本發(fā)明涉及軌道車輛技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種弓網(wǎng)故障時軌道車輛的應(yīng)急牽引系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軌道車輛在運(yùn)行過程中，因惡劣天氣、高壓電纜脫落、系統(tǒng)故障等原因都會造成列車停電。目前，列車應(yīng)急電源的功率較低，僅能提供緊急情況下的控制和應(yīng)急照明用電，無法滿足長時間通風(fēng)和空調(diào)用電的需求，更無法牽引列車駛離無電區(qū)，當(dāng)弓網(wǎng)發(fā)生故障時，易因車廂內(nèi)長時間高溫、缺氧等因素造成現(xiàn)場混亂，存在安全隱患。

據(jù)報道，京廣高鐵g79發(fā)生過一次停電故障，車廂內(nèi)上千人被困在車內(nèi)共持續(xù)近2小時，故障發(fā)生后，車內(nèi)停水停電，不能開門，車內(nèi)將近40度，好幾位乘客發(fā)生不良反應(yīng)。據(jù)調(diào)查，該列車停電的直接原因是外部電網(wǎng)跨高鐵220千伏高壓線脫落損壞觸網(wǎng)，觸網(wǎng)無備用，搶修周期長，車上電池僅供控制與急照明用，容量配置沒有考慮空調(diào)用電和車廂通風(fēng)。

現(xiàn)有應(yīng)急供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖1，圖1中，供電故障發(fā)生時，通過4組并聯(lián)連接的蓄電池組為輔助供電系統(tǒng)acu供電，即在弓網(wǎng)故障時，4組蓄電池組的能量僅能為輔助供電系統(tǒng)acu供電，無法為車廂空調(diào)以及牽引逆變器供電，無法保障旅客安全和舒適度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種弓網(wǎng)故障時軌道車輛的應(yīng)急牽引系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)故障時的輔助供電和應(yīng)急牽引，保障旅客安全和舒適度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種弓網(wǎng)故障時軌道車輛的應(yīng)急牽引系統(tǒng)，該應(yīng)急牽引系統(tǒng)包括充電機(jī)、第一儲能供電單元、至少1只切換開關(guān)k3、至少1組第二儲能供電單元和牽引逆變器，其中，充電機(jī)與第一儲能供電單元、第二儲能供電單元連接，各組第二儲能供電單元之間并聯(lián)；第一儲能供電單元設(shè)有第一蓄電池模組v1和第一開關(guān)k1，第一蓄電池模組v1正極與第一開關(guān)k1串聯(lián)；第二儲能供電單元設(shè)有第二蓄電池模組v2、第二開關(guān)k2和第四開關(guān)k4，第二蓄電池模組v2正負(fù)極分別與第四開關(guān)k4、第二開關(guān)k2串聯(lián)；切換開關(guān)k3跨接于第一蓄電池模組v1正極和第二蓄電池模組v2負(fù)極之間、以及兩組相鄰第二蓄電池模組v2正極與負(fù)極之間；牽引逆變器設(shè)置于第一蓄電池模組v1負(fù)極和最后一組第二蓄電池模組v2正極之間。

優(yōu)選的是，該應(yīng)急牽引系統(tǒng)進(jìn)一步包括輔助儲能供電單元和輔助供電系統(tǒng)，輔助儲能供電單元與第一儲能供電單元、第二儲能供電單元、輔助供電系統(tǒng)、充電機(jī)連接，輔助儲能供電單元設(shè)有蓄電池組v0。

優(yōu)選的是，蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2的工作范圍為dc80v～dc140v。

優(yōu)選的是，蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2的工作電壓為dc110v。

優(yōu)選的是，蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2均采用高能量密度鋰電池或高能量密度鎳氫電容電池。

優(yōu)選的是，第二儲能供電單元共有7組，切換開關(guān)k3閉合，且第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4斷開時，第一蓄電池模組v1與7組第二儲能供電單元串聯(lián)構(gòu)成電壓880v為牽引逆變器供電。

優(yōu)選的是，第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4、切換開關(guān)k3均采用多觸點(diǎn)接觸器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：

1)本發(fā)明的應(yīng)急牽引系統(tǒng)，可根據(jù)車輛工作狀態(tài)，通過控制各開關(guān)狀態(tài)，調(diào)整供電單元間的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換其工作方式?？捎沙潆姍C(jī)、輔助儲能供電單元、第一儲能供電單元、第二儲能供電單元構(gòu)成并聯(lián)充電電路，為各蓄電池組充電；或者由輔助儲能供電單元、第一儲能供電單元、第二儲能供電單元并聯(lián)為輔助供電系統(tǒng)提供緊急供電；或者由輔助儲能供電單元、輔助供電系統(tǒng)組成輔助供電電路，提供控制和照明用電，由第一蓄電池模組v1、第二蓄電池模組v2、牽引逆變器構(gòu)成串聯(lián)放電電路，為車輛提供緊急牽引用電，保證車輛安全性和旅客舒適度。

2)采用高能量密度鋰電池或高能量密度鎳氫電容電池代替現(xiàn)有軌道車輛蓄電池組，即在不增加蓄電池重量和體積的前提下，充分利用現(xiàn)有車輛蓄電池箱和充電機(jī)資源，方便組裝和使用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有車輛應(yīng)急供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(二)；

圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(三)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明公開一種弓網(wǎng)故障時軌道車輛的應(yīng)急牽引系統(tǒng)，能夠在弓網(wǎng)故障時，為軌道車輛提供應(yīng)急供電或?qū)⒘熊囈暂^低速度牽引至就近供電臂。本發(fā)明所描述的軌道車輛包括高鐵、動車、輕軌、地鐵、城際列車和有軌電車。

參見圖2，本發(fā)明的應(yīng)急牽引系統(tǒng)包括充電機(jī)、第一儲能供電單元、切換開關(guān)k3、第二儲能供電單元和牽引逆變器。其中，充電機(jī)為本發(fā)明應(yīng)急牽引系統(tǒng)提供動力來源，充電機(jī)與第一儲能供電單元、第二儲能供電單元連接。

參見圖2，第一儲能供電單元設(shè)有第一蓄電池模組v1和第一開關(guān)k1，第一蓄電池模組v1正極與第一開關(guān)k1串聯(lián)，通過控制第一開關(guān)k1開閉，控制第一儲能供電單元的通斷。

第二儲能供電單元設(shè)有第二蓄電池模組v2、第二開關(guān)k2和第四開關(guān)k4，第二蓄電池模組v2正負(fù)極分別與第四開關(guān)k4、第二開關(guān)k2串聯(lián)；通過控制第二開關(guān)k2和第四開關(guān)k4開閉，控制第二儲能供電單元的通斷。

切換開關(guān)k3設(shè)置于第一蓄電池模組v1正極和第二蓄電池模組v2負(fù)極之間，通過控制切換開關(guān)k3開閉，實(shí)現(xiàn)第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2的串并聯(lián)的電路切換。

牽引逆變器設(shè)置于第一蓄電池模組v1負(fù)極和第二蓄電池模組v2正極之間，牽引逆變器在切換開關(guān)k3閉合時，由第一蓄電池模組v1與第二蓄電池模組v2串聯(lián)為其提供電能。

本發(fā)明的應(yīng)急牽引系統(tǒng)的工作過程：

當(dāng)車輛正常運(yùn)行時，通過控制切換開關(guān)k3斷開，同時控制第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4閉合，第一蓄電池模組v1與第二蓄電池模組v2構(gòu)成并聯(lián)電路，由充電機(jī)為第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2充電。

當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛停電時，通過控制切換開關(guān)k3閉合，同時控制第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4斷開，第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2構(gòu)成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路為牽引逆變器vvvf提供電能，以較低速度將車輛牽引至就近的供電臂，保證旅客安全。

實(shí)施例2

參見圖3，本實(shí)施例的應(yīng)急牽引系統(tǒng)與實(shí)施例1相比，區(qū)別在于：進(jìn)一步包括輔助儲能供電單元和輔助供電系統(tǒng)acu，輔助儲能供電單元與第一儲能供電單元、第二儲能供電單元、輔助供電系統(tǒng)acu、充電機(jī)連接，輔助儲能供電單元設(shè)有蓄電池組v0，蓄電池組v0采用高能量密度鋰電池或高能量密度鎳氫電容電池，蓄電池組v0的電壓工作范圍為dc80v～dc140v。

車輛正常運(yùn)行時，充電機(jī)為蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2充電，或由蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2為輔助供電系統(tǒng)acu供電；當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛停電時，由蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2并聯(lián)為輔助供電系統(tǒng)acu供電，對車輛車廂提供控制用電、應(yīng)急照明用電、應(yīng)急通風(fēng)用電等應(yīng)急用電；當(dāng)弓網(wǎng)故障時間較長時，此時應(yīng)控制切換開關(guān)k3閉合，同時控制第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4斷開，蓄電池組v0為輔助供電系統(tǒng)acu提供控制和照明用電，第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2構(gòu)成串聯(lián)電路，為車輛牽引逆變器vvvf提供應(yīng)急牽引。

實(shí)施例3

本發(fā)明的應(yīng)急牽引系統(tǒng)可包括多組第二儲能供電單元和多只切換開關(guān)k3，且第二儲能供電單元組數(shù)與切換開關(guān)k3的只數(shù)一致，多組第二儲能供電單元之間并聯(lián)連接，且兩組相鄰第二蓄電池模組正極與負(fù)極之間設(shè)置切換開關(guān)k3。

參見圖4，本實(shí)施例的應(yīng)急牽引系統(tǒng)具體包括充電機(jī)、輔助儲能供電單元、輔助供電系統(tǒng)acu、第一儲能供電單元、7只切換開關(guān)k3、7組第二儲能供電單元和牽引逆變器。

與實(shí)施例2相同，充電機(jī)與第一儲能供電單元、第二儲能供電單元、輔助供電系統(tǒng)acu、輔助儲能供電單元連接。第一儲能供電單元設(shè)有第一蓄電池模組v1和第一開關(guān)k1，第一蓄電池模組v1正極與第一開關(guān)k1串聯(lián)；輔助儲能供電單元設(shè)有蓄電池組v0。

區(qū)別在于，圖4中，7組第二儲能供電單元組成結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)連接，每組第二儲能供電單元均設(shè)有第二蓄電池模組v2、第二開關(guān)k2和第四開關(guān)k4，每組第二蓄電池模組v2的正負(fù)極分別與相應(yīng)第二蓄電池模組v2的第四開關(guān)k4、相應(yīng)第二蓄電池模組v2的第二開關(guān)串聯(lián)k2串聯(lián)。切換開關(guān)k3設(shè)置于第一蓄電池模組v1正極和第1組第二蓄電池模組v2負(fù)極之間、以及第1組第二蓄電池模組v2正極與最后1組第二蓄電池模組v2負(fù)極之間。牽引逆變器設(shè)置于第一蓄電池模組v1負(fù)極和最后1組第二蓄電池模組v2正極之間。

本實(shí)施例的應(yīng)急牽引系統(tǒng)工作過程為：

當(dāng)車輛正常運(yùn)行時，控制7只切換開關(guān)k3斷開，同時控制第一開關(guān)k1、7只第二開關(guān)k2、7只第四開關(guān)k4均閉合。此時，輔助儲能供電單元、第一儲能供電單元、7組第二儲能供電單元構(gòu)成并聯(lián)電路，由充電機(jī)為輔助儲能供電單元、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2充電。

當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛停電時，由輔助儲能供電單元、第一儲能供電單元、7組第二儲能供電單元組成的并聯(lián)電路也可為車輛輔助供電系統(tǒng)acu供電，為車輛實(shí)現(xiàn)較長時間通風(fēng)提供動力來源。

當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛較長時間停電，通過控制7只切換開關(guān)k3閉合，同時控制第一開關(guān)k1、7只第二開關(guān)k2、7只第四開關(guān)k4斷開。此時，由蓄電池組v0為輔助供電系統(tǒng)acu供電，對車輛車廂提供控制用電、應(yīng)急照明用電、應(yīng)急通風(fēng)用電等應(yīng)急用電。與此同時，第一蓄電池模組v1、7只切換開關(guān)k3、7組第二蓄電池模組v2構(gòu)成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路為牽引逆變器vvvf提供電能，以較低速度將車輛牽引至就近的供電臂，保證旅客安全。

本實(shí)施例以蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和7組第二蓄電池模組v2的額定工作電壓為dc110v為例進(jìn)行說明。

當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛停電時，蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和7組第二蓄電池模組v2均以并聯(lián)電壓dc110v為車輛輔助供電系統(tǒng)acu供電，可實(shí)現(xiàn)車輛的較長時間通風(fēng)，避免車廂內(nèi)長時間高溫、缺氧等。

當(dāng)弓網(wǎng)故障導(dǎo)致車輛較長時間停電時，由蓄電池組v0為輔助供電系統(tǒng)acu提供工作電壓dc110v電能，由第一蓄電池模組v1和7組第二蓄電池模組v2串聯(lián)為牽引逆變器vvvf提供工作電壓dc880v電能，為車輛提供應(yīng)急牽引。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，為滿足充放電需求，上述3個實(shí)施例中的蓄電池組v0、第一蓄電池模組v1和第二蓄電池模組v2可采用高能量密度鋰電池或高能量密度鎳氫電容電池代替現(xiàn)有軌道車輛蓄電池組，即在不增加蓄電池組重量的前提下，可充分利用現(xiàn)有蓄電池箱和充電機(jī)。第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4、切換開關(guān)k3可采用多觸點(diǎn)接觸器。在該應(yīng)急牽引系統(tǒng)工作過程中，第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4的工作狀態(tài)相同，且切換開關(guān)k3與第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第四開關(guān)k4不同時工作，以實(shí)現(xiàn)各蓄電池模組的串并聯(lián)連接。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。