护)时，第一欠压检测继电器的欠压检测功能被旁路掉，当第二欠压检测继电器的动作值＜电源电压＜第一欠压检测继电器的动作值时，第二欠压检测继电器的线圈k70得电，第二欠压检测继电器的常闭触点k701断开，低压检测继电器的线圈k40失电，无法向断激活列车线加压，列车可以再次激活，满足再次升弓合主断的需求，避免了使用库用充电机对蓄电池电源充电，提升了车辆的可用性；当
第二欠压检测继电器检测到电源处于二级欠压状态时，即电源电压小于等于第二欠压检测继电器的动作值，第二欠压检测继电器的线圈k70失电，第二欠压检测继电器的常闭触点k701闭合，在满足断激活条件时，低压检测继电器的线圈k40通过第二欠压检测继电器的常闭触点k701得电，同时低压检测继电器的常开触点k401闭合，断激活列车线得电，在断激活列车线上发送断激活指令，实现列车断激活控制(蓄电池电源将停止输出，保证列车再激活的能力)，避免了列车再次激活后，不及时升弓合主断对蓄电池电源充电而导致蓄电池电源持续放电造成的损坏，保护了蓄电池电源。
47.本发明设置两级欠压检测继电器，即第一欠压检测继电器和第二欠压检测继电器，可以根据整车的电源电压设置第一欠压检测继电器和第二欠压检测继电器的动作值和恢复值。控制低压检测继电器的线圈k40的负极是通过紧急激活开关s20和延时继电器的常闭触点k601得电还是通过第二欠压检测继电器的常闭触点k701得电，来实现断激活控制，新增了一种断激活控制方式。
48.在本发明的一种具体实施方式中，列车激活控制电路还包括2个接触器和2个分级继电器，激活继电器还包括2个第二常开触点k102/k103。2个接触器分别为第一接触器和第二接触器，2个分级继电器分别为第一分级继电器和第二分级继电器；第一分级继电器和第二分级继电器的线圈k01/k02均由充电机控制单元和/或tcms系统控制，由第一接触器线圈km01、第一分级继电器的触点k011和激活继电器的第二常开触点k102构成第一负载分级控制支路，由第二接触器线圈km02、第二分级继电器的触点k021和激活继电器的第二常开触点k103构成第二负载分级控制支路，由第一负载分级控制支路中的第一接触器触点控制一级负载的投入，由第二负载分级控制支路中的第二接触器触点控制二级负载的投入。
49.第一分级继电器、第二分级继电器由充电机控制单元和tcms系统控制，提高了冗余性，当充电机控制单元故障时，tcms可由对一级负载、二级负载进行投切的控制。根据如下负载投切控制逻辑，实现了负载分级控制，在同等负载功率情况下，增加了蓄电池电源的供电时长：
50.一级负载：列车激活后，第一接触器的触点闭合，蓄电池电源通过第一接触器的触点向一级负载进行供电。当升弓合主断后、辅助逆变器开始工作，充电机也开始工作，一级负载经由充电机直接加压；当列车所有充电机停止工作后，列车进入紧急供电模式，由欠压检测继电器进行蓄电池电源电压的检测保护。
51.二级负载：列车激活后，当升弓合主断后、辅助逆变器开始工作，充电机也开始工作，第二接触器的触点才闭合，通过第二接触器的触点向二级负载进行供电，二级负载经由充电机直接加压。当列车所有充电机停止工作后，列车进入紧急供电模式，5min后自动切除二级负载供电列车线上的负载。
52.本实施例的电源电压等级为110v，也可以采用48v、24v等符合标准要求的电压等级，两级欠压检测继电器的动作值和恢复值可以根据需要进行设置与调整。
53.本发明列车激活功能的供电由蓄电池电源实现，列车通过列车激活开关模块s10发送激活或断激活命令，控制列车的激活或断激活信号。列车激活时，给出激活命令，激活继电器线圈k10得电，在第一欠压检测继电器的线圈k50得电时(未欠压)，第一接触器和第二接触器线圈km01/km02得电，并达到自保持。列车给永久负载、一级负载和二级负载供电。断激活时，给出断激活命令，断激活继电器线圈k20得电，激活继电器的线圈k10失电，第一
接触器和第二接触器km01/km02同时失电，列车仅为永久负载供电。蓄电池电源激活需要在主控钥匙的司机室进行激活，重联时仅主控车才可以激活。
54.在本发明的一种具体实施方式中，在电源与第一激活开关s101和第二激活开关s102之间设有断路器f101。
55.在本发明的一种具体实施方式中，列车激活控制电路还包括重联状态继电器的常开触点k801，重联状态继电器的常开触点k801设于电源正极与第一激活开关s101的激活端之间。
56.当多节车通过重联车钩进行外重联时，各节车的激活列车线连通、断激活列车线连通，控制中间车的重联状态继电器的常开触点k801断开，仅主控车才可以进行激活控制，提高了安全性。
57.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种列车激活控制系统，应用于多辆列车重联的控制系统，列车激活控制系统包括设于每一列车中的如上所述的列车激活控制电路。
58.其中，列车激活控制电路的具体电路结构可参照上述实施例的描述，在此不再赘述，但需要说明的是，本实施例中的列车激活控制电路包含重联状态继电器及其常开触点。
59.为了清楚地说明重联后的列车的激活控制电路及操作过程，本实施例仅以2辆列车重联为例进行说明，当更多辆列车重联时的列车激活控制电路及操作过程类似，本技术在此不再一一详述。
60.当2辆列车重联时，每辆列车的首尾两端均设有激活控制支路，当通过重联车钩将2辆列车重联后，激活列车线和断激活列车线均贯穿重联后的整列车。当其中一辆列车(例如第1辆列车)作为主控车时，控制另一辆列车(例如第2辆列车)的重联状态继电器的常开触点断开，控制主控车的重联状态继电器的常开触点闭合，仅主控车可以进行激活控制，无需重复激活操作。
61.重联列车激活时，司机控制主控车内的第一激活开关s101打至激活端，此时形成的列车激活控制回路的控制逻辑为：蓄电池电源正极
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》主控车内的重联状态继电器的常开触点
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》主控车内的第一激活开关s101激活端
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》主控车内的激活列车线得电(进而另一辆列车的激活列车线得电)
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》2辆列车内的激活继电器的线圈k10均得电
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》2辆列车内的激活继电器的第一常开触点k101闭合、断激活继电器的常闭触点k201保持闭合，通过蓄电池电源、断激活继电器的常闭触点k201、激活继电器的第一常开触点k101供电，重联列车激活，通过激活继电器和断激活继电器的自保持电路可以使激活继电器的线圈k10保持得电，重联列车激活保持。
62.重联列车断激活时，主控车内的断激活列车线得电，进而使整列车的断激活列车线得电，实现重联列车的断激活控制。
63.以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。