一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法与流程

1.本发明涉及机车控制技术领域，更具体地涉及一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法。


背景技术：

2.内电双源动力集中动车组是应铁路总公司要求专门为西藏高原地区，拉林拉日线设计的动车组。该动车组采用内电分置式设计结构，整列编组内包括电力动力车、拖车、内燃动力车，电力动力车和内燃动力车分别配置在动车组的两端。在任意端司机室内，乘务员可以选择内燃模式或电力模式分别激活对应的内燃动力车或电力动力车发挥牵引功率，实现内电双源互控。同时，整列动车组具备多网融合、数据贯通的特点。在内燃动力车、拖车、电力动力车上均可实时监控全列任意节动拖车的状态数据。
3.目前现有相关控制技术中，采用内重联方式的内燃机车、电力机车，能够实现两节内燃机车或者两节电力机车之间的互相控制，同时目前的动力集中式电力动车组，两端电力动力车通过wtb总线实现了两端电力动力车的互控。现有的控制技术中只能通过硬线重联或wtb总线实现内燃动力车与内燃动力车之间、电力动力车与电力动力车之间的互控。由于内燃动力与电力动力的控制方式、操作方式等有非常大的差别，所以无法实现内燃动力车与电力动力车之间动力源快速平稳转换。现有的动力转换方式无法满足双源置式动力集中动车组双端动力之间的动力源转换，参照目前混动机车的动力模式转换无法实现双源动车组的换端功能，换端过程中会产生动力模式冲突造成卸载，并且由于内燃、电力控制方式的巨大差异无法实现整列动车组高压隔离。
4.因此急需一种全新的控制方法来控制双源置式动力集中动车组动力源的转换。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法以解决现有技术中存在的上述问题中的至少一项。本发明的方法实现了内燃动力车、电力动力车动力内电模式平稳转换，动力源之间快速切换的目的，从而提高了整个动车组的可靠性，满足了内燃、电力混编线路的匹配运用需求。
6.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
7.根据本发明的一方面，提供一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法，包括下列步骤：
8.采集操纵端的两个反馈信号及动车组运行速度；
9.通过监测操纵端的两个反馈信号是否发生变化来确定是否存在动力模式转换请求；
10.在确定存在动力模式转换请求的情况下确定动车组运行速度是否为零速；
11.在动车组运行速度为零速时，根据所采集的两个反馈信号无条件地直接进行动力模式转换，在动车组运行速度为非零速时，根据转换前的动力模式进行降弓或断机控开关
操作，再进行动力模式转换。
12.根据本发明的一个实施例，其中两个反馈信号中的每个反馈信号具有两种状态，两个反馈信号的状态组合包括表示“电力模式”和“内燃模式”的内电模式转换开关的状态。
13.根据本发明的一个实施例，其中在进行动力模式转换之前，如果操纵端的两个反馈信号表示“内燃模式”，则内燃动力车柴油机进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力，同时内燃动力车将内燃模式状态发送给从控节电力动力车，电力动力车的主断路器被断开、受电弓降弓。
14.根据本发明的一个实施例，其中在进行动力模式转换时，如果两个反馈信号表示转换为“电力模式”，则在动车组运行速度为零速时，直接转换为“电力模式”，在动车组运行速度为非零速时，断开机控开关再转换为“电力模式”，在转换时内燃动力车按需起机发电，控制内燃动力车保持牵引封锁、列供封锁状态，同时内燃动力车将“电力模式”发送给从控节电力动力车，电力动力车控制升弓、闭合主断路器，电力动力车提供列供和整列动车组牵引力。
15.根据本发明的一个实施例，其中在进行动力模式转换之前，如果操纵端的两个反馈信号表示“电力模式”，则电力动力车提供列供和整列动车组牵引力，内燃动力车处于冷备状态，内燃动力车控制系统处于工作状态并实时监测自身工况，当内燃动力车判定柴油机水温低需要起动时，将自动起动柴油机进行打温。
16.根据本发明的一个实施例，其中在进行动力模式转换时，如果两个反馈信号表示转换为“内燃模式”，则在动车组运行速度为零速时，直接转换为“内燃模式”，在动车组运行速度为非零速时，电力动力车控制降弓，再转换为“内燃模式”，在转换时电力动力车断开主断路器，受电弓降弓，内燃动力车柴油机起机并进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力。
17.根据本发明的一个实施例，两个反馈信号的状态组合还包括表示“0”位模式的内电模式转换开关状态，在“0”位模式动车组全列牵引封锁，电力动力车受电弓降下、内燃动力车励磁系统禁止，整列高压禁止，所述方法还包括在换端时提示操纵端的司机将“内电模式”转换开关置于“0”位，在从控端司机室钥匙激活后提示从控端司机将“内电模式”转换开关由“0”位转换到所需的“内燃模式”位或“电力模式”位，通过增加“0”位模式避免了双源置式动力集中动车组换端过程中的模式冲突问题。
18.根据本发明的一个实施例，在检测到从“电力模式”向“内燃模式”转换的请求信号时，当动车组处于“电力模式”时，电力动力车降弓，断开主断路器，当检测到电力端列供输出电压低于设定值后，断开电力端列供输出接触器，并将此状态发送到内燃动力车，内燃动力车检测到电力动力车列供输出接触器断开且列供供电电压低于设定值，则内燃动力车闭合内燃动力车列供输出接触器。
19.根据本发明的一个实施例，还包括当动车组在“电力模式运行”且检测到电力动力车出现故障时，在主控端手动起动柴油机，当柴油机起机励磁发电成功后，控制内燃动力车牵引封锁，列供封锁，操作执行内电转换开关由“电力模式”转为“内燃模式”，电力动力车执行降弓，断开主断路器，当电压降低到一定阈值时断开电力端列供接触器，闭合内燃节列供接触器。
20.根据本发明的一个实施例，如果电力动力车的故障为列供系统出现故障，在电力
模式下，提示司机激活钥匙占用端显示屏界面的“内燃列供强投”功能，内燃动力车起机发电，牵引封锁，按照列供转换策略，整列动车组列供由内燃动力车提供，实现电力动力车提供牵引加内燃动力车提供列供的组合方式。
21.本发明提供的双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法具有以下有益效果中的至少一项：
22.(1)通过这种控制方法实现了动车组的动力源转换，实现了内燃、电力动力源的快速、平稳、安全切换，提高了动车组的可靠性，满足了内燃、电力混编线路的匹配运用需求，产生了非常高的经济和社会效益；
23.(2)增加了“0”位模式，并通过“0”位模式设置实现了动车组整列高压禁止，避免了动车组换端前后动力模式冲突；
24.(3)在电力模式电力动力车列供故障的情况下，发挥双动力源动车组优势，可以直接转为“内燃模式”，或激活“内燃列供强投”功能；
25.(4)本发明的双源置式动车组在动力源转换过程中通过对列供贯穿回路接触器状态、wtb总线中发送的他车列供状态、列供回路电压状态的判定和优化，实现了列供安全、平稳切换。
附图说明
26.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1示例性地示出了根据本发明的双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法的流程图；
28.图2示出了根据一些实施例的电力模式转内燃模式的控制流程图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.图1示例性地示出了根据本发明的双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法的流程图。
31.在步骤s1中，采集操纵端(也可称为主控短)的两个反馈信号及动车组运行状态和速度。
32.动车组双端司机室均设置相同的动力源转换开关，每个动力源转换开关都具有三个位置，三个位置分别对应于“电力模式”、“内燃模式”和“0”位。动力源转换开关的状态通过两个di反馈信号(模式切换1、模式切换2)传递给tcms(列车控制和管理系统)。两个di反馈信号对应的状态如下表1的模式转换真值表所示。
33.表1模式转换开关真值表
[0034][0035]
通过控制操纵端的动力源转换开关可以进行模式转换。tcms通过采集操纵端的两个di反馈信号(模式切换1、模式切换2)来判断动车组动力源的当前模式以及是否出现了模式转换请求。
[0036]
以动车组的内燃动力车为操纵端为例进行说明。
[0037]
当tcms检测到riom(远程输入输出单元)的信号反馈，模式切换1＝0，模式切换2＝1时，tcms判定此时为内燃模式。在内燃模式中，内燃动力车柴油机进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力，tcms会将内燃模式发给内燃动力车显示屏，内燃动力车显示屏显示内燃模式，主界面中会显示柴油机转速、高温水温度、牵引制动力等信息。同时内燃动力车tcms通过wtb总线将内燃模式状态发送给从控节电力动力车tcms，电力动力车tcms的主接触器处于断开状态，受电弓状态为降弓状态，同时电力动力车tcms会将内燃模式发送给电力动力车显示屏，电力动力车显示屏显示界面与主控车保持一致。
[0038]
当tcms检测到riom(远程输入输出单元)的信号反馈，模式切换1＝1，模式切换2＝0时，tcms判定此时为电力模式。在“电力模式”中，电力动力车提供列供和整列动车组牵引力，电力动力车电弓处于升弓状态、主断路器处于闭合状态。内燃动力车处于冷备状态，控制系统处于工作状态并实时监测自身工况，当内燃动力车判定柴油机水温低需要起动时，将自动起动柴油机进行打温。
[0039]
在步骤s2中，tcms通过监测操纵端的两个反馈信号是否发生变化来确定是否存在动力模式转换请求。其中，可以检测电钥匙占用激活情况，相应地检测电钥匙占用端的两个反馈信号是否发生变化。当电钥匙占用激活且该端的两个反馈信号发生变化时，可以确定存在动力模式转换请求。
[0040]
在步骤s3中，在确定存在动力模式转换请求的情况下确定动车组运行速度是否为零速。零速是指动车组速度接近零，例如速度在0.3km/h以下时可以视为零速。
[0041]
在步骤s4中，在动车组运行速度为零速时，根据所采集的两个反馈信号无条件地直接进行动力模式转换；在动车组运行速度为非零速时，根据转换前的动力模式进行降弓或断机控开关操作，再进行动力模式转换。具体地，当动车组运行速度为非零速(例如速度在0.8km/h以上)时，“电力模式”转“内燃模式”需要降弓，“内燃模式”转“电力模式”需要断机控开关(断开机控确保内燃动力车无法加载)。当动车组运行速度为零速(例如速度在0.3km/h以下)时，“电力模式”转“内燃模式”可以不考虑受电弓的状态，“内燃模式”转“电力模式”可以不考虑机控的状态。
[0042]
当转换前为内燃模式且tcms检测到riom信号反馈，模式切换1＝1，模式切换2＝0，tcms判定此时请求转换为“电力模式”时，根据动车组的车速是否为零速进行转换控制。在动车组运行速度为零速时，直接转换为“电力模式”。在动车组运行速度为非零速时，断开机控开关再转换为“电力模式”。在转换为“电力模式”时，内燃动力车可以按需起机发电，tcms
控制内燃动力车保持牵引封锁、列供封锁状态，内燃动力车tcms将电力模式发给内燃动力车显示屏，显示屏显示网压、原边电流、牵引电制动力等信息。同时内燃动力车tcms通过wtb总线将电力模式发送给从控节电力动力车，电力动力车tcms控制升弓、闭合主断路器，电力动力车提供列供和整列动车组牵引力，同时电力动力车tcms将电力模式发给电力节显示屏，电力节显示屏显示界面与主控端保持一致。
[0043]
当转换前为电力模式且tcms检测到riom的信号反馈，模式切换1＝0，模式切换2＝1，tcms判定此时请求转换为内燃模式时，根据动车组的车速是否为零速进行转换控制。在动车组运行速度为零速时，直接转换为“内燃模式”，在动车组运行速度为非零速时，电力动力车控制降弓再转换为“内燃模式”。在转换时，内燃动力车柴油机起机并进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力，tcms会将内燃模式发给内燃动力车显示屏，内燃动力车显示屏显示内燃模式，主界面中会显示柴油机转速、高温水温度、牵引制动力等信息。同时内燃动力车tcms通过wtb总线将内燃模式状态发送给从控节电力动力车tcms，电力动力车tcms执行断开主接触器、降弓，同时电力动力车tcms会将内燃模式发送给电力动力车显示屏，电力动力车显示屏显示界面与主控车保持一致。
[0044]
可选地，在本发明的一些实施例中，为了避免动车组换端前后动力模式冲突，为模式转换开关增加了“0”位模式，并通过“0”位模式设置实现了动车组整列高压禁止。当tcms检测到riom信号反馈，模式切换1＝1，模式切换2＝1时，tcms判定此时为“0”位模式。在“0”位模式动车组全列牵引封锁，电力动力车受电弓降下、内燃动力车励磁系统禁止，整列高压禁止。设置“0”位模式实现了整列的内燃、电力高压系统禁止。在动车组换端过程中由于存在换端前后“内电模式”转换开关位置不一致情况，tcms将判定换端失败。增加“0”位模式后在换端过程中，tcms收到换端指令后将提示主控端司机将“内电模式”转换开关置于“0”位，否则将报出提示信息，并在从控端司机室钥匙激活后，tcms提示当前的主控端(即换端前的从控端)的司机将“内电模式”转换开关由“0”位转换到所需的“内燃”位或“电力”位。这样保证换端前后，电力动力车高压系统，内燃动力车柴油机及励磁系统正常工作，保证列供系统对拖车的持续供电。
[0045]
可选地，在本发明的一些实施例中，当tcms检测到riom信号反馈，模式切换1＝0，模式切换2＝0时，tcms判定此时为无效模式，只有线路反馈发生故障的情况下才会出现，在这种情况下tcms将保持上一个动力源状态不变。
[0046]
可选地，在本发明的一些实施例中，对模式转换期间的列供供电转换进行了更加优化地设置。既有内燃动车组或电力动车组在短编组运行时由动力车提供8节拖车列供，单节动力车供整列列供，如果采用长编组或短编组重联情况下，两端动车组分别供一路列供负载，出现故障时拖车进行加载工作。而本发明的双源置式动车组在同一时刻由一种动力源供整列列供，动车组采用整列列供贯穿。以“电力”模式向“内燃”模式转换为例说明列供供电转换过程：电力模式下，内燃列供输出接触器保持断开状态，进行电力向内燃转换操作，电力动力车降弓、主断路器断开后，当电力端tcms检测到电力端列供输出电压小于设定值后，断开电力端列供输出接触器，并通过wtb将此状态发送到内燃动力车tcms。内燃动力车tcms检测到电力动力车列供输出接触器断开，且列供供电电压小于设定值，则内燃动力车tcms控制闭合内燃动力车列供输出接触器，实现动车组动力源转换时列供控制平稳切换。
[0047]
可选地，在本发明的一些实施例中，在动车组线路运行过程中，在电力模式运行时，电力动力车出现故障时可以转为内燃模式运行，从减少转换时间，最大程度减少动力损失的角度设计了转换过程。如果按照先降弓，断主断路器，然后再执行“电力向内燃”的转换，此时柴油机开始起机发电，那么这种情况下切换时间过长，动车组存在长时间无动力情况，有线路运行风险。所以本发明的一些实施例对此控制进行了优化。具体地，如图2所示，以电力模式转换为内燃模式为例，在电力模式运行情况下，当确定电力动力车出现故障时，在主控端手动起动柴油机，当柴油机起机励磁发电成功后，内燃动力车tcms控制内燃动力车牵引封锁，列供封锁，然后操作执行内电转换开关由“电力模式”转为“内燃模式”，电力动力车执行降弓，断开主断路器。当电压降低到一定阈值时断开电力端列供接触器，闭合内燃节列供接触器，内燃动力车实现了快速的动力源接管，提供整列动车组的牵引与列供。如果电力动力车只是列供系统出现故障，也可以使用本发明设计的“内燃列供强投”功能。在电力模式下，电力列供出现故障，在钥匙占用端司机通过显示屏点击界面激活“内燃列供强投”功能，功能激活后内燃动力车起机发电，牵引封锁，按照列供转换策略，整列动车组列供由内燃动力车提供，通过这种方式动车组不会出现降速情况，能够快速实现电力牵引与内燃列供的组合方式。
[0048]
通过以上方法实现了动车组动力源模式的转换，实现了内燃、电力动力源的快速、平稳、安全切换，提高了动车组的可靠性。
[0049]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0050]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0051]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法，其特征在于，包括下列步骤：采集操纵端的两个反馈信号及动车组运行速度；通过监测操纵端的两个反馈信号是否发生变化来确定是否存在动力模式转换请求；在确定存在动力模式转换请求的情况下确定动车组运行速度是否为零速；在动车组运行速度为零速时，根据所采集的两个反馈信号无条件地直接进行动力模式转换，在动车组运行速度为非零速时，根据转换前的动力模式进行降弓或断机控开关操作，再进行动力模式转换。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中两个反馈信号中的每个反馈信号具有两种状态，两个反馈信号的状态组合包括表示“电力模式”和“内燃模式”的内电模式转换开关的状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中在进行动力模式转换之前，如果操纵端的两个反馈信号表示“内燃模式”，则内燃动力车柴油机进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力，同时内燃动力车将内燃模式状态发送给从控节电力动力车，电力动力车的主断路器被断开、受电弓降弓。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中在进行动力模式转换时，如果两个反馈信号表示转换为“电力模式”，则在动车组运行速度为零速时，直接转换为“电力模式”，在动车组运行速度为非零速时，断开机控开关再转换为“电力模式”，在转换时内燃动力车按需起机发电，控制内燃动力车保持牵引封锁、列供封锁状态，同时内燃动力车将“电力模式”发送给从控节电力动力车，电力动力车控制升弓、闭合主断路器，电力动力车提供列供和整列动车组牵引力。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中在进行动力模式转换之前，如果操纵端的两个反馈信号表示“电力模式”，则电力动力车提供列供和整列动车组牵引力，内燃动力车处于冷备状态，内燃动力车控制系统处于工作状态并实时监测自身工况，当内燃动力车判定柴油机水温低需要起动时，将自动起动柴油机进行打温。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中在进行动力模式转换时，如果两个反馈信号表示转换为“内燃模式”，则在动车组运行速度为零速时，直接转换为“内燃模式”，在动车组运行速度为非零速时，电力动力车控制降弓，再转换为“内燃模式”，在转换时电力动力车断开主断路器，受电弓降弓，内燃动力车柴油机起机并进行励磁发电，提供列供和整列动车组牵引力。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，两个反馈信号的状态组合还包括表示“0”位模式的内电模式转换开关状态，在“0”位模式动车组全列牵引封锁，电力动力车受电弓降下、内燃动力车励磁系统禁止，整列高压禁止，所述方法还包括在换端时提示操纵端的司机将“内电模式”转换开关置于“0”位，在从控端司机室钥匙激活后提示从控端司机将“内电模式”转换开关由“0”位转换到所需的“内燃模式”位或“电力模式”位。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测到从“电力模式”向“内燃模式”转换的请求信号时，当动车组处于“电力模式”时，电力动力车降弓，断开主断路器，当检测到电力端列供输出电压低于设定值后，断开电力端列供输出接触器，并将此状态发送到内燃动力车，内燃动力车检测到电力动力车列供输出接触器断开且列供供电电压低于设定值，则内燃动力车闭合内燃动力车列供输出接触器。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当动车组在“电力模式运行”且检测到电力动力车出现故障时，在主控端手动起动柴油机，当柴油机起机励磁发电成功后，控制内燃动力车牵引封锁，列供封锁，操作执行内电转换开关由“电力模式”转为“内燃模式”，电力动力车执行降弓，断开主断路器，当电压降低到一定阈值时断开电力端列供接触器，闭合内燃节列供接触器。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，如果电力动力车的故障为列供系统出现故障，在电力模式下，提示司机激活钥匙占用端显示屏界面的“内燃列供强投”功能，内燃动力车起机发电，牵引封锁，按照列供转换策略，整列动车组列供由内燃动力车提供。

技术总结
本发明公开了一种双源置式动力集中动车组动力源转换控制方法。该方法包括下列步骤：采集操纵端的两个反馈信号及动车组运行速度；通过监测操纵端的两个反馈信号是否发生变化来确定是否存在动力模式转换请求；在确定存在动力模式转换请求的情况下确定动车组运行速度是否为零速；在动车组运行速度为零速时，根据所采集的两个反馈信号无条件地直接进行动力模式转换，在动车组运行速度为非零速时，根据转换前的动力模式进行降弓或断机控开关操作，再进行动力模式转换。本发明的方法实现了内燃动力车、电力动力车动力内电模式平稳转换，动力源之间快速切换的目的，从而提高了整个动车组的可靠性，满足了内燃、电力混编线路的匹配运用需求。的匹配运用需求。的匹配运用需求。


技术研发人员：徐朝林 杨曦亮 蔡志伟 董骏骐 魏宏 贾峰 王贤哲 赵鑫 陆璐
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：2022.10.12
技术公布日：2022/12/22