[发明专利]一种电气化铁路列车三相供电控制系统

说明书

本发明公开了一种电气化铁路列车三相供电控制系统，涉及列车供电与运行控制技术领域。包括设置于地面的交直交变频变压装置、供电轨、走行轨以及设置于列车上的车载集电器、车载三相驱动电机、车载整流储能装置；其中供电轨分为第一供电轨和第二供电轨，并与接地的走行轨构成三相交流供电回路；交直交变频变压装置经三相交流供电回路和集电器向列车车载三相驱动电机供电，通过地面的交直交变频变压装置调频、调压供电实现列车三相驱动和运行控制；车载整流储能装置向列车辅助用电设备供电。通过改变系统的供电方式，优化系统结构，有效降低轴重，实现列车轻量化，提高列车承载效率，同时用最经济的方式实现列车运行的自动控制和无人驾驶。

技术领域

本发明涉及列车供电与运行控制技术领域。

背景技术

现行干线电气化铁路列车由工频单相交流供电系统供电，在列车的机车和动车上，电气设备占有重要地位，其中最重要的就是交直交牵引传动系统。交直交牵引传动系统由车载牵引变压器、牵引变流器和牵引电机串联而成，驱动牵引电机并通过调频、调压改变牵引电机转速来达到列车驱动和调速运行的目的，这个过程称为列车驾驶。通常，现实情况下，列车驾驶是由人工操作完成的，少数是自动驾驶的。这里存在一些问题。一是，在干线铁路机车、动车上的电气设备中交直交牵引传动系统占有绝对分量，其重量大，体积大；重量大就增加轴重，轴重越大，线路造价越高，体积大则将更多占有机车和动车的宝贵空间，降低功率密度和效率。二是，智能控制和自动驾驶（ATC）来取代人工驾驶是必由之路，但是，在现行列车和供电方式下，驾驶所需的执行设备均安装在列车上，列车是移动的，甚至是高速移动的，而自动驾驶（ATC）的命令和组织来源于地面控制中心，这两者之间不能直接进行联系，需要无线系统联系，而无线系统故障或失灵必将造成一定的安全风险。

现在要解决的技术问题是，一方面，省去车载牵引变压器、牵引变流器，减轻车载电气设备重量，降低轴重，实现列车轻型化，提高列车承载效率，提高机车和动车功率密度，适应更高速度运行，另一方面，通过地面供电直接实现对列车运行的自动控制和无人驾驶。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路列车三相供电控制系统，通过改变系统的供电方式，优化系统结构，有效地降低轴重，提高列车承载效率，提高机车和动车功率密度，适应更高速度运行，同时通过地面供电直接实现列车运行的自动控制和无人驾驶。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电气化铁路列车三相供电控制系统，包括设置于地面的交直交变频变压装置、供电轨、走行轨以及设置于列车上的车载集电器、车载三相驱动电机、车载整流储能装置；交直交变频变压装置通过供电轨、走行轨以及车载集电器给车载三相驱动电机、车载整流储能装置供电；所述供电轨分为第一供电轨和第二供电轨；所述第一供电轨、所述第二供电轨与所述走行轨构成三相交流供电回路，由地面的交直交变频变压装置供电；所述走行轨接地；所述车载集电器包括第一集电器、第二集电器、第三集电器，其尾端分别连接所述列车车载三相驱动电机三相端子，其前端分别与所述第一供电轨、所述第二供电轨和走行轨接触受电；所述交直交变频变压装置通过第一供电轨和第一集电器、第二供电轨和第二集电器、走行轨和第三集电器向所述列车的车载三相驱动电机供电，并通过控制交直交变频变压装置的调频、调压来控制列车的启停和运行；所述车载整流储能装置的交流端子与所述车载三相驱动电机连接，其直流端子与所述辅助用电设备连接。

优选地，所述走行轨分为第一走行轨和与第一走行轨并联的第二走行轨。所述第一供电轨、第二供电轨铺设在第一走行轨和第二走行轨之间的轨枕或道床上，两者之间通过导线并联；所述第一供电轨、第二供电轨被分成若干分段，每分段通过独立的交直交变频变压装置供电。

优选地，所述列车的车载三相驱动电机为同步电机，或者异步电机。

优选地，所述列车的辅助用电设备主要包括列车空调、照明等；所述辅助用电设备与车载整流储能装置采用同一电压等级。

进一步优选地，所述车载集电器均设置于列车转向架端头且与列车的转向架绝缘，所述车载集电器的第一集电器、第二集电器和第三集电器相互绝缘