一种架线式电机车自动停送电的方法技术

一种架线式电机车自动停送电的方法，电机车上装配有信号发送装置，架空线上电端装配有信号接收送电启动装置，包括有以下步骤：一、送电启动，电机车受电弓接触架空线并开启电机车总电源开关，信号发送装置向架空线提供一个直流低电压U0(I0)，经架空线传递至上电端，上电端启动开关装置向架空线送电。二、正常供电，架空线得电后，首先是启动信号U0(I0)停止输送，然后是信号发送装置从架空线上吸收一个较小电流，该电流作为维持电流信号，在电机车待机和运行中，让架空线维持送电状态。三、自动断电，机车停运时，断开总电源开关或拉下受电弓，信号发送装置与架空线断开，线上电流小于最水维持电流，经5‑10秒后，上电端自动切断架空线电源。

A Method of Automatic Power Shutdown for Overhead Locomotive

A method of automatic power cut-off for overhead electric locomotive is presented. The electric locomotive is equipped with a signal transmitting device, and the overhead electric terminal is equipped with a signal receiving and transmitting starter. The following steps are included: 1. power transmission startup, the pantograph of the electric locomotive contacts the overhead line and opens the main power switch of the electric locomotive. The signal transmitting device provides a DC low voltage U0 (I0) to the overhead line and transmits it through the overhead line. Pass it to the power-up terminal, and the power-up terminal starts the switch device to transmit electricity to the overhead line. 2. Normal power supply, after overhead power supply, first start signal U0 (I0) stop transmission, then signal transmission device absorbs a small current from the overhead line. The current as a maintenance current signal, in the standby and operation of the locomotive, let the overhead line maintain power transmission status. 3. When the locomotive is out of service, disconnect the main power switch or pull down the pantograph. The signal transmitting device is disconnected from the overhead line. The current on the line is less than the maximum water maintenance current. After 5 to 10 seconds, the overhead line power supply is automatically disconnected at the upper end.

【技术实现步骤摘要】
一种架线式电机车自动停送电的方法
本专利技术涉及矿山井下运输设备，尤其涉及一种架线式电机车自动停送电的方法。
技术介绍
直流架线式电机车是矿山井下的主要运输设备之一，目前架空线采用统一网络连续供电、长时间运行的方式。由于架空线电压较高（DC250V以上），矿山井下环境恶劣，巷道狭窄，空气潮湿，而且工作人员与电机车同行一条巷道，因此，存在人员触电的安全隐患，给安全管理工作带来一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种架线式电机车自动停送电的方法，可有效减少架空线的带电范围，缩短架空线带电运行的时间，使架空线只在电机车运行时带电，电机车停运时无电。对于运输距离较长的矿山环境，可让架空线在不同区域分段供电，电机车进入某区域时，该区域架空线送电，电机车驶离该区域时，该区域架空线断电，能有效提升矿山安全化水平，降低事故发生率。本专利技术所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，包括有信号发送装置和信号接收送电启动装置，电机车上装配有信号发送装置，架空线上电端，也就是在整流柜处装配有信号接收送电启动装置，整系统工作程序包括有以下步骤：一、电机车受电弓接触架空线并开启电机车总电源开关，信号发送装置向架空线提供一个12V或24V的直流安全低电压U0(I0)，所述的直流电为上电启动信号，U0(I0)经架空线传递至上电端，上电端接收到启动信号，立即启动开关装置向架空线送电。二、架空线得电后，信号发送装置停止输送启动信号U0(I0)，然后是信号发送装置从架空线上吸收一个较小电流，所述的电流作为架空线维持电流信号，在电机车待机和运行中，让架空线维持送电状态。三、电机车停止运行后，断开电机车上总电源开关或拉下受电弓，这时，信号发送装置与架空线断开，架空线上的电流小于最小维持电流，经5-10秒后，上电端便自动切断架空线电源。本专利技术所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，仅使用原架空线就可完成全部信息传递。电机车上装好信号发送装置，架空线上电端，也就是在整流柜处装配好信号接收送电启动装置。依据电机车工作状态，系统自动实施对架空线的通断电控制。对机车的操作，与原系统无任何差别。也不需要对驾驶人员进行任何培训。本专利技术所采用的工作系统有如下特点：1.送电信号经架空线传递：架空线原处在无电安全状态，当电机车需要运行时，受电弓撑起接触架空线，再打开车上总电源开关后，车内发送启动装置中的蓄电池通过架空线向上电端的信号接收送电启动装置输送12V直流电压启动信号，信号传递方向是从机车经架空线流向上电端，再经交流接触器CJ常闭触点进入架空线通断电控制电路，控制电路首先延迟并从信号中吸收部分能量。这一时段内，交流接触器CJ尚未吸合，整流柜不输出250V工作电压。上述过程延迟约1-2秒后，架空线通断电控制电路内的继电器J2吸合，交流接触器CJ随之启动，其常闭触点首先将架空线通断电控制电路与架空线切断，然后，其三个常开触点接通整流桥交流输入侧，向架空线输送直流250V工作电压。2.用架空线自身电流维持送电：只要有电机车运行或待机状态，架空线电流就大于最小保持电流IH，互感器L的输出电压能让接收送电控制电路保持J2吸合状态，维持架空线持续送电。3.架空线停电通过检测自身电流实施：没有电机车运行或待机状态，架空线电流就小于最小保持电流IH，互感器L的输出电压不能让接收送电控制电路保持J2吸合状态，J2将连动接触器CJ释放，架空线完全停电。本专利技术所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，其技术要点如下：一、互感器本专利技术所述的电流互感器是用于检测架空线工作电流变化的，其输出端应用的是电压信号。电机车正常运行时它初级承受强大的工作电流，而断电控制所需的检测点处电流要远远小于架空线工作电流。为保障小电流检测的灵敏度和大电流工作的可靠性，采取了以下技术措施：1.穿芯式结构、大变比数据、电压信号输出，本专利技术中巧妙地选用微型特种电流互感器，该互感器具备如下特点：（1）穿芯式结构：只用单匝穿芯，占空小且安装方便，从原电路吸收能量甚微，对原电路参数基本没有影响。（2）电压型输出：互感器次级并电阻R，将输出端转成电压信号输出。（3）大变比数据：次级匝数大于2000匝，目的是提高输出信号幅度。2.互感器次级双线并绕双半波整流：互感器对架空线电流的检测点在最小维持通电电流IH处，这一数据通常在0.3-0.5A，为得到明显且清晰的UL信号，互感器次级双线并绕，构成带中间抽头的双半波整流电路单元。此举措让整流过程中只产生一个二极管管压降，UL可减少0.7V电压损失，图中的R将互感器的输出转变成电压信号。3.次级自动限电压：输出直流电压UL与I2有一一对应关系，当有电机车运行时，架空线电流会大于IH几百甚至上万倍，为不让UL过高，采取了两个措施：一是将互感器釆用微型结构，选微型铁芯，当I2增大到某一数据时，首先让铁芯饱和限制UL的增大；二是用5只二极管串联并到输出端，利用二极管正向稳压特性将UL限制在3.6V以内。二、储能延迟技术措施1.信号发送装置中J1吸合延迟电路有双延迟功能，J1吸合时首先让其延迟约1-1.5秒，这里称前延迟，期间C1-1储能，J1吸合过程中该单元电路会出现电源间断，这一过程中C1-1向吸合延迟电路放电，短时内形成不间断供电模式，保证了J1吸合过程顺利进行，防止了J1吸合中可能产生的振荡。当机车停运时，断开机车总电源开关或拉下受电弓，C1-1的储能仍使J1吸合状态牢靠地保持约2-3秒，这里称后延迟。这一延迟过程可得到两种效果，一是机车正常行驶时，受电弓因颠簸会造成电机车电源有断续，J1吸合状态在一定时间内保持，期间会保持整系统工作状态不变，避免停机亊故。二是电机车停运时，晶闸管因先失去250V电源再失去门极信号牢靠关闭，延迟结速J1释放后，蓄电池电压加在晶闸管阳极，但门极无触发，晶闸管不会再开通。这样就确保了停机后蓄电池不会向电机车放电。2.信号接收送电启动装置中的双延迟功能，送电启动过程延迟(前延迟)：发送端送来启动信号时，架空线通断电控制电路让J2和CJ延迟约1.5秒吸合，期间C2-5充电延迟、C2-6充电储能，J2吸合时C2-6放电，保持控制电路中M点高电平高于P点，确保J2和CJ吸合干脆果断。架空线送电启动后延迟：架空线送电后，线下有电机车运行或待机，架空线输出电流就大于最小维持电流IH，互感器输出电压UL就能让通断电控制电路保持J2和CJ牢靠吸合，而J2和CJ的吸合又保持了架空线持续送电，这是一个互锁状态。电机车运行或待机时，需保持这一互锁状态让架空线持续供电；电机车停运时，需要破坏掉这一互锁状态让架空线停电。为此在接收送电装置中也设置了后延迟功能，延时约5-10秒。它也有两种效果，一是有电机车正常运行时，电机车颠簸会造成电流断续，互感器输出电压UL会随之断续，但正常工作中的电流断续一般不会大于1秒，后延迟功能就能让通断电控制电路保持J2和CJ牢靠吸合，保持架空线持续供电。二是架空线下的电机车都停运后，架空线输出电流接近零，小于最小维持电流IH，延迟约5-10秒后，上述自锁状态破坏，架空线停电。三、在整流桥交流入侧通断电为了让架空线断电后完全没电，本专利技术选用传统的机械触点式电磁开关，若用开关直接通断直流电，触点处会形成强烈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架线式电机车自动停送电的方法，包括有信号发送装置和信号接收送电启动装置，电机车上装配有信号发送装置，架空线上电端，也就是在整流柜处装配有信号接收送电启动装置，其特征在于，依据电机车工作状态，系统自动实施对架空线的通断电控制，对电机车的操作与原系统无任何差别，具体包括有以下步骤：一、电机车受电弓接触架空线并开启电机车总电源开关，信号发送装置向架空线提供一个12V或24V的直流安全低电压U0(I0)，所述的直流电为上电启动信号，U0(I0)经架空线传递至上电端，上电端接收到启动信号，立即启动开关装置向架空线送电；二、架空线得电后，信号发送装置停止输送启动信号U0(I0)，然后是信号发送装置从架空线上吸收一个较小电流，所述的较小电流作为架空线维持电流信号，在电机车待机和运行中，让架空线维持送电状态；三、电机车停止运行后，断开电机车上总电源开关或拉下受电弓，这时，信号发送装置与架空线断开，架空线上的电流小于最小维持电流，经5‑10秒后，上电端便自动切断架空线电源。

【技术特征摘要】
1.一种架线式电机车自动停送电的方法，包括有信号发送装置和信号接收送电启动装置，电机车上装配有信号发送装置，架空线上电端，也就是在整流柜处装配有信号接收送电启动装置，其特征在于，依据电机车工作状态，系统自动实施对架空线的通断电控制，对电机车的操作与原系统无任何差别，具体包括有以下步骤：一、电机车受电弓接触架空线并开启电机车总电源开关，信号发送装置向架空线提供一个12V或24V的直流安全低电压U0(I0)，所述的直流电为上电启动信号，U0(I0)经架空线传递至上电端，上电端接收到启动信号，立即启动开关装置向架空线送电；二、架空线得电后，信号发送装置停止输送启动信号U0(I0)，然后是信号发送装置从架空线上吸收一个较小电流，所述的较小电流作为架空线维持电流信号，在电机车待机和运行中，让架空线维持送电状态；三、电机车停止运行后，断开电机车上总电源开关或拉下受电弓，这时，信号发送装置与架空线断开，架空线上的电流小于最小维持电流，经5-10秒后，上电端便自动切断架空线电源。2.根据权利要求1所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，其特征在于：所述的步骤一为送电启动，电机车受电弓撑起并接触架空线，打开电机车上的总电源开关后，蓄电池正极经R1-1、D1-1和继电器J1常闭触点向架空线输送直流12V电压U0，所述的电压形成电流I0即为送电启动信号，启动信号输送路经为：蓄电池E正极→R1-1→D1-1→J1常闭触点→架空线→上电端接收装置，信号电流I0方向是从电机车端流向上电的电源端，上电端的信号接收送电启动装置经架空线获取信号U0(I0)后，启动接触器向架空线输送250V直流工作电压，送电启动步骤完成。3.根据权利要求1所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，其特征在于：所述的步骤二包括有继电器J1延迟吸合环节与送电状态保持环节；继电器J1延迟吸合环节，架空线通电至J1吸合前这段时间内，架空线流向发送启动装置的电流路径是：架空线→J1常闭触点→R1-2→D1-5—D1-22→蓄电池E→铁轨，该电流路径内的D1-5—D1-22两端产生约12.7V相对稳定的电压，所述的电压通过D1-2加给J1的吸合延迟电路，为其暂时提供电源，J1吸合延迟电路通电后，由IC1、RW1、R1-4和C1-3构成的电路延迟约1秒以上再让J1吸合，期间C1-1会充足12V电压，储存一定能量，电路延迟结速J1开始吸合，J1吸合过程中会造成上述电源间断，这时C1-1向该电路放电维持J1吸合过程顺利进行，短时间内形成了单元电路的不间断供电，该步骤中，蓄电池历经短暂充电，电容C1-5可防止瞬间的高电压对蓄电池的威胁；送电状态保持环节，继电器J1吸合后，外接大功率电阻R1-5两端得到架空线上250V电压；（1）并在其两端的12VDC/DC输出端12V直流电压经D1-3加到J1吸合延迟电路上，保持J1稳定吸合；（2）架空线上电流只要大于某一数值IH，装在上电端的信号接收装置就能保持架空线送电状态，而J1吸合后R1-5自身从架空线上吸取的电流值大于IH，这样就让架空线供电状态得以维持。4.根据权利要求3所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，其特征在于：J1吸合后如下两个环节也同时进行；（1）14.8V充电器输入端得电，其输出端经D1-4给蓄电池充电，所述的充电器是定压限流充电器，车辆运行中自动充电，充满即进入浮充状态，不会过充；（2）5VDC/DC输入端得电，其输出端的直流5V电压，经VT触发单元电路对晶闸管VT可靠触发，电机车电源接通，其后可正常运行。5.根据权利要求1所述的一种架线式电机车自动停送电的方法，其特征在于：在架空线上电端，三相变压器T、二极管D2-1—D2-6构成的三相全桥整流器，滤波电容C2-1是原整流柜内部主电路，装入交流接触器CJ，用其三个常开触点CJ1-1、CJ1-2、CJ1-3控制整流桥交流侧，由此实施架空线直流电的通断，它是停送电的主开关器件，另在整流桥交流侧任一线中串入电流互感器L，以用于检测整流桥交流侧每相工作电流I2的大小，架空线工作电流ID与整流桥交流侧任一相电流有效值I2的关系为：I2=0.816ID，所以用L检测I2的大小即可检测到架空线电流的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：常传忠，
申请(专利权)人：济宁学院，
类型：发明
国别省市：山东,37