一种铁路货车供电系统的制作方法

本实用新型涉及列车供电技术领域，更为具体地说，涉及一种铁路货车供电系统。

背景技术：

随着社会需求的发展，铁路货车的行车速度和载货量也逐渐提升，相应地，铁路货车的车载用电设备，如监控系统、车厢照明系统以及电子防滑器等器件也逐渐增多。然而，铁路货车运用条件灵活，各节车厢需要频繁拆解，并根据不同类型的货物重新编组，导致机车通过电缆向各节车厢供电的方式难以实现。

相关技术中，一般为铁路货车配备大容量蓄电池，以达到为铁路货车各节车厢固定的目的，但是由于大容量蓄电池的电量供应有限，需要频繁拆解充电，难以满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要。

综上所述，如何能够实现对铁路货车的长时间供电成为目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种铁路货车供电系统的技术方案，以解决背景技术中所介绍的现有技术中电量供应有限，难以满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种铁路货车供电系统，包括：

与铁路货车的车轴端部固定相连的轴端发电机；

与所述轴端发电机电连接的电源管控设备；

所述电源管控设备包括多个输电端子，所述多个输电端子分别与所述铁路货车的车载用电设备电连接。

优选地，所述铁路货车供电系统还包括：

与所述电源管控设备电连接的蓄电池；

与所述轴端发电机电连接的发电机功率检测装置；

与所述蓄电池电连接的蓄电池电量检测装置；

所述发电机功率检测装置和所述蓄电池电量检测装置分别与所述电源管控设备电连接；

所述电源管控设备分别与所述轴端发电机以及所述蓄电池之间线路上还连接有单刀双掷开关，所述单刀双掷开关与所述电源管控设备电连接。

优选地，所述电源管控设备还包括：用于与铁路货车的监测系统电连接的通信线路；

所述发电机功率检测装置还通过所述通信线路与所述监测系统电连接；

所述蓄电池电量检测装置还通过所述通信线路与所述监测系统电连接；

所述单刀双掷开关还通过所述通信线路与所述监测系统电连接。

优选地，所述电源管控设备还包括：

市电连接端子，所述市电连接端子与所述蓄电池以及所述输电端子分别电连接。

优选地，所述电源管控设备还包括：

分别与所述蓄电池、所述市电连接端子以及所述轴端发电机电连接的多个电源指示灯；

分别与所述发电机功率检测装置和所述蓄电池电量检测装置电连接的显示器。

优选地，所述铁路货车供电系统，还包括：

与所述车轴相连的车轴转速传感器，所述车轴转速传感器还与所述电源管控设备电连接。

优选地，所述铁路货车供电系统中，所述轴端发电机的数量为两个或两个以上；所述蓄电池的数量为两个或两个以上；

每个所述蓄电池与所述电源管控设备之间线路还连接有切换开关；

所述电源管控设备还设置有充电管理模块，所述充电管理模块与所述切换开关电连接。

优选地，所述铁路货车供电系统还包括：

与所述轴端发电机电连接的整流器；

与所述整流器电连接的DC/DC转换器(直流-直流转换器)；

与所述DC/DC转换器分别电连接的三组输电端子；

所述三组输电端子分别包括与所述铁路货车的监测系统电连接的监测系统输电端子、与所述铁路货车的车厢照明系统电连接的照明系统输电端子以及与所述铁路货车的电子防滑器电连接的防滑器输电端子。

优选地，所述铁路货车供电系统还包括：

连接于所述监测系统输电端子与所述监测系统之间线路上的第一通断开关；

连接于所述照明系统输电端子与所述车厢照明系统之间线路上的第二通断开关；以及

连接于所述防滑器输电端子与所述电子防滑器之间线路上的第三通断开关；

所述电源管控设备分别与所述第一通断开关、所述第二通断开关以及所述第三通断开关电连接。

优选地，所述铁路货车供电系统还包括：

与所述发电机功率检测装置电连接的待机模块。

所述铁路货车供电系统的工作过程如下：

轴端发电机与铁路货车的车轴端部固定相连，在车轴的带动下，轴端发电机发电，并将电能传递至电源管控设备，在电源管控设备的管理控制下，经过电源管控设备的多个输电端子，将电能输出至铁路货车的多个车载用电设备。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型提供的铁路货车供电系统，通过轴端发电机与铁路货车的车轴相连，从而能够在车轴的带动下实现发电，供电时间长，能够满足多个车载用电设备的用电消耗，进一步满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型一示例性实施例示出的第一种铁路货车供电系统的结构示意图；

图2是本实用新型一示例性实施例示出的第二种铁路货车供电系统的结构示意图；

图3是本实用新型一示例性实施例示出的第三种铁路货车供电系统的结构示意图；

图4是本实用新型一示例性实施例示出的第四种铁路货车供电系统的结构示意图；

图5是本实用新型一示例性实施例示出的第五种铁路货车供电系统的结构示意图；

图6是本实用新型一示例性实施例示出的第六种铁路货车供电系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的铁路货车供电方案，解决了背景技术中所介绍的现有的铁路货车供电系统难以满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1，图1是本实用新型一示例性实施例示出的第一种铁路货车供电系统的结构图。如图1所示，本实用新型实施例提供的铁路货车供电系统包括：

与铁路货车的车轴端部固定相连的轴端发电机1；轴端发电机1连接于车轴端部，用于将铁路货车的车轴转动的机械能转化为轴端发电机1的电能，从而得以向铁路货车的各个车载用电设备供应电能。由于铁路货车通过车轴转动发电，因此，相对于背景技术中提到的设置蓄电池的发电方式，本实施例提供的铁路货车供电系统供电时间长，能够满足多个车载用电设备4的需要，进一步满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要。

与所述轴端发电机1电连接的电源管控设备2；电源管控设备2与轴端发电机1相连，具体用于对轴端发电机1所发出电能进行整流、调压、输出和监控等操作，从而向铁路货车的各个设备输出稳定和具有不同电压的电能。

所述电源管控设备2包括多个输电端子3，所述多个输电端子3分别与所述铁路货车的多个车载用电设备4电连接。电源管控设备2包括多个输电端子3，各个输电端子3能够输出不同电压大小的电能，分别与铁路货车的不同车载用电设备4相连，从而满足铁路货车不同车载用电设备长时间的需要。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型实施例提供的铁路货车供电系统，通过轴端发电机1与铁路货车的车轴端部相连，从而能够在车轴的带动下实现发电，由于轴端发电机1是由车轴带动，因此供电时间长，能够满足多个车载用电设备4的消耗，进一步满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要。

同时，当铁路货车停车或者运行速度低于预设运行速度时，为了保证铁路货车的正常供电，如图1和图2所示，图2中的铁路货车供电系统除了图1所示的各个结构模块外还包括：

与所述电源管控设备2电连接的蓄电池5；通过设置蓄电池5，作为备用，能够为铁路货车供电，尤其当铁路货车停止运行或运行速度低于一定程度时，通过蓄电池5为铁路货车各个车载用电设备4供电，能够满足铁路货车长时间的需要。其中，蓄电池5为铅酸蓄电池。

与所述轴端发电机1电连接的发电机功率检测装置6；发电机功率检测装置6能够检测轴端发电机1的功率，轴端发电机1连接于车轴端部，车轴转速下降时，轴端发电机1功率也会随之下降，因此通过检测轴端发电机1的功率，当发电机功率低于预设功率阈值时，通过蓄电池5为铁路货车供电，能够满足铁路货车正常的用电情况。

与所述蓄电池5电连接的蓄电池电量检测装置7；蓄电池电量检测装置7能够检测蓄电池5的当前电量，当蓄电池5的当前电量低于预设电量阈值时，向电源管控设备2发送报警信号，从而使得电源管控设备2以停止蓄电池5工作，外接充电装置以及减少车载用电设备4的工作数量等方式节约电能。

所述发电机功率检测装置6与所述蓄电池电量检测装置7分别与所述电源管控设备2电连接；因此电源管控设备2能够根据发电机功率检测装置6以及蓄电池电量检测装置7上传的信号切换轴端发电机1和蓄电池5，实现对铁路货车的各个车载用电设备4进行供电操作，进而实现对铁路货车的不间断和长时间供电。

所述电源管控设备2分别与所述轴端发电机1以及所述蓄电池5之间线路上还连接有单刀双掷开关8，所述单刀双掷开关8与所述电源管控设备2电连接。通过设置单刀双掷开关8，并将单刀双掷开关8与电源管控设备2电连接，能够对轴端发电机1或者蓄电池5实现无缝切换，以对铁路货车的各个车载用电设备4不间断地提供电能，从而实现对铁路货车的长时间供电，同时实现对蓄电池5的保护，避免蓄电池5亏电。

作为一种实施例，请参考图3，图3为本实用新型一示例性实施例提供的第三种铁路货车供电系统的结构示意图，如图3所示，电源管控设备2除了上述实施例介绍到的结构模块外还包括：用于与监测系统9电连接的通信线路10；通过使用通信线路10将电源管控设备2与监测系统9电连接，能够将电源管控设备2监测到的数据传输给监测系统9，从而实现监测系统9对整个铁路货车供电系统的监测。

所述发电机功率检测装置7还通过所述通信线路10与所述监测系统9电连接；监测系统9通过通信线路10与发电机功率检测装置6电连接，能够对发电机功率进行实时监控。

作为一种较佳的实施例，请参考图4，图4是本使用新型一示例性实施例提供的第四种铁路货车供电系统的结构示意图，如图4所示，该铁路货车供电系统中，电源管控设备的输入输出端子如下：

U1，V1，W1：输入端子，第一轴端发电机提供的三相交流电输入；

U2，V2，W2：输入端子，第二轴端发电机提供的三相交流电输入；

零线，火线：输入端子，市电输入，用于轴端发电机不工作时给蓄电池充电；

蓄电池1+，蓄电池1-：输入输出端子，接第一蓄电池；

蓄电池2+，蓄电池2-：输入输出端子，接第二蓄电池；

48V，24V以及12V输出端子，分别输出12V、24V和48V；

使能端子：输入端子，用于控制各模块的关断与开启，接监测系统；

报警端子：输出端子，提供各种报警输出信号，接监测系统；

发电功率：输出端子，输出发电机功率信息，接监测系统；

电池电量：输出端子，输出电池电量信息，接监测系统。

其中，电源管控设备2能够实时监测第一轴端发电机的发电功率，并将监测信息传输给监测系统，实时显示预警。当轴端发电机不工作(即U1，V1，W1三相电压为零同时且U2，V2，W2三相电压为零)，但又需要对蓄电池5充电时，可通过普通的两相电通过零线，火线端子对蓄电池5充电。其中，本实施例通过显示代码显示各个结构器件的状态(若通过外接市电充电时，显示代码05)。

蓄电池5充电部分：蓄电池5采用铅酸蓄电池，充电电流连续可调(两组充电模块，每一组充电电流连续可调，分别独立的对两组铅酸蓄电池充电)；同时能够时时显示当前电池的电量；(两组铅酸蓄电池的电量均能显示)

当蓄电池5电量低于总电量的指定值(指定范围连续可调)时给出报警信号(第一组铅酸蓄电池低电量时，显示代码06；第二组铅酸蓄电池低电量时，显示代码07)。

三路输出电压相互隔离。每一路电压都具有过压保护，过流保护以及短路保护等常规的保护功能。进入每一种保护模式时都有对应的显示代码报警输出。

所述蓄电池电量检测装置7还通过所述通信线路10与所述监测系统9电连接；监测系统9通过通信线路10与蓄电池电量检测装置7电连接，能够对蓄电池5电量进行实时监控。

所述单刀双掷开关8还通过所述通信线路10与所述监测系统9电连接。通过监测系统9对轴端发电机1功率以及蓄电池5电量进行监控，能够根据发电功率以及蓄电池5的电量情况，通过单刀双掷开关8实现轴端发电机1或者蓄电池5之间电量的无缝切换，进而实现对铁路货车的车载用电设备的无间断供电，向车载用电设备提供稳定电流。

经过长时间使用，蓄电池5的电量会出现不足的情况，此时，若铁路货车停车，整个铁路货车将面临停电的危险，因此，为了避免上述情况，如图1和图4所示，电源管控设备2还包括：

市电连接端子11，所述市电连接端子11与所述蓄电池5以及所述输电端子3分别电连接。

通过设置市电连接端子11以接通外部市电，从而能够为蓄电池5和/或与输电端子3相连的车载用电设备4进行供电，避免了蓄电池5电量亏损以及铁路货车停车时无电能供应的情况。

上述实施例中提供了检测轴端发电机1的功率，实现轴端发电机1与蓄电池5切换的功能，但是轴端发电机1虽然由货车车轴带动，但是并不一定能够完全真实反映铁路货车的运动情况，因此，如图3所示，该铁路货车供电系统还包括：与所述车轴相连的车轴转速传感器12，所述车轴转速传感器12还与所述电源管控设备2电连接。

通过设置车轴转速传感器12，检测铁路货车的车轴转速，从而电源管控设备2根据车轴转速传感器12提供的车轴转速判断铁路货车的运行状态是否为停车、高速运行或者低速运行，进而控制轴端发电机1和蓄电池5的无缝切换。

请参见图5，图5为本实用新型一示例性实施例示出的第五种铁路货车供电系统的结构示意图，如图5所示，图5所示实施例的电源管控设备2除了上述实施例提供的结构模块外还包括：

分别与所述蓄电池5、所述市电连接端子11以及所述轴端发电机1电连接的多个电源指示灯13；通过设置多个电源指示灯13，能够分别反映蓄电池5有无亏电情况、是否连接市电进行充电工作以及轴端发电机1功率是否正常。

分别与所述发电机功率检测装置6和所述蓄电池电量检测装置7电连接的显示器14；显示器14分别与发电机功率检测装置6和蓄电池电量检测装置7相连，能够显示蓄电池5电量以及轴端发电机1的功率，从而方便相关操作人员根据蓄电池5电量或者发电机功率对铁路货车供电系统进行相应操作。

为了避免单个蓄电池5损坏或者轴端发电机1损坏给铁路货车的各个车载用电设备4造成不利影响，所述铁路货车供电系统中：

所述轴端发电机1的数量为两个或两个以上；通过设置两个或者两个或两个以上的轴端发电机1，能够为铁路货车的各个车载用电设备4提供电能，并避免单一的轴端发电机提供电能的不稳定性，其中，作为一种较佳的实施例，在同一车厢的两端分别设置轴端发电机1，从而实现对铁路货车进行供电的操作。

所述蓄电池5的数量为两个或两个以上；能够在单个蓄电池电量亏损的情况下，切换到其他蓄电池，实现对车载用电设备的无间隙供电。

每个所述蓄电池5与所述电源管控设备2之间线路还连接有切换开关(图中未标出)。通过在蓄电池5与电源管控设备2之间线路上连接切换开关，能够根据每个蓄电池的电量情况无缝切换各个蓄电池，从而实现对铁路货车的车载用电设备的稳定供电。

同时，电源管控设备2还设置有充电管理模块23，充电管理模块23与切换开关电连接，用于管理各个蓄电池5的充放电，例如，当第一蓄电池电量低于20％时，充电管理模块23停止第一蓄电池与输电端子之间的开关，即停止第一蓄电池的供电，同时连接市电端子与第一蓄电池之间开关，对第一蓄电池供电。

请参见图6，图6为本实用新型一示例性实施例示出的第六种铁路货车供电系统的结构示意图，该铁路货车供电系统的电源管控设备除了上述实施例提供的各个结构模块外，还包括：与所述轴端发电机1电连接的整流器18，与整流器18电连接的DC/DC转换器15；DC/DC转换器15分别整流器18与轴端发电机1电连接，能够对轴端发电机1发出的电能进行整流处理，将交流电转换为直流电，同时DC/DC转换器15对从整流器18输出的直流电的电压做出改变，从而获取稳定幅度电压值的电能，输出到不同的车载用电设备。

与所述DC/DC转换器15分别相连的三组输电端子3；所述三组输电端子3分别包括与所述铁路货车的供电监测系统9电连接的监测系统输电端子31、与所述车厢照明系统16电连接的照明系统输电端子32以及与所述电子防滑器17电连接的防滑器输电端子33。三组输电端子分别与车厢照明系统16、电子防滑器17以及监测系9电连接，能够为监测系统9，车厢照明系统16和电子防滑器17提供电能，同时，铁路货车供电系统还包括其他输电端子，为铁路货车的其他用电设备提供电能。其中，监测系统输电端子输出12V电压的电能，供监测系统使用；照明系统输电端子输出24V电压的电能，供车厢照明使用；电子防滑器输电端子输出48V电压的电能，供电子防滑器17使用。

同时，如图6所示，整流器18与DC/DC转换器15之间还连接有稳压器24，用于稳定经过整流器18整流后的电压，DC/DC转换器15与各组输电端子之间还设置有隔离器25，用于隔离各个不同电压值的电能。

请参考图6，如图6所示，铁路货车供电系统还包括：

连接于所述监测系统输电端子31与所述监测系统9之间线路上的第一通断开关19；

连接于所述照明系统输电端子32与所述车厢照明系统16之间线路上的第二通断开关20；以及

连接于所述防滑器输电端子33与所述电子防滑器17之间线路上的第三通断开关21；

所述电源管控设备2分别与所述第一通断开关19、所述第二通断开关20以及所述第三通断开关21电连接，并能够扩展第一通断开关19、第二通断开关20和第三通断开关21的通断。

通过设置上述通断开关，电源控制设备2能够通过控制上述各个通断开关的通断，实现节能以及休眠的控制，减少不必要的电能的消耗。

结合图5和图6实施例所示，电源管控设备2、蓄电池5和轴端发电机1中的每一部分都有独立使能控制端子，目的是当发电机不工作，即U，V，W三相无电压时让电源管理部分处于待机模式，减少不必要的功耗，延长蓄电池待机时间，使能端子浮空时各部分均能正常工作。

使能控制端子使用不同代码能够关断不同的器件：01：关断整流控制部分；02：关断铅酸蓄电池充电控制部分；03：关断48V控制部分；04：关断24V控制部分；05：关断12V控制部分；其它：所有模块均正常工作。上述报警显示代码以及使能关断控制代码均通过标准的数据传输协议传输。

同时，为了节省电能，所述铁路货车供电系统还包括：与所述发电机功率检测装置电连接的待机模块22。

待机模块22与发电机功率检测装置6电连接，能够根据发电机功率的大小将电源管控设备2调整到待机模块22，从而减少电能的消耗。

轴端发电机1与铁路货车的车轴端部固定相连，在车轴的带动下，轴端发电机1发电，并将电能传递至电源管控设备2，在电源管控设备2的管理控制下，经过电源管控设备2的多个输电端子，将电能输出至铁路货车的多个车载用电设备。

通过上述工作过程可以得出，本实用新型提供的铁路货车供电系统，通过轴端发电机1与铁路货车的车轴相连，从而能够在车轴的带动下实现发电，供电时间长，能够满足多个车载用电设备的消耗，进一步满足铁路货车长距离运行以及多设备长时间工作的需要。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。