动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统及方法与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统及方法。


背景技术：

2.目前，铁路配备的动车组在电气化区段以纯电力动力车编组的形式进行配置使用，主控端电力动力车与从控端电力动力车均可通过接触网获得电能完成自身牵引系统、辅助系统及控制系统的工作用电需求。
3.随着铁路建设的发展，为适应动车组在无电力网区域的应用需求，以纯内燃动力车编组形式的动车组的应用会越来越广泛，在电气化区段与非电气化区段的长线路不间断运行的需求下，内燃动力车与电力动力车的双源编组形式会越来越多。
4.在跨区段以内燃动力车与电力动力车编组时，在电气化区段，电力动力车通过接触网获得电能进行工作，内燃动力车通过起动柴油机获得电能进行工作。在非电气化区段，内燃动力车作为主控车进行牵引及列车供电，电力动力车作为从控车无电能来源。
5.如何使内燃动力车在从控端无需执行牵引任务时，在不起柴油机的情况下，实现以下一个或多个功能是亟待解决的问题：机车控制系统正常的显示、监测及数据传输，辅助系统部分水泵和风机的工作，空调、电暖气、制氧机、微波炉及220v电源插座等生活设备的工作，冬季气温低时为柴油机进行保温以满足柴油机随时可投入满功率使用的需求。
6.类似地，电力动力车在非电气化区段无法通过电网获得电能来源的情况下，或者，在任何形式的编组模式下，当任何一端动力车紧急故障、无法升弓或无法起动柴油机时，也面临关于如何实现相关功能的类似问题。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统及方法，以解决上述技术问题的至少一个方面。
8.根据本发明的一个方面，提出一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统，包括：dc600v列车供电母线；第一动力车的辅助电路母线；连接电路，连接在所述dc600v列车供电母线与所述辅助电路母线之间；第一接触器，设置在所述连接电路上；控制单元，配置为：当所述第一动力车自身无电能供应时，控制所述第一接触器连通所述连接电路，使得由第二动力车供电的dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。
9.根据本发明的一个实施例，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。
10.根据本发明的一个实施例，在所述第一动力车的本车列车供电输出电路上设有第二接触器，所述控制单元配置为：当以下条件均满足时，控制所述第一接触器连通所述连接电路：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预
设值、所述第二接触器的反馈状态为断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值。
11.根据本发明的一个实施例，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。
12.根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：电源柜，设置在所述连接电路上，配置为将dc600v直流电逆变为ac440v交流电。
13.根据本发明的一个实施例，当所述第一动力车为内燃动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：内燃动力车控制系统、柴油机保温系统、空调、暖风机、制氧机；当所述第一动力车为电力动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：电力动力车控制系统、空调、暖风机、制氧机。
14.根据本发明的另一方面，提出一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电方法，包括：当第一动力车自身无电能供应时，将dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通，使得由第二动力车供电的所述dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。
15.根据本发明的一个实施例，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，将所述dc600v列车供电母线与所述内燃动力车的辅助电路母线连通。
16.根据本发明的一个实施例，当以下条件均满足时，将所述dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预设值、所述第一动力车的本车列车供电输出电路断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值。
17.根据本发明的一个实施例，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，将所述dc600v列车供电母线与所述电力动力车的辅助电路母线连通。
18.通过本发明的上述技术方案，在动力车自身无电能来源的情况下，可通过列供母线与辅助母线贯通来实现控制系统、辅助系统及生活设备的工作需求，有利于提升动力车辅助系统和控制系统工作的冗余性和灵活性以及故障时的应急能力，并能提高司乘人员的舒适性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
20.图1示出根据本发明实施例的辅助母线与列供母线整列贯通示意图；
21.图2示出内燃动力车的后端部列车供电重连插座的示意图；
22.图3示出内燃动力车的列车供电接线电路的示意图；
23.图4示出内燃动力车的辅助供电及列车供电电路的示意图；
24.图5示出内燃动力车的列车供电、柴油机保温、充电机电路的放大示意图；
25.图6示出内燃动力车的空调、220v变压器输入及水泵负载的放大示意图；
26.图7示出内燃动力车的220v生活用电电路的示意图；
27.图8示出电力动力车辅助电路示意图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
29.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
30.在现有技术中，在电气化区段电力动力车编组运行时，主控端电力动力车与从控端电力动力车分别通过自身升弓，从电网获得电能，经过变压器变压等环节进行牵引系统、辅助系统、列车供电系统及控制系统供电，完成动力车正常的运行功能。两端动力车均有电能来源，无需通过其它动力车或拖车获得电能。纯内燃动力车编组时，主控端动力车与从控端动力车需通过起动柴油机进行各自动力车各系统工作的供电需求。
31.本技术的发明人意识到现有技术的方案存在以下问题：
32.当一端动力车无需执行牵引任务时，在电力动力车不升弓、内燃动力车不起动柴油机的情况下，无法保证动力车必要的辅助系统、控制系统及生活设备的正常工作。
33.在跨区段长线路内燃、电力动力车编组不间断运行时，在电气化区段，当电力动力车作为主控动力车输出动力及列车供电时，内燃动力车在不起柴油机的情况下辅助系统无法获得电能为辅助生活设备、必要的水泵和风机、制氧机及柴油机保温系统的正常工作进行供电，同时，控制系统也无法通过充电机的供电来完成动力车正常的状态显示、数据监测传输等工作。如果内燃动力车全程起柴油机为各系统进行供电，长线路的运行中燃油经济性和环保性会非常差。
34.在非电气化区段，内燃动力车作为主控车输出动力及列车供电时，电力动力车因无接触网供电，同样也无法满足控制系统相关的运行状态显示、数据监测，辅助生活设备的工作。
35.在任何编组下，当一端动力车自身紧急故障时，也无法通过其它途径获得必要功能运行的电能来源。
36.基于以上认识，本技术提出如下将要描述的方案来解决上述问题。通过整列车一体化的思维方式进行能量流的合理、灵活利用，使动车组更经济环保、更节能减排，同时提高司乘人员舒适性。
37.参考图1至图8，本发明提出一种动车组动力车辅助电路与列供电路(即列车供电电路)贯通的供电系统，包括：dc600v列车供电母线；第一动力车的辅助电路母线；连接电路，连接在所述dc600v列车供电母线与所述辅助电路母线之间；第一接触器，设置在所述连接电路上；控制单元，配置为：当所述第一动力车自身无电能供应时，控制所述第一接触器连通所述连接电路，使得由第二动力车供电的dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。
38.在本发明的方案中，通过设置所述连接电路将动力车辅助电路与拖车dc600v列车供电母线连通，使动力车在自身无电能供应的情况下，可通过整列dc600v列车供电母线上获取电能，满足自身必要的控制系统、辅助系统等设备的正常运行。在动车组一端动力车紧
急故障时，可通过辅助贯通电路进行部分功能的使用，例如空压机的互用等。
39.在一些实施例中，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。当所述第一动力车为内燃动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：内燃动力车控制系统、柴油机保温系统、空调、暖风机、制氧机。
40.从而，内燃动力车在不起柴油机的情况下，可通过将主控端电力动力车为客车提供的dc600v列车供电电源与内燃辅助电路母线连通，为连接在辅助电路母线上的柴油机保温系统、dc110v充电机及下挂在辅助逆变器下的辅助生活设备进行供电，满足控制系统正常运行，空调、暖风机、制氧机及220v用电插座等辅助设施用电需求以及柴油机保温系统等部分辅助设备的正常工作。
41.在一些实施例中，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。当所述第一动力车为电力动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：电力动力车控制系统、空调、暖风机、制氧机。
42.从而，电力动力车也可在无接触网供电时，通过dc600v列车供电母线的电能来源来实现自身控制系统的正常工作及空调、暖风机、制氧机等辅助设备用电需求以及部分辅助设备的正常工作。
43.因此，本发明的方案可提高动车组动力车能量流的灵活利用以及故障时的应急能力，提升动车组运用时的经济性与环保性，同时可提升非主控端乘务员的舒适性。
44.参考图1，在本发明的实施例中，两端动力车通过拖车完成dc600v列车供电的全列贯通，列车供电不混合输出，由单电力动力车或单内燃动力车(含两节)输出。当动车组为电力模式，dc600v列车供电由电力动力车输出，除拖车用电外，还负责内燃动力车控制系统、制氧设备、柴油机保温设备及空调电暖气等辅助设备用电；当动车组为内燃模式，dc600v列车供电由内燃动力车输出，除拖车用电外，还为电力动力车控制系统、空调、制氧机等辅助设备供电。
45.参考图2至图7，内燃动力车辅助电路的母线电压为dc600v，在原辅助电路中增加硬线电路和输入控制接触器(km29/km30)、预充电电阻及电压检测传感器，通过后端部设置的列车供电重连连接器将dc600v列车供电母线连接到辅助dc600v母线上，当电力动力车主控，输出dc600v列车供电时，可通过闭合km29/km30接触器与辅助电路连通，此时为直挂在辅助dc600v母线上的保温装置、充电机提供工作电源，制氧机、变流器水泵、除尘风机、空调及生活设备经辅助逆变器及后端的220v变压器提供工作电源。
46.在本发明的实施例中，在所述第一动力车的本车列车供电输出电路上设有第二接触器，所述控制单元配置为：当以下条件均满足时，控制所述第一接触器连通所述连接电路：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预设值(例如80v)、所述第二接触器的反馈状态为断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值(例如570v)。从而保证在本车列供无输出的情况下接受他车供电，防止本车供电和他车供电冲突。第一接触器可以为下文描述的km29/km30接触器，第二接触器可以为下文描述的km28接触器。
47.下面描述本发明技术方案中相关的控制逻辑。
48.mec主司机左侧供电为a路，右侧为b路。
49.md：a路供电，mdc：b路供电。
50.ccu(列车中央控制单元)给lgu(列供控制单元)发送：他车列供接触器状态、应急模式、动力模式等信息，所有接触器均由lgu自行控制。
51.dc/dc起动逻辑：对应的dc/dc模块没有手动隔离，lgu检测到中间直流电压大于1050v开始工作、且km28闭合。
52.lgu判断启动状态：
53.①
ccu给lgu发送：他车列供接触器断开状态；
54.②
没有列供断电请求；
55.③
km28闭合、km29、km30断开后起动。
56.如果列供系统已经工作，当列供系统内部检测故障，自动隔离。
57.km28接触器(本车列车供电输出接触器)的控制逻辑如下：
58.电力模式：
59.①
内燃强制供电功能未激活
60.断开km28接触器并保持状态。
61.②
内燃强制供电功能激活
62.电力动力车列供允许投入信号有效；
63.检测到km29、km30接触器反馈状态为断开状态；
64.他车列供电压1小于100v；
65.ccu向lgu发送的电力动力车列供输出接触器状态处于断开位；
66.闭合km28接触器并保持状态。
67.内燃模式：
68.检测到km29、km30接触器反馈状态为断开状态；
69.他车列供电压1小于100v；
70.电力动力车列供允许投入信号有效；
71.ccu向lgu发送的电力动力车列供输出接触器状态处于断开位；
72.闭合km28接触器并保持状态。
73.非电力非内燃模式：
74.断开km28接触器并保持状态。
75.km29接触器(他车1路列车供电输入接触器)的控制逻辑如下：
76.电力模式：
77.1)mdc车需满足下列条件才能闭合该接触器，否则断开该接触器：
78.①
本车列车供电模块(dcdc1与dcdc2)的输入电压均小于80v；
79.②
km28接触器反馈状态为断开状态；
80.③
km30接触器反馈状态为断开状态；
81.④
ccu向lgu发送的电力动力车列供输出接触器状态处于闭合位；
82.⑤
他车列供电压1大于570v；
83.⑥
他车列供电压2小于170v；
84.⑦
柴油机起动信号为0；
85.dcdc1或dcdc2输入电压大于170v，才视为
①
不满足；
86.km29闭合后，当km30条件满足时，不做切换，直到km29和km30再次断开。
87.2)md车断开km29接触器；
88.内燃模式：
89.断开km29接触器并保持状态。
90.非电力非内燃模式：
91.断开km29接触器并保持状态。
92.km30接触器(他车2路列车供电输入接触器)的控制逻辑如下：
93.电力模式：
94.1)mdc车需满足下列条件才能闭合接触器，否则断开该接触器：
95.①
本车列车供电模块(dcdc1与dcdc2)的输入电压均小于80v；
96.②
km28接触器反馈状态为断开状态；
97.③
km29接触器反馈状态为断开状态；
98.④
ccu向lgu发送的电力动力车列供输出接触器状态处于闭合位；
99.⑤
他车列供电压2大于570v；
100.⑥
柴油机起动信号为0。
101.2)md车需满足下列条件才能闭合，否则断开该接触器：
102.①
dcdc1及dcdc2输入电压均小于80v；
103.②
km28接触器反馈状态为断开状态；
104.③
km29接触器反馈状态为断开状态；
105.④
ccu向lgu发送的电力动力车列供输出接触器状态处于闭合位；
106.⑤
他车列供电压1大于570v；
107.⑥
他车列供电压2大于570v；
108.dcdc1或dcdc2输入电压大于170v，才视为
①
不满足；
109.内燃模式：
110.断开km30接触器并保持状态。
111.非电力非内燃模式：
112.断开km30接触器并保持状态。
113.km32接触器为他车列车供电输入预充电接触器，当km29或km30接触器满足闭合条件前需先闭合mk32接触器。
114.参考图8，所述系统还包括：电源柜，设置在电力动力车所述连接电路上，配置为将dc600v直流电逆变为ac440v交流电。电力动力车通过增加电源柜将dc600v逆变为ac440v与辅助母线连通，为充电机、空调及暖风机供电，经变压器转换为ac230v供电。
115.本发明还提出一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电方法，包括：
116.当第一动力车自身无电能供应时，将dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通，使得由第二动力车供电的所述dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。
117.在一些实施例中，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，将所述dc600v列车供电母线与所述内燃动力车的辅助电路母线连通。
118.在一些实施例中，当以下条件均满足时，将所述dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预设值、所述第一动力车的本车列车供电输出电路断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值。
119.在一些实施例中，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，将所述dc600v列车供电母线与所述电力动力车的辅助电路母线连通。
120.根据以上描述，本发明的技术方案通过增加硬线电路设计来实现动力车辅助电路母线与整列动车组的dc600v列车供电母线连通，从而使内燃动力车在不起动柴油机、电力动力车在不从接触网取电的情况下，通过dc600v列车供电母线获得机车运行时的必要电能。
121.具体而言，本发明可以实现：在电气化区段从控端内燃动力车无需启动柴油机即可满足正常的控制系统功能、生活用电设施功能及柴油机保温功能等用电需求；在非电气化区段电力动力车在无法升弓获得电能的时候满足正常的控制系统功能及生活用电设施功能；在内燃动力车或电力动力车一端紧急故障时可通过整列贯通的dc600v列车供电母线上获取控制系统，辅助系统及生活设备的工作用电来源。
122.通过本发明的技术方案，能够有效利用电路设计实现动车组的电能利用，提升动力车辅助系统和控制系统工作的冗余性和灵活性以及故障时的应急能力，同时提升内燃动力车的燃油经济性，达到节能减排和环保的需求；满足非主控动力车在自身无电能来源的情况下可通过列供母线与辅助母线贯通来实现控制系统、辅助系统及生活设备的工作需求；为非主控端提供空调、电暖气及制氧机等生活用电，大大提高非主控端司乘人员的舒适性。
123.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统，其特征在于，包括：dc600v列车供电母线；第一动力车的辅助电路母线；连接电路，连接在所述dc600v列车供电母线与所述辅助电路母线之间；第一接触器，设置在所述连接电路上；控制单元，配置为：当所述第一动力车自身无电能供应时，控制所述第一接触器连通所述连接电路，使得由第二动力车供电的dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述第一动力车的本车列车供电输出电路上设有第二接触器，所述控制单元配置为：当以下条件均满足时，控制所述第一接触器连通所述连接电路：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预设值、所述第二接触器的反馈状态为断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，控制所述第一接触器连通所述连接电路。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：电源柜，设置在所述连接电路上，配置为将dc600v直流电逆变为ac440v交流电。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述第一动力车为内燃动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：内燃动力车控制系统、柴油机保温系统、空调、暖风机、制氧机；当所述第一动力车为电力动力车时，所述辅助电路母线用于为以下设备中的一个或多个供电：电力动力车控制系统、空调、暖风机、制氧机。7.一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电方法，其特征在于，包括：当第一动力车自身无电能供应时，将dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通，使得由第二动力车供电的所述dc600v列车供电母线向所述第一动力车的辅助电路母线供电。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一动力车为内燃动力车，当所述内燃动力车的柴油机不起动时，将所述dc600v列车供电母线与所述内燃动力车的辅助电路母线连通。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当以下条件均满足时，将所述dc600v列车供电母线与所述第一动力车的辅助电路母线连通：柴油机起动信号为0、所述第一动力车的本车列车供电模块的输入电压小于相应的预设值、所述第一动力车的本车列车供电输出电路断开、所述第二动力车的供电电路电压大于相应的预设值。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一动力车为电力动力车，当所述电力动力车无法从接触网取电时，将所述dc600v列车供电母线与所述电力动力车的辅助电路母线连通。

技术总结
本发明公开了一种动车组动力车辅助电路与列供电路贯通的供电系统及方法。所述系统包括：DC600V列车供电母线；第一动力车的辅助电路母线；连接电路，连接在DC600V列车供电母线与辅助电路母线之间；第一接触器，设置在连接电路上；控制单元，配置为：当第一动力车自身无电能供应时，控制第一接触器连通连接电路，使得由第二动力车供电的DC600V列车供电母线向第一动力车的辅助电路母线供电。通过本发明的技术方案，在动力车自身无电能来源的情况下，可通过列供母线与辅助母线贯通来实现控制系统、辅助系统及生活设备的工作需求，有利于提升动力车辅助系统和控制系统工作的冗余性和灵活性以及故障时的应急能力，并能达到节能减排、提高司乘人员的舒适性的目的。提高司乘人员的舒适性的目的。提高司乘人员的舒适性的目的。


技术研发人员：杜焱森 魏宏 张东坡 苗琰泽 王治坤 刘梦琪 徐天立 顾燕 朱晓晴 江山
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2022.10.14
技术公布日：2023/1/2