一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法及系统与流程

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法及系统。

背景技术：

城轨车辆，例如全自动驾驶地铁，在世界轨道交通领域发展迅速。全自动驾驶轨道交通在我国已经有了良好的开端。全自动驾驶城市轨道交通系统是我国未来轨道交通建设发展的趋势和技术制高点。

全自动驾驶地铁列车在唤醒状态下，所有系统将启动并投入工作，在休眠状态下，仍然会有车载信号系统唤醒模块、tcms控制模块等部分系统或设备处于带电状态，消耗蓄电池电量。因此在休眠状态下，需要对蓄电池进行管理，避免因为蓄电池长时间放电导致馈电问题。

目前，国内外全自动驾驶城轨列车普遍采用的蓄电池预防馈电方法是：蓄电池电压设置一个实际欠压值和一个欠压报警值，当监控到蓄电池欠压报警时，occ（列车运营控制中心）安排专业人员登车唤醒列车全部系统或设备，人工操作受电弓升起接入高压电源，列车启动辅助逆变器及充电机，然后对蓄电池充电。当蓄电池充电完成后，人工操作列车进入休眠模式。

目前的蓄电池管理方法存在以下问题：

第一，蓄电池发出欠压报警后，必须安排人员登车处理，增加人工成本；

第二，列车唤醒后，所有系统将通电，蓄电池充电一般需要约8小时，在蓄电池充电过程中所有车载系统均消耗电能，耗电量较大，例如在某个项目中，蓄电池充满电需要消耗的电量约为20度，但在充电过程中，车载系统消耗的电量约为120度；

第三，列车长时间在休眠模式下存放，如土耳其机场线项目休眠时间小于24小时，将导致需要人员频繁登车处理蓄电池管理问题，增加车辆运营及维护成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术中蓄电池欠压报警管理人工成本高，当欠压报警时唤醒列车全部设备后再进行充电管理耗电量大，以及长时间休眠模式下蓄电池管理成本高的问题，提供一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法及系统，在仅唤醒列车主机设备的情况下，完成蓄电池欠压预警、充电管理，大幅度降低蓄电池充电过程中的能耗量，无需人员登车唤醒列车、充电蓄电池、休眠列车，降低人工成本，便于列车长时间存放时的维护管理。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取蓄电池的电压状态，车载信号系统根据所述电压状态判断蓄电池是否处于欠压预警状态，当蓄电池处于欠压预警状态时，转入步骤2；

步骤2：所述车载信号系统或occ（occ：operationcontrolcenter）根据欠压预警状态发出唤醒指令，根据所述唤醒指令远程唤醒车辆主机设备；

步骤3：车载信号系统或occ判断是否可发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令，并转入步骤4：

步骤4：所述tcms控制模块监测并判断所有高压隔离开关是否处于受电弓位，当所有高压隔离开关均处于受电弓位时，所述tcms控制模块发出第二升弓指令，根据所述第二升弓指令控制受电弓升弓，辅助逆变器接入高压电源，给蓄电池充电；

步骤5：所述tcms控制模块判断蓄电池是否充电完成，当蓄电池充电完成时，所述tcms控制模块将充电完成信息反馈给车载信号系统，并发出降弓指令，根据所述降弓指令控制受电弓降弓；所述车载信号系统根据充电完成信息发出休眠指令，根据所述休眠指令控制车辆处于正常的休眠状态。

进一步地，所述步骤1中，在蓄电池与车载信号系统之间增设第一继电器的常开触点，所述第一继电器的线圈由蓄电池的电压状态来控制；

当所述蓄电池的电压低于欠压预警值时，第一继电器的线圈失电，第一继电器的常开触点断开，车载信号系统判断蓄电池为欠压预警状态。

优选地，所述欠压预警值为蓄电池的截止电压 6v。

进一步地，所述步骤3中，车载信号系统判断是否可发出受电弓升弓指令的条件为：

车辆停放在无人区域，以及车辆停放位置处设有高压接触网，且高压接触网有电。

进一步地，所述步骤3中，occ判断是否可发出受电弓升弓指令的条件为：

车辆停放在无人区域且车辆周围无人员，车辆停放位置处设有高压接触网，且高压接触网有电，以及车辆无人员靠近或设有高压警示牌。

进一步地，所述步骤4中，在蓄电池的输出端设有第二继电器、第三继电器和第四继电器；所述第二继电器的第一常开触点、第三继电器的第一常开触点以及第四继电器的第一常闭触点串联构成第一串联支路，所述第二继电器的第二常开触点、第三继电器的第二常开触点以及第四继电器的第二常闭触点串联构成第二串联支路；

所述第一串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第一串联支路的另一端与第三继电器的线圈连接；所述第二串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第二串联支路的另一端与升弓阀连接；

所述第三继电器的线圈、第四继电器的线圈由tcms控制模块的输出指令来控制，所述第二继电器的线圈由高压隔离开关是否处于受电弓位来控制；所述输出指令包括第二升弓指令和降弓指令。

进一步地，所述步骤5中，降弓指令的发出方式有三种：

第一种方式：所述tcms控制模块根据充电完成信息直接发出所述降弓指令；

第二种方式：所述车载信号系统根据充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第一降弓指令，所述tcms控制模块再根据所述第一降弓指令发出所述降弓指令；

第三种方式：所述车载信号系统将所述充电完成信息发送给occ，occ根据充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第二降弓指令，所述tcms控制模块再根据所述第二降弓指令发出所述降弓指令。

本发明还提供一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制系统，包括车载信号系统、occ以及tcms控制模块，其特征是，还包括第一继电器、第二继电器、第三继电器以及第四继电器；

所述第一继电器的线圈由蓄电池的电压状态来控制，所述第一继电器的常开触点设于所述蓄电池与车载信号系统之间；

所述第二继电器的第一常开触点、第三继电器的第一常开触点以及第四继电器的第一常闭触点串联构成第一串联支路，所述第二继电器的第二常开触点、第三继电器的第二常开触点以及第四继电器的第二常闭触点串联构成第二串联支路；所述第一串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第一串联支路的另一端与第三继电器的线圈连接；所述第二串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第二串联支路的另一端与升弓阀连接；

所述第三继电器的线圈、第四继电器的线圈由tcms控制模块的输出指令来控制，所述第二继电器的线圈由高压隔离开关是否处于受电弓位来控制；所述输出指令包括第二升弓指令和降弓指令；

所述车载信号系统，用于根据所述蓄电池的电压状态判断蓄电池是否处于欠压预警状态；用于当蓄电池处于欠压预警状态时，发出唤醒指令，以唤醒车辆主机设备，并将欠压预警状态信息发送给occ；用于判断是否可发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令；以及用于根据tcms控制模块发送的充电完成信息，发出休眠指令，以控制车辆处于正常的休眠状态；

所述occ，用于根据车载信号系统发送的欠压预警状态信息，发出唤醒指令，以唤醒车辆主机设备；用于判断是否可发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令；

所述tcms控制模块，用于监测并判断所有高压隔离开关是否处于受电弓位；用于所有高压隔离开关均处于受电弓位，且接收到第一升弓指令时，发出第二升弓指令；用于发出第二升弓指令；用于当蓄电池充电完成时，将充电完成信息发送给车载信号系统，并发出降弓指令。

进一步地，所述车载信号系统，还用于充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第一降弓指令；用于将充电完成信息发送给occ；

所述occ，还用于根据车载信号系统发送的充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第二降弓指令；

所述tcms控制模块，还用于根据第一降弓指令或第二降弓指令发出所述降弓指令。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、可以在仅远程唤醒主机设备，不唤醒大功率耗电设备的情况下，通过车载信号系统、tcms控制模块等完成蓄电池充电管理，大幅度降低了蓄电池充电过程中的能耗量，解决了全自动驾驶列车在休眠状态下蓄电池充电管理问题，避免了因为蓄电池长时间放电导致馈电问题；

2、通过车载信号系统进行主机设备的唤醒和休眠控制，实现了列车远程唤醒和休眠控制，无需人员登车处理，降低了人工成本，便于列车长时间存放的维护管理；

3、occ或车载信号系统可以通过地面监控等系统准确了解车辆停放位置以及车辆周围环境，通过occ或车载信号系统发出升弓指令，，实现受电弓远程升弓控制，能够保证车辆升弓接入高压电源（dc1500v/dc750v）后不会造成安全事故，以及通过tcms控制模块或车载信号系统或occ实现蓄电池充电完成后受电弓自动降弓控制，充分考虑了人员安全问题，保证了列车长时间存放的安全性；

4、能够实现蓄电池的充电过程全程控制及监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。

图1是本发明实施例中城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法流程图；

图2是本发明实施例中蓄电池电压状态监测原理图；

图3是本发明实施例中升弓指令传输原理图；

图4是本发明实施例中高压隔离开关监控原理图；

图5是本发明实施例中受电弓控制及蓄电池充电控制原理图；

图6是本发明实施例中降弓指令传输原理图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例所提供的一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制方法，包括以下步骤：

1、蓄电池电压状态判断

如图2所示，在蓄电池永久负载与车载信号系统之间增设第一继电器km1的常开触点，第一继电器km1的线圈由蓄电池的电压状态来控制；当蓄电池的电压低于欠压预警值时，第一继电器km1的线圈失电，第一继电器km1的常开触点断开，车载信号系统判断蓄电池为欠压预警状态；通过第一继电器km1线圈的得失电来控制第一继电器km1的常开触点的关闭和断开，从而监测蓄电池的电压状态，并判断是否处于欠压预警状态。

本实施例中，欠压预警值为蓄电池的截止电压 6v。蓄电池永久负载即为蓄电池的输出，永久负载不断电，且不受控制，只要蓄电池不馈电就可以输出永久负载。

2、主机设备的唤醒

车载信号系统将欠压预警状态信息发送给occ并报警，由车载信号系统或occ发出唤醒指令，通过唤醒指令远程唤醒车辆的主机设备。后续受电弓的升弓控制、降弓控制以及蓄电池的充电控制均是在仅主机设备唤醒的状态下进行的，照明系统、空调系统等大功率耗电设备均处于休眠状态，大大降低了蓄电池充电过程中的能耗量；在低耗电量情况下解决了全自动驾驶列车在休眠状态下蓄电池充电管理问题，避免了因为蓄电池长时间放电导致馈电问题。列车主机设备的唤醒以及列车休眠均是根据车载信号系统或occ发出的指令来进行控制的，实现了列车远程唤醒和休眠控制，无需人员登车处理，降低了人工成本，便于列车长时间存放的维护管理。

车载信号系统与occ通过车载信号系统的唤醒模块进行通信，唤醒模块采用蓄电池永久电源供电，保证不断电。

3、第一升弓指令的发出

车载信号系统或occ监测到蓄电池处于欠压预警状态后，再判断是否可以发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令，如图3所示，车载信号系统或occ发出第一升弓指令。occ的第一升弓指令先发送给车载信号的唤醒模块，再发送给tcms控制模块。

是否可以发出受电弓升弓指令，车载信号系统或occ均需要满足一定的条件：

车载信号系统判断是否可发出受电弓升弓指令的条件为：

（1）车辆停放在无人区域；根据车辆的定位可以判断车辆是否停放在无人区域，充分考虑安全性问题，保证整个预防馈电控制过程中人员的安全。

（2）车辆停放位置处设有高压接触网，且高压接触网有电，同样根据车辆的定位判断车体停放位置处是否设有高压接触网，为后续的蓄电池充电做准备。

occ判断是否可发出受电弓升弓指令的条件为：

（1）车辆停放在无人区域且车辆周围无人员；

（2）车辆停放位置处设有高压接触网，且高压接触网有电；

（3）车辆无人员靠近或设有高压警示牌，如果在无人区就无需设置高压警示牌。

4、受电弓远程升弓控制

如图4和5所示，在蓄电池永久负载设有第二继电器km2、第三继电器km3和第四继电器km4；第二继电器km2的第一常开触点、第三继电器km3的第一常开触点以及第四继电器km4的第一常闭触点串联构成第一串联支路，第二继电器km2的第二常开触点、第三继电器km3的第二常开触点以及第四继电器km4的第二常闭触点串联构成第二串联支路；第一串联支路的一端与蓄电池永久负载连接，第一串联支路的另一端与第三继电器km3的线圈连接；第二串联支路的一端与蓄电池永久负载连接，第二串联支路的另一端与升弓阀连接；第三继电器km3的线圈、第四继电器km4的线圈由tcms控制模块的输出指令来控制，第二继电器km2的线圈由高压隔离开关（即列车刀开关）是否处于受电弓位（即运行位）来控制；输出指令包括第二升弓指令和降弓指令。

高压隔离开关处于受电弓位时，即允许受电弓升弓，第二继电器km2的线圈（即升弓允许继电器）得电，第二继电器km2的第一常开触点和第二常开触点闭合，当tcms控制模块发出第二升弓指令时，第三继电器km3线圈（即升弓保持继电器）得电，第四继电器km4线圈（降弓控制继电器）失电，第三继电器km3的第一常开触点和第二常开触点闭合，第四继电器km4的第一常闭触点和第二常闭触点闭合，使得第一串联支路和第二串联支路接通，升弓阀（即升弓控制电磁阀）得电，通过空气压力控制受电弓升起，当受电弓升起后，辅助逆变器接入高压电源，辅助逆变器和充电机自动启动，给蓄电池进行充电。当tcms控制模块发出降弓指令时，第四继电器km4线圈得电，第四继电器km4的第一常闭触点和第二常闭触点断开，使得第一串联支路和第二串联支路断开，升弓阀（即升弓控制电磁阀）失电，控制受电弓降弓，完成蓄电池的充电，第一继电器km1得电，第一继电器km1的第一常开触点闭合，列车进入正常的休眠状态。

tcms控制模块根据第一升弓指令以及所有高压隔离开关均处于受电弓位而发出第二升弓指令，第一串联支路和第二串联支路接通，升弓阀得电，远程控制受电弓升起，给蓄电池充电，并且tcms控制模块监控蓄电池的整个充电过程，当蓄电池充满电以后，或者蓄电池的充电时间达到预设充电时间时，tcms控制模块发出降弓指令。本实施例中，预设充电时间为8小时。

5、受电弓远程降弓控制

当蓄电池完成充电后，tcms控制模块将充电完成信息反馈给车载信号系统，并发出降弓指令，根据降弓指令控制受电弓降弓；车载信号系统根据充电完成信息发出休眠指令，根据休眠指令控制车辆处于正常的休眠状态。

如图6所示，本实施例中，降弓指令的发出方式有三种：

第一种方式：tcms控制模块根据充电完成信息直接发出降弓指令；

第二种方式：车载信号系统根据充电完成信息和不欠压预警状态（不欠压预警状态由第一继电器km1监测）向tcms控制模块发出第一降弓指令，tcms控制模块再根据第一降弓指令发出降弓指令；

第三种方式：车载信号系统通过唤醒模块将充电完成信息发送给occ，occ根据充电完成信息和不欠压预警状态向tcms控制模块发出第二降弓指令，tcms控制模块再根据第二降弓指令发出降弓指令。

如图5所示，tcms控制模块发出降弓指令后，控制第四继电器km4线圈得电，第四继电器km4的第一常闭触点和第二常闭触点断开，使第一串联支路和第二串联支路断开，从而使升弓阀失电，控制受电弓降弓。列车完成蓄电池充电，第一继电器km1线圈得电，第一继电器km1的常开触点闭合，车载信号系统判断蓄电池为不欠压预警状态，发出休眠指令，列车进入正常的休眠状态。

当蓄电池充电完成后，第一继电器km1的常开触点闭合，车载信号系统收到蓄电池不欠压预警状态信息，再根据tcms控制模块反馈的充电完成信息发出第一降弓指令。

如图1~6所示，本实施例还提供的一种城轨车辆蓄电池预防馈电控制系统，包括车载信号系统、occ、tcms控制模块、第一继电器km1、第二继电器km2、第三继电器km3以及第四继电器km4；

所述第一继电器km1的线圈由蓄电池的电压状态来控制，所述第一继电器km1的常开触点设于所述蓄电池与车载信号系统之间；

所述第二继电器km2的第一常开触点、第三继电器km3的第一常开触点以及第四继电器km4的第一常闭触点串联构成第一串联支路，所述第二继电器km2的第二常开触点、第三继电器km3的第二常开触点以及第四继电器km4的第二常闭触点串联构成第二串联支路；所述第一串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第一串联支路的另一端与第三继电器km3的线圈连接；所述第二串联支路的一端与蓄电池的输出端连接，第二串联支路的另一端与升弓阀连接；

所述第三继电器km3的线圈、第四继电器km4的线圈由tcms控制模块的输出指令来控制，所述第二继电器km2的线圈由高压隔离开关是否处于受电弓位来控制；所述输出指令包括第二升弓指令和降弓指令；

所述车载信号系统，用于根据所述蓄电池的电压状态判断蓄电池是否处于欠压预警状态；用于当蓄电池处于欠压预警状态时，发出唤醒指令，以唤醒车辆主机设备，并将欠压预警状态信息发送给occ；用于判断是否可发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令；以及用于根据tcms控制模块发送的充电完成信息，发出休眠指令，以控制车辆处于正常的休眠状态；

所述occ，用于根据车载信号系统发送的欠压预警状态信息，发出唤醒指令，以唤醒车辆主机设备；用于判断是否可发出受电弓升弓指令，当可发出受电弓升弓指令时，向tcms控制模块发出第一升弓指令；

所述tcms控制模块，用于监测并判断所有高压隔离开关是否处于受电弓位；用于所有高压隔离开关均处于受电弓位，且接收到第一升弓指令时，发出第二升弓指令；用于发出第二升弓指令；用于当蓄电池充电完成时，将充电完成信息发送给车载信号系统，并发出降弓指令。

本实施例中，所述车载信号系统，还用于充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第一降弓指令；用于将充电完成信息发送给occ；所述occ，还用于根据车载信号系统发送的充电完成信息和不欠压预警状态向所述tcms控制模块发出第二降弓指令；所述tcms控制模块，还用于根据第一降弓指令或第二降弓指令发出所述降弓指令。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。