[发明专利]纯电公铁两用车的运行控制系统

权利要求书

1.一种纯电公铁两用车的运行控制系统，包括主控CPU单元，供能储能装置，驾驶室操控单元，以及安装在前、后公铁轮对电机组装上的AC/DC双向逆变器和电压电流、转速传感器；其特征是：所述的运行控制系统主控CPU单元除主控CPU及其外围电路外还包括用于从供电母线上转换并提供系统所需工作电源的电源模块，用于为AC/DC双向逆变器、电磁铁、液压泵提供控制信号的驱动隔离电路，用于连接电压电流、转速传感器并检测和调理轮对电机组装工作电压电流、转速信号的信号调理电路，用于和供能储能装置内BMS模块通信以实现供能储能装置充放电控制的CAN总线接口，用于检测公铁两用车公路运行姿态以实现爬坡能量补充和下坡制动能量回收的九轴姿态传感器，用于公铁两用车实时运行位置检测以实现物流运输追踪的GPS定位模块，用于公铁两用车与地面管理平台通信联络以实现物流运输全程监测管理和车辆运行状态监测的4G/5G通信模块，用于与公铁两用车公路运行模式下驾驶室操控单元通信的SCI通信接口；供能储能装置包括基于峰值功率匹配的超级电容模组，基于匀速里程匹配的磷酸铁锂电池组，用于对超级电容模组、磷酸锂电池组的单体充放电进行监控的BMS模块，由主控CPU单元经BMS模块进行控制、用于在充放电状态进行能量分配的充放电控制模块；驾驶室操控单元用于控制公路导向轮（6）以实现整车行驶方向控制的方向盘，用于公铁两用车在公路运行模式下启动、停止及紧急制动的操控手柄，用于公铁两用车实时运行状态和操控状态监控的触控显示屏；电压电流、转速传感器应用向主控CPU单元反馈运行控制所需的AC/DC双向逆变器的工作电压电流信号和牵引电机的转速信号；在铁路运行模式下，主控CPU单元通过驱动隔离电路向电磁铁、液压泵输出控制信号使其工作在铁路运行状态，AC/DC双向逆变器将处于发电运行状态的牵引电机（12）输出三相交流电转换为直流电给供能储能装置内的超级电容模组、磷酸锂电池组充电，充电电流大小由主控CPU经驱动隔离电路输出的PWM控制信号进行调节，当主控CPU经BMS模块监测到超级电容模组、磷酸锂电池组均充电满后，通过驱动隔离电路、电磁铁控制牵引电机轴与公路轮对轴耦合以消耗反电动势并同时输出PWM控制信号使AC/DC双向逆变器停止工作；在公路运行模式下，主控CPU单元通过驱动隔离电路向电磁铁、液压泵输出控制信号使其工作在公路运行状态并根据驾驶室操控单元的操控指令通过CAN总线接口控制供能储能装置向供电母线输出电能，同时通过驱动隔离电路输出PWM控制信号控制AC/DC双向逆变器工作以实现牵引电机（12）转速控制，再结合反馈的电压电流、转速以实现公铁两用车公路运行的双闭环控制。

2.根据权利要求1所述的纯电公铁两用车的运行控制系统，其特征是：所述的纯电公铁两用车包括底盘（1）、货柜（2）、驾驶室（3）、前连挂车钩（4）、后连挂车钩（5）、公路导向轮（6）、前公铁轮对电机组装（7）、后公铁轮对电机组装（8），用于铁路机车牵引的铁路远距离运输和纯电自驱动的铁路货场到物流园的短距离往返运输；其中，货柜（2）、驾驶室（3）安装在底盘（1）之上，公路导向轮（6）、前公铁轮对电机组装（7）、后公铁轮对电机组装（8）安装在底盘（1）之下，前连挂车钩（4）、后连挂车钩（5）设置在底盘（1）的两端，所述的前、后公铁轮对电机组装结构相同，均由公路从动橡胶轮对（9）、公路主动橡胶轮对（10）、铁路轮对（11）、牵引电机（12）、公路换轴箱（13）、铁路换轴箱（14）、左铁路轮液压升降箱（15）、右铁路轮液压升降箱（16）组成；公路换轴箱（13）、铁路换轴箱（14）由运行控制系统经电磁铁进行控制，在铁路运行模式下电磁铁得电，将牵引电机（12）的轴耦合到铁路轮对（11）的轴上，牵引电机（12）处于发电运行状态并经AC/DC双向逆变器给供能储能装置充电，在公路运行模式下电磁铁失电，将牵引电机（12）的轴耦合到公路主动橡胶轮对（10）的轴上，牵引电机（12）处于电动运行状态，供能储能装置通过AC/DC双向逆变器给牵引电机（12）提供电能并在运行控制系统的控制下驱动公铁两用车运动已完成其物流运输功能；铁路轮液压升降箱由公路从动橡胶轮对（9）和公路主动橡胶轮对（10）的车轴支撑，其液压缸活塞头（17）与铁路轮轴承（18）连接，由运行控制系统经液压泵进行控制，在铁路运行模式下液压泵得电运行，液压缸活塞头（17）使铁路轮对（11）下移与铁轨接触而公路轮对相对上移离开铁轨，以实现在铁路机车牵引下的铁路远距离运输并同时自动补充供能储能装置的电能，在公路运行模式下液压泵失电停止，液压缸活塞头（17）使铁路轮对（11）回到初始位置，车辆载荷完全由公路轮对支撑，在运行控制系统的控制下，供能储能装置经AC/DC双向逆变器给牵引电机（12）提供电能，以实现公路运行模式下纯电自驱动的铁路货场到物流园的短距离往返运输。