一种电力列车过分段控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力列车过分段控制系统及其方法，涉及轨道交通三相供电系统的技术领域。该电力列车过分段控制系统包括变频变压设备、定位单元和地面运控系统；所述变频变压设备用于向电力列车提供三相供电；所述定位单元安装靠近于所述供电轨被分段处；所述地面运控系统一端与所述变频变压设备连接，另一端与所述定位单元连接。因此，本发明专利技术通过采用定位单元、地面运控系统来协调控制变频变压设备供电，结合利用电力列车惯性实现“无感知”的过分段，从而提高了电力列车的承载效率和供电效率，也使经济成本大大降低，同时也为人工智能无人驾驶创造有利条件。

A Control System for Electric Train Passing Section and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种电力列车过分段控制系统及其方法
本专利技术涉及列车电力供电领域，尤其涉及一种电力列车过分段控制系统及其方法。
技术介绍
现行电力列车由工频单相交流供电系统供电，在电力列车的机车和动车上，电气设备占有重要地位，其中最重要的就是交直交牵引传动系统。交直交牵引传动系统由车载牵引变压器、牵引变流器和牵引电机串联而成，驱动牵引电机并通过调频、调压改变牵引电机转速来达到电力列车驱动和调速运行的目的，这个过程称为电力列车驾驶。通常，现实情况下，电力列车驾驶是由人工操作完成的，少数是自动驾驶的。这里存在一些问题。一是，在干线铁路机车、动车上的电气设备中交直交牵引传动系统占有绝对分量，其重量大，体积大；重量大就增加轴重，轴重越大，线路造价越高，体积大，将更多占有机车和动车的宝贵空间，降低功率密度和效率。二是，智能控制和自动驾驶(ATC)来取代人工驾驶是必由之路，但是，在现行电力列车和供电方式下，驾驶所需的控制设备均安装在电力列车上，电力列车是移动的，甚至是高速移动的，而自动驾驶(ATC)的命令和组织来源于地面控制中心，这两者之间不能直接进行，需要无线系统联系，而无线系统故障或失灵将造成一定的安全风险。鉴于上述技术问题，专利技术人研究团队提出了“省去车载电气设备并由地面供电的控制系统”的新的供电方式，该供电方式所体现的技术方案主要包括两个方面：1)省去车载牵引变压器、牵引变流器，减轻车载电气设备重量，降低轴重，实现电力列车轻型化，提高电力列车承载效率，提高机车和动车功率密度，适应更高速度运行；2)通过地面供电直接实现对电力列车运行的自动控制和无人驾驶。现在要解决的技术问题是：如何通过电力列车分段供电控制使得电力列车平稳的跨越两个相邻分段供电轨。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术目的是提供了一种电力列车分段供电控制系统及其方法，能使电力列车平稳的跨越行驶在各个分段供电轨之间，还能够控制电力列车的加减速和启停。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案具体如下：一种电力列车过分段控制系统，用于轨道交通三相供电系统，所述轨道交通三相供电系统包括三相供电轨，所述供电轨被分段成区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n，其中，所述电力列车过分段控制系统包括：变频变压设备，具体为区间0变频变压设备、区间1变频变压设备、区间2变频变压设备、区间3变频变压设备、……区间n变频变压设备，且分别与所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n对应连接，用于向电力列车提供三相电源；定位单元，安装靠近于所述供电轨相邻区间之间的分段处，用于获取电力列车位置信息和速度信息；地面运控系统，其一端与所述区间0变频变压设备、区间1变频变压设备、区间2变频变压设备、区间3变频变压设备、……区间n变频变压设备连接，另一端与所述定位单元连接，用于控制电力列车启停和加减速度。优选地，所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n的相邻两区间之间的分段处为区间i供电轨绝缘区，且i∈[0，(n-1)]；所述区间i供电轨绝缘区的左侧设有降速缓冲区，其右侧设有增速缓冲区。优选地，所述定位单元包括区间第一定位单元和区间第二定位单元，所述区间第一定位单元分别安装靠近于所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n的左端且依次对应为区间0第一定位单元、区间1第一定位单元、区间2第一定位单元、区间3第一定位单元、……区间n第一定位单元，所述区间第二定位单元分别安装靠近于所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n的右端且依次对应为区间0第二定位单元、区间1第二定位单元、区间2第二定位单元、区间3第二定位单元、……区间n第二定位单元。优选地，所述地面运控系统包括：数据采集模块，用于实时采集所述定位单元信号和所述变频变压设备的输出的电流、电压和频率信号；数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于实时信号转换处理和逻辑算法实现；存储模块，与所述数据处理模块连接，用于实时储存信息；通讯模块，与所述数据处理模块连接，用于向所述变频变压设备发送控制指令。进一步优选地，所述数据采集模块分别与所述定位单元和所述变频变压设备连接；所述通讯模块分别与所述变频变压设备连接。进一步优选地，所述区间0第一定位单元、区间1第一定位单元、区间2第一定位单元、区间3第一定位单元、……区间n第一定位单元均分别依次安装于所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n的增速缓冲区距离为L处；所述区间0第二定位单元、区间1第二定位单元、区间2第二定位单元、区间3第二定位单元、……区间n第二定位单元的均分别依次安装于所述区间0、区间1、区间2、区间3、……区间n的降速缓冲区距离为Ld处。进一步优选地，所述区间0第一定位单元、区间1第一定位单元、区间2第一定位单元、区间3第一定位单元、……区间n第一定位单元和所述区间0第二定位单元、区间1第二定位单元、区间2第二定位单元、区间3第二定位单元、……区间n第二定位单元均分别为位置传感器。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的又一技术方案具体如下：一种使用上述技术方案所述的电力列车过分段控制系统的电力列车过分段控制方法，其中，该电力列车过分段控制方法包括如下具体步骤：步骤一：获取电力列车位置和速度信息、电力列车与区间i供电轨绝缘区的相对位置、区间i变频变压设备的输出电流；步骤二：在电力列车将要进入区间i供电轨绝缘区时，根据实时获取电力列车位置和速度、区间i变频变压设备的输出电流IAi，地面运控系统判断电力列车与区间i供电轨绝缘区的相对位置是否为所述降速缓冲区的距离Ld，若是，则地面运控系统向区间i变频变压设备发送减小电流指令，直至IAi为零，以满足电力列车在暂时断电条件下惯性通过区间i供电轨绝缘区并运行到区间(i+1)；反之，则返回步骤一；步骤三：当电力列车运行进入到区间(i+1)时，根据实时获取电力列车位置和速度信息，以乘座舒适性为原则，按电力列车最大加加速度Jmax不超过阈值Jd，地面运控系统向分段变频变压设备发送启动指令和增大电流指令，并逐渐增大输出电流，使电力列车在所述增速缓冲区逐步行驶正常。优选地，在步骤二中所述降速缓冲区的距离Ld的计算方法，具体为：地面运控系统以乘座舒适性为原则按电力列车最大加加速度Jmax不超过阈值Jd，先计算出区间i变频变压设备的输出电流IAi逐渐减小至零的时间t；再根据时间t、电力列车位置和速度信息计算出电力列车通过所述降速缓冲区的距离Ld。优选地，在步骤二中所述以满足电力列车在暂时断电条件下惯性通过区间i供电轨绝缘区并运行到区间(i+1)的具体步骤为：当区间i变频变压设备的输出电流减小至零时，地面运控系统向区间i变频变压设备发送停机指令，导致电力列车暂时不被供电，利用电力列车惯性使电力列车运行到区间(i+1)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所述上述技术方案通过采用定位单元、地面运控系统来协调控制变频变压设备供电，利用电力列车惯性实现“无感知”的过分段，且经济成本低，也为人工智能无人驾驶创造有利了条件。附图说明图1是本专利技术实施例一所述电力列车过分段控制系统的框架结构示意图。图2是本专利技术实施例一所述电力列车过分段控制系统的具体结构示意图。图3是图2中I处放大图。图4是本专利技术实施例一所述电力列车过分段控制系统的内部框架示意图。图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力列车过分段控制系统，用于轨道交通三相供电系统，所述轨道交通三相供电系统包括三相供电轨(TR)，所述供电轨(TR)被分段成区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)，其特征在于，该控制系统包括：变频变压设备(A)，具体为区间0变频变压设备(A0)、区间1变频变压设备(A1)、区间2变频变压设备(A2)、区间3变频变压设备(A3)、……区间n变频变压设备(An)，且分别与所述区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)对应连接，用于向电力列车(LC)提供三相电源；定位单元(P)，安装靠近于所述供电轨(TR)相邻区间之间的分段处，用于获取电力列车(LC)位置信息和速度信息；地面运控系统(EC)，其一端与所述区间0变频变压设备(A0)、区间1变频变压设备(A1)、区间2变频变压设备(A2)、区间3变频变压设备(A3)、……区间n变频变压设备(An)控制端连接，另一端与所述定位单元(P)连接，用于控制电力列车启停和加减速度。

【技术特征摘要】
1.一种电力列车过分段控制系统，用于轨道交通三相供电系统，所述轨道交通三相供电系统包括三相供电轨(TR)，所述供电轨(TR)被分段成区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)，其特征在于，该控制系统包括：变频变压设备(A)，具体为区间0变频变压设备(A0)、区间1变频变压设备(A1)、区间2变频变压设备(A2)、区间3变频变压设备(A3)、……区间n变频变压设备(An)，且分别与所述区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)对应连接，用于向电力列车(LC)提供三相电源；定位单元(P)，安装靠近于所述供电轨(TR)相邻区间之间的分段处，用于获取电力列车(LC)位置信息和速度信息；地面运控系统(EC)，其一端与所述区间0变频变压设备(A0)、区间1变频变压设备(A1)、区间2变频变压设备(A2)、区间3变频变压设备(A3)、……区间n变频变压设备(An)控制端连接，另一端与所述定位单元(P)连接，用于控制电力列车启停和加减速度。2.根据权利要求1所述的一种电力列车过分段控制系统，其特征在于，所述区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)的相邻两区间之间的分段处为区间i供电轨绝缘区且i∈[0，(n-1)]；所述区间i供电轨绝缘区的左侧设有降速缓冲区，其右侧设有增速缓冲区。3.根据权利要求1所述的一种电力列车过分段控制系统，其特征在于，所述定位单元(P)包括区间第一定位单元(Px)和区间第二定位单元(Py)，所述区间第一定位单元(Px)分别安装靠近于所述区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)的左端且依次对应为区间0第一定位单元(Px0)、区间1第一定位单元(Px1)、区间2第一定位单元(Px2)、区间3第一定位单元(Px3)、……区间n第一定位单元(Pxn)，所述区间第二定位单元(Py)分别安装靠近于所述区间0(S0)、区间1(S1)、区间2(S2)、区间3(S3)、……区间n(Sn)的右端且依次对应为区间0第二定位单元(Py0)、区间1第二定位单元(Py1)、区间2第二定位单元(Py2)、区间3第二定位单元(Py3)、……区间n第二定位单元(Pyn)。4.根据权利要求1所述的一种电力列车过分段控制系统，其特征在于，所述地面运控系统(EC)包括：数据采集模块(AD)，用于实时采集所述定位单元(P)信号和所述变频变压设备(A)的输出的电流、电压和频率信号；数据处理模块(DP)，与所述数据采集模块(AD)连接，用于实时信号转换处理和逻辑算法实现；存储模块(ST)，与所述数据处理模块(DP)连接，用于实时储存信息；通讯模块(CM)，与与所述数据处理模块(DP)连接，用于向所述变频变压设备(A)发送控制指令。5.根据权利要求4所述的一种电力列车过分段控制系统，其特征在于，所述数据采集模块(AD)分别与所述定位单元(P)和所述变频变压设备(A)连接；所述通讯模块(CM)分别与所述变频变压设备(A)连接。6.根据权利要求3所述的一种电力列车过分段控制系统，其特征在于，所述区间0第一定位单元(Px0)、区间1第一定位单元(Px1)、区间2第一定位单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟鹏，李群湛，李子晗，吴波，
申请(专利权)人：成都尚华电气有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51