一种基于超级电容的过分相供电方法与流程

本申请涉及轨道工程机械，应用于铁路大型养路机械，尤其是涉及一种基于超级电容供电的过分相供电方法。

背景技术：

1、电气化铁路上的接触网电能由不同的牵引变电所提供，这些变电所输出的交流电相位不同。为了防止发生相间短路，需要在不同的供电区段之间设置无电区。基于受电弓取电的机车通过分相区时，必须要采取相关过分相区技术来保证车辆安全通过。现有过分相方式主要有两种，即手动过分相和自动过分相，手动过分相需要司机根据标志和指令进行断电和合电操作，自动过分相则由系统自动控制完成，无需司机干预。

2、传统人工断电过分相通过人工控制机车断路器的开合，使机车在断电情况下以动能惰行通过中性段无电区。整车在正常时速行驶时，通常约10分钟左右就会经过一次分相区，司机需要时刻保持注意力高度的集中，以确保能够准确地切换过分相，这对司机的身心健康和行车安全都是一定的考验，稍有操作不当可能导致带电闯分相的危险，对设备及行车安全构成威胁。同时，这种方式需要司机频繁操作，增加了疲劳度和误操作的风险，且限制机车提速。当重联的整车过分相区时，由于受到多台整车牵引，整车之间的牵引力不均匀，可能导致车与车之间的车钩缓冲装置受到冲击。整车在经过分相区时会失去牵引力，导致速度降低，尤其在高速铁路分相区长度较长时影响更大，需要频繁设置电分相点，增加能耗和经济成本，影响整车的正常运行。

3、随着电气化铁路建设和改造工程的推进，现今在许多铁路线路上已经逐渐取消了司机人工操作过分相设置，而采用自动过分相装置自动切换整车牵引供电系统的主断路器。采用自动过分相装置自动切换整车牵引供电系统的主断路器的通断实现过分相的自动化。自动过分相技术可以显著提高整车的运行效率和安全性，避免了人为因素对于过分相操作带来的不确定性，同时也可以减轻司机的工作负担和减少司机的疲劳驾驶风险。自动过分相技术的目的在于：当整车在通过电分相区时，通过检测技术识别和判断整车是否驶入分相区，驶入分相区时立即断开整车的25kv供电系统的主断路器，切断整车主变压器输入端与电网之间的联系。此时，整车依靠运行时的惯性驶过分相区，完全进入新的供电区时再合上供电系统的主断路器。

4、自动过分相技术利用传感器、控制器等设备自动检测机车位置和速度，并在合适的时机控制供电系统的切换，实现机车的平稳过渡，提高了整车的运行效率和安全性。但是，自动过分相技术一般采用短暂断电方案，需辅助电源支持，增加了发电机组、电池等能源消耗和负荷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于超级电容的过分相供电方法，以解决传统过分相过程中整车需要降速或断电，导致运行平稳性和连续性不佳的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本申请具体提供了一种基于超级电容的过分相供电方法的技术实现方案，包括以下步骤：

3、s1）在正常牵引工况下，判断是否检测到预告磁感应信号，若是则执行步骤s2），若否则执行步骤s3）；

4、s2）卸载牵引制动，将牵引力置为0，延时，断开主断路器，执行步骤s7）；

5、s3）判断是否检测到强迫断开磁感应信号，若是则执行步骤s4），若否则执行步骤s5）；

6、s4）强制卸载牵引制动，并立即断开主断路器，执行步骤s6）；

7、s5）由司机人工判断，并手动操作过分相，执行步骤s6）；

8、s6）整车惰行通过分相区，判断是否检测到预恢复磁感应信号，若是则执行步骤s7），若否则执行步骤s8）；

9、s7）系统进行自检，网压监测并做好合闸预备，判断是否检测到恢复合闸磁感应信号，若是则执行步骤s9），若否则执行步骤s8）；

10、s8）切换手动过分相，过分相结束；

11、s9）闭合主断路器，逐步恢复牵引并回到正常运行状态，过分相结束；

12、在所述步骤s6）中，当整车惰行通过分相区时通过所述超级电容组为辅助负载供电。

13、进一步的，当整车制动时，通过超级电容组回收并储存部分制动能量。

14、进一步的，在所述步骤s2）中，当检测到预告磁感应信号，司机室提示过分相。

15、进一步的，在所述步骤s5）中，若未检测到强迫断开磁感应信号，则触发相应的报警信息，司机室发出灯光及蜂鸣声以提醒司机，并显示过分相时的运行状况。

16、进一步的，在所述步骤s8）中，若未检测到恢复合闸磁感应信号，则触发相应的报警信息，司机室发出灯光及蜂鸣声以提醒司机，并显示过分相时的运行状况。

17、进一步的，在轨枕的端部嵌入安装地面定位器。

18、进一步的，在整车下部转向架的两侧安装信号接收器，用于接收所述地面定位器的信号。

19、进一步的，在位于分相区前方设定距离的钢轨旁设置第一地面感应器，用于产生预告磁感应信号。

20、进一步的，在位于分相区出口处的钢轨旁设置第二地面感应器，用于产生强迫断开磁感应信号。

21、进一步的，在位于分相区入口处的钢轨旁设置第三地面感应器，用于产生预恢复磁感应信号。

22、进一步的，在位于分相区后方设定距离的钢轨旁设置第四地面感应器，用于产生恢复合闸磁感应信号。

23、进一步的，在所述步骤s7）中，同时采集接触网的网压幅值信号及网压相位信号，通过对网压幅值信号及网压相位信号采集值进行分析，判断整车是否完成过分相区段，接触网是否在正常供电区段。

24、进一步的，在所述步骤s2）中，当获取到预告磁感应信号时，综合整车的运行速度、位置信息，在进入分相区前自动发出指令，控制主断路器断开，并封锁牵引逆变器的牵引脉冲。

25、通过实施上述本申请提供的基于超级电容的过分相供电方法的技术方案，具有如下有益效果：

26、（1）本申请基于超级电容的过分相供电方法，可以有效解决传统过分相过程中整车需要降速或断电的技术问题，从而能够大幅提升整车运行的平稳性和连续性；

27、（2）本申请基于超级电容的过分相供电方法，通过在过分相前利用超级电容进行电能储存，在过分相时释放电能并维持整车供电，能够保证整车在通过分相区时的供电连续性，从而提高运行效率；

28、（3）本申请基于超级电容的过分相供电方法，储能装置超级电容能在机车制动时将部分制动能量回收并储存起来，在需要时释放使用，进一步提高能源利用效率。

1.一种基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：当整车（100）制动时，通过超级电容组（8）回收并储存部分制动能量。

3.根据权利要求1或2所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在所述步骤s2）中，当检测到预告磁感应信号，司机室提示过分相。

4.根据权利要求3所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在所述步骤s5）中，若未检测到强迫断开磁感应信号，则触发相应的报警信息，司机室发出灯光及蜂鸣声以提醒司机，并显示过分相时的运行状况。

5.根据权利要求4所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在所述步骤s8）中，若未检测到恢复合闸磁感应信号，则触发相应的报警信息，司机室发出灯光及蜂鸣声以提醒司机，并显示过分相时的运行状况。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在轨枕（15）的端部嵌入安装地面定位器（16）。

7.根据权利要求6所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在整车（100）下部转向架（30）的两侧安装信号接收器（18），用于接收所述地面定位器（16）的信号。

8.根据权利要求1、2、4、5或7所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在位于分相区前方设定距离的钢轨（20）旁设置第一地面感应器（161），用于产生预告磁感应信号。

9.根据权利要求8所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在位于分相区出口处的钢轨（20）旁设置第二地面感应器（162），用于产生强迫断开磁感应信号。

10.根据权利要求9所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在位于分相区入口处的钢轨（20）旁设置第三地面感应器（163），用于产生预恢复磁感应信号。

11.根据权利要求10所述的基于超级电容的过分相供电方法，其特征在于：在位于分相区后方设定距离的钢轨（20）旁设置第四地面感应器（163），用于产生恢复合闸磁感应信号。

12.根据权利要求1、2、4、5、7、9、10或11所述的基于超级电容的过分相供电系统，其特征在于：在所述步骤s7）中，同时采集接触网（14）的网压幅值信号及网压相位信号，通过对网压幅值信号及网压相位信号采集值进行分析，判断整车（100）是否完成过分相区段，接触网（14）是否在正常供电区段。

13.根据权利要求11所述的基于超级电容的过分相供电系统，其特征在于：在所述步骤s2）中，当获取到预告磁感应信号时，综合整车（100）的运行速度、位置信息，在进入分相区前自动发出指令，控制主断路器（2）断开，并封锁牵引逆变器（6）的牵引脉冲。