一种铁路货车车载发电电源装置及控制方法与流程

本发明涉及铁路货车供电，尤其涉及一种铁路货车车载发电电源装置及控制方法。

背景技术：

1、铁路货运相比公路运输等途径在成本、节能环保方面具有明显优势，随着社会的发展，铁路货运业务需求不断增长。为此，铁路部门一方面增加了货车数量和发车频次，提高机车牵引力，实行货运长编组运行；另一方面提高货车的行车速度。

2、为了进一步提高货运能力，货车的智能化是未来发展趋势，货车需装有控制系统，以实现能够监控车辆状态、记录车厢运输货物信息和车辆实时定位等功能，货车控制系统能够与地面控制指挥中心通信，结合大数据分析技术，优化运行调度和实现不同类别、不同目的地货物快速自动化重新编组。然而，铁路货车运用条件灵活，各节车厢需要频繁解编，导致机车通过电缆向各节车厢供电的方式难以实现。由此可见，铁路货车的智能化的前提是解决铁路货车的供电问题。

3、为了解决铁路货车的供电问题，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供电的目的。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。除此方案之外，为了解决蓄电池长时间供电问题，技术人员在车辆上加了光伏发电系统或风力发电系统，但因铁路货车工况环境恶劣，光伏电池板和风力发电机组需要定期维护，供电系统实际应用效果不佳，日常维护成本高，故障率高，可靠性差，无法推广应用。

4、因此，如何为铁路货车的每节车厢供电是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种铁路货车车载发电电源装置及控制方法，能够解决铁路货车每节车厢的供电问题，为铁路货车的智能化提供保障。

2、第一方面，本发明提供了一种铁路货车车载发电电源装置，包括：转子和定子；转子包括周向分布的多个永磁铁，相邻两个永磁铁的磁极不同；转子安装于铁路货车的车轴上，多个永磁铁随车轴的转动而转动；定子包括圆弧状的定子线圈、自动调整装置和定子支架；定子支架安装于铁路货车车轴旁的转向架摇枕上，定子线圈通过自动调整装置与定子支架连接，固定于转子的外围相对设置，与转子的多个永磁铁所在的圆构成同心圆；在铁路货车行驶的过程中，铁路货车的车轴带动转子的多个永磁铁转动，激发定子线圈中生成感应电磁场，实现电源装置的发电。

3、在一种可能的实现方式中，电源装置还包括控制器，以及安装于转向架摇枕和侧架之间的位移传感器；位移传感器用于检测转向架摇枕和侧架之间的距离；控制器用于接收位移传感器检测的转向架摇枕和侧架之间的距离，并根据转向架摇枕和侧架之间的距离，控制自动调整装置，调整定子线圈与转子之间的相对位置。

4、在一种可能的实现方式中，控制器还包括依次连接的调压电路、稳压电路和整流电路；调压电路与定子线圈连接，将定子线圈发出电能的电压调整为第一设定值；稳压电压对经调压电路调整后电能电压稳定在第二设定值；整流电路与铁路货车上的电池组和用电设备连接，对经稳压电路稳压后的电能进行整流，为电池组和用电设备输送电能。

5、在一种可能的实现方式中，转子中永磁铁的磁极数量为24极，转子中磁极数量为2极或4极。

6、在一种可能的实现方式中，自动调整装置的调整行程为80mm。

7、在一种可能的实现方式中，电源装置为单相电源装置或三相电源装置。

8、第二方面，本发明提供了一种铁路货车车载发电电源装置的控制方法，应用于第一方面以及第一方面的任一种可能的实现方式的铁路货车车载发电电源装置，该控制方法包括：检测铁路货车的载重变化后，转向架摇枕和侧架之间的距离；计算铁路货车的转向架摇枕和侧架之间的距离，与转向架摇枕和侧架之间初始距离之间的距离变化量；基于距离变化量，确定定子的自动调整装置的调整量；基于调整量，调整自动调整装置，使转子和定子之间的距离适应铁路货车的载重变化。

9、在一种可能的实现方式中，基于距离变化量，确定定子的自动调整装置的调整量，包括：基于距离变化量，确定自动调整装置调整后的状态值；将自动调整装置调整后的状态值与预设的初始状态值之间的差值，确定为自动调整装置的调整量。

10、在一种可能的实现方式中，该方法还包括：获取转子外径和转子极数；基于转子外径和转子极数，确定定子和转子之间的初始间隙；基于定子和转子之间的初始间隙，确定自动调整装置的初始状态值。

11、在一种可能的实现方式中，该方法还包括：实时获取定子线圈输出的电压、频率和相序；基于转向架摇枕和侧架之间的距离，确定铁路货车的当前载重量；基于定子线圈输出的电压和相序，确定铁路货车在当前载重量下的速度和运行方向；基于定子线圈输出的频率，以及速度和运行方向，进行积分累加，得到铁路货车在当前载重量下的行车里程。

12、第三方面，本发明实施例提供了一种铁路货车车载发电电源装置的控制模块，包括通信单元和处理单元；通信单元，用于检测铁路货车的载重变化后，转向架摇枕和侧架之间的距离；处理单元，用于计算铁路货车的转向架摇枕和侧架之间的距离，与转向架摇枕和侧架之间初始距离之间的距离变化量；基于距离变化量，确定定子的自动调整装置的调整量；基于调整量，调整自动调整装置，使转子和定子之间的距离适应铁路货车的载重变化。

13、第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如上述第二方面以及第二方面中任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

14、第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第二方面以及第二方面中任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

15、本发明提供一种铁路货车车载发电电源装置及控制方法，本发明将转子设置在铁路货车的车轴上，定子设置在转向架摇枕上，固定与转子的外围与转子相对设置，构成同心圆。当铁路货车行驶过程中，铁路货车的车轴带动转子转动，从而转子中多个永磁铁形成变化的磁场，激发定子线圈生成感应电磁场实现发电，从而为铁路货车每节车厢中的用电设备供电。如此解决了铁路货车每节车厢的供电问题，为铁路货车的智能化提供保障。

技术特征：

1.一种铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述电源装置包括：

2.根据权利要求1所述的铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括控制器，以及安装于所述转向架摇枕和侧架之间的位移传感器；

3.根据权利要求2所述的铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述控制器还包括依次连接的调压电路、稳压电路和整流电路；

4.根据权利要求1所述的铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述转子中永磁铁的磁极数量为24极，所述转子中磁极数量为2极或4极。

5.根据权利要求1所述的铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述自动调整装置的调整行程为80mm。

6.根据权利要求1所述的铁路货车车载发电电源装置，其特征在于，所述电源装置为单相电源装置或三相电源装置。

7.一种铁路货车车载发电电源装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6中任一项所述的电源装置，所述控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的铁路货车车载发电电源装置的控制方法，其特征在于，所述基于所述距离变化量，确定定子的自动调整装置的调整量，包括：

9.根据权利要求8所述的铁路货车车载发电电源装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求7所述的铁路货车车载发电电源装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本发明提供一种铁路货车车载发电电源装置及控制方法，涉及铁路货车供电技术领域。本发明将转子设置在铁路货车的车轴上，定子设置在转向架摇枕上，固定与转子的外围与转子相对设置，构成同心圆。当铁路货车行驶过程中，铁路货车的车轴带动转子转动，从而转子中多个永磁铁形成变化的磁场，激发定子线圈生成感应电磁场实现发电，从而为铁路货车每节车厢中的用电设备供电。如此解决了铁路货车每节车厢的供电问题，为铁路货车的智能化提供保障。

技术研发人员：王合法,王梓文,史伟龙,师惠涛
受保护的技术使用者：石家庄开发区新导配电自动化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21