多编组动车组自动过分相的控制方法与流程

本发明涉及一种采用接触网供电的多编组动车组通过分相区的控制方法，属于轨道车辆设计领域。

背景技术：

随着动车组技术的快速发展与运行速度的提高，对于轨道车辆电气系统自动化设计和控制精度的要求也日益提高。

目前，在动车组行驶的电气化牵引区段中，牵引供电方式采用单相工频交流供电。为了最大限度的平衡电力系统的三相负荷，分段换相供电作为一种有效的控制方式被接触网所采用。为避免各相之间发生短路，需要建立分相区，其位于各个独立供电的区域之间，且用绝缘子或者空气将各相进行隔离。接触网电分相区的典型结构为六跨锚段关节式，其中“中性区”长度约为190m，“无电区”长度约为22m。

现有动车组过分相区的控制方式主要有两种：自动过分相和手动过分相，以保证动车组在无升降弓的情况下，安全惰行地通过分相区。具体地，现有自动过分相的控制方法为：动车组进入分相区之前，列车控制和管理系统(以下简称tcms)接收到磁钢信号后，动车组行驶软件设置的固定的延时时间或者距离参数后即断开主断路器。现有技术手段未充分考虑动车组升起受电弓不同位置的影响，当后弓升起时现有的控制方法将导致动车组过早断开主断路器，使动车组速度损失明显；动车组出分相区时，仅依靠tcms接收到过分相恢复信号来闭合主断路器、结束过分相状态，由于磁钢铺设位置距离分相区有一定的距离，这样又会进一步地加剧动车组的速度损失。

有鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本发明所述的多编组动车组自动过分相的控制方法，其设计目的在于解决上述现有技术存在的问题而针对接触网供电方式的多编组动车组，在进入分相区之前增加根据前后受电弓升起状态的判断条件以控制断开主断路器、以及增加检测网压信号跳变以控制闭合主断路器而结束过分相状态，从而在保证安全可靠地通过分相区的前提下降低动车组的速度损失。

为实现上述设计目的，本申请提出一种新的多编组动车组自动过分相的控制方法，包括有以下步骤：

1)动车组进入分相区之前，当过分相天线检测到第一处埋设的磁钢信号时，车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相预告信号，执行以下步骤2)；若过分相天线未检测到第一处埋设的磁钢信号、检测到第二处埋设的磁钢信号时，则车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相强迫信号，执行以下步骤3)；

2)tcms接收到预告信号后，屏蔽第二处的磁钢信号、并且开始根据动车组实时速度vn计算运行距离s，当运行距离达到tcms中设定的参数sp时，tcms控制主断路器正常断开，执行步骤4)；

3)tcms接收到强迫信号后，开始根据列车实时速度vn计算运行距离s，当运行距离达到tcms中设定的参数sp时，tcms控制主断路器紧急断开，执行步骤4)；

4)动车组处于过分相状态，驶入分相区；

5)动车组出分相区时，当tcms检测到网压信号跳变、或者过分相天线检测到第三处埋设的磁钢信号时，车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相恢复信号，控制主断路器闭合；

6)动车组过分相状态结束，驶离分相区。

其中，在步骤2)和步骤3)中，实时计算的运行距离符合以下公式，

在式中，n为tcms运行的周期数，vn为动车组在第n个周期时的运行速度，tc为tcms的运行周期。

基于上述设计构思，上述控制方法在动车组进入分相区时，设置主断路器断开时间点时充分考虑了动车组升起受电弓位置不同的影响。出分相区时，增加检测网压信号跳变用于闭合主断路器、结束过分相状态。因此，动车组进、出分相区时均可减少不必要的速度损失，保证动车组快速安全可靠的通过分相区。

进一步地，在所述的步骤2)中，tcms中所设定的距离参数sp为：动车组升前弓时，sp＝x且x＝l前-vmax1×t1，其中，l前为动车组过分相天线运行至第一处埋设的磁钢时前弓到分相区的距离，vmax1为动车组此时的最大速度，t1为动车组主断路器正常打开的动作时间；升后弓时sp＝x+l受电弓，l受电弓为动车组前后受电弓的间距。

在所述的步骤3)中，tcms中设定的距离参数sp为：动车组升前弓时，sp＝y且y＝l后-vmax2×t2，其中l后为动车组过分相天线运行至第二处埋设的磁钢时前弓到分相区的距离，vmax2为动车组此时的最大速度，t2为动车组主断路器紧急打开的动作时间；动车组升后弓时，sp＝x+l受电弓-s1，其中s1为第一处和第二处埋设磁钢的间距，即保证动车组升后弓时受电弓运行至同步骤2)的地点时能够及时的正常断开主断路器。

在所述的步骤5)中，网压信号跳变是指动车组驶出无电区时tcms重新检测到网压。

综上内容，本申请多编组动车组自动过分相的控制方法具有的优点是，分别在进入、驶出分相区时通过增加判断条件、以及综合多个参数实时计算运行距离，从而在保证安全可靠通过分相区的前提下，延迟断开和及时闭合主断路器，以有效地降低动车组的速度损失。

附图说明

图1是应用本申请的多编组动车组的示意图；

图2是分相区与磁钢埋设布局的示意图；

图3是本申请控制方法的流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本申请所述的多编组动车组自动过分相的控制方法，动车组进入分相区前，在设置主断路器断开时间点时充分考虑了动车组升起受电弓位置不同的影响；出分相区时，增加检测网压信号跳变用于闭合主断路器、结束过分相状态。因此，动车组进、出分相区时均可减少不必要的速度损失，保证动车组快速安全可靠的通过分相区。

如图1所示，多编组动车组在其前、后两端分别设置一架受电弓，主要用于从接触网上接收电能，且同时彼此冗余。在正常情况下，动车组默认升起后弓运行，后弓故障时改升前弓。当受电弓升起时，tcms能够检测到受电弓升起状态。

在动车组两端的转向架上，分别设置有一套过分相天线，主要用于检测轨道上埋设的磁钢，并将检测到的信号发给过分相主机，再经由过分相主机发送给tcms，用于控制主断路器的断开与闭合。

如图2所示，本申请所述的多编组动车组自动过分相的控制方法，针对接触网供电方式的多编组动车组，在进入分相区之前，在接收到过分相信号后，tcms根据升起受电弓的不同位置，通过计算动车组实时运行距离来控制高压主断路器的断开，既能够保证在进入分相区之前及时地断开主断路器，又能够有效地避免动车组的速度损失；通过分相区之后，tcms增加了通过检测网压信号跳变的方式来控制主断路器的闭合，以尽早地结束过分相状态，从而进一步地降低速度损失。

其中，设定了不同的距离参数，包括编组数量决定的动车组整车长度、以及升起受电弓的不同位置，这些参数均将导致tcms计算出的实时运行距离有所不同。例如，若前受电弓升起，则运行距离较短；若后受电弓升起，则需包括两个受电弓之间的编组车厢的实际长度，则运行距离较长。

在图1和图2中，8编组的动车组的后受电弓升起，动车组进入分相区前，先接收到过分相磁钢g1信号，并不立即断开主断路器、继续运行，由tcms继续计算动车组的实时运行距离，直至后受电弓即将进入分相区时才控制高压主断路器断开，比现有技术的自动或手动控制方法要更为延迟一段时间，则动车组的速度损失较小。

如图3所示，一种8编组动车组过分相区的控制方法，包括有以下步骤(以动车组从左至右驶过分相区为例)：

1)动车组进入分相区之前，当过分相天线检测到g1处埋设的磁钢信号时，车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相预告信号，执行以下步骤2)；若过分相天线未检测到g1处埋设的磁钢信号、过分相天线检测到g2处埋设的磁钢信号时，则车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相强迫信号，执行以下步骤3)；

2)tcms接收到预告信号后，屏蔽g2处的磁钢信号、并且开始根据动车组实时速度vn计算运行距离s，当运行距离达到tcms中设定的参数sp时，tcms控制主断路器正常断开，执行步骤4)；

3)tcms接收到强迫信号后，开始根据列车实时速度vn计算运行距离s，当运行距离达到tcms中设定的参数sp时，tcms控制主断路器紧急断开，执行步骤4)；

4)动车组处于过分相状态，过分相灯点亮，动车组驶入分相区；

5)动车组出分相区时，当tcms检测到网压信号跳变、或者过分相天线检测到g3处埋设的磁钢信号时，车载过分相主机将该信号发送至tcms，tcms将其当作过分相恢复信号，控制主断路器闭合；

6)动车组过分相状态结束，过分相灯熄灭，动车组驶离分相区。

其中，在步骤2)和步骤3)中，实时计算的运行距离符合以下公式：

在式中，n为tcms运行的周期数，vn为动车组在第n个周期时的运行速度，tc为tcms的运行周期；

在步骤2)中，tcms中所设定的距离参数sp为：动车组升前弓时sp＝x且x＝l前-vmax1×t1，其中，l前为动车组过分相天线运行至第一处埋设的磁钢时前弓到分相区的距离，vmax1为动车组此时的最大速度，t1为动车组主断路器正常打开的动作时间；升后弓时，sp＝x+l受电弓，l受电弓为动车组前后受电弓的间距。即动车组无论升前弓还是升后弓，都会在动车组进入分相区前、在受电弓运行至同一地点时能够及时地正常断开主断路器。

另外，在步骤3)中，tcms中设定的距离参数sp为：动车组升前弓时，sp＝y且y＝l后-vmax2×t2，其中l后为动车组过分相天线运行至第二处埋设的磁钢时前弓到分相区的距离，vmax2为动车组此时的最大速度，t2为动车组主断路器紧急打开的动作时间，即保证动车组升前弓时在动车组进分相区前能够及时的紧急断开主断路器。动车组升后弓时，sp＝x+l受电弓-s1，其中s1为g1处和g2处磁钢的间距(如图2)，即保证动车组升后弓时受电弓运行至同步骤2)的地点时能够及时的正常断开主断路器。

在步骤5)中，所述的网压信号跳变为：当动车组受电弓进入无电区时，动车组高压系统检测不到网压，tcms中网压信号为0；当动车组受电弓驶出无电区时，动车组高压系统重新检测到网压，tcms中网压信号为1，网压信号从0变到1即为网压信号发生了跳变。当tcms检测到网压信号跳变时，tcms控制动车组闭合主断路器，结束过分相状态，同时屏蔽后续接收到的g3处的磁钢信号，避免动车组结束过分相状态后将g3处的磁钢信号当成下一个过分相预告信号，避免错误地判断动车组再次进入过分相状态而断开主断路器，从而保证动车组的正常运营。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，但凡是未脱离本申请的结构方案，均仍属于本申请方案的保护范围。