[发明专利]列车车顶上的环保风力发电设备的设计

说明书

所属技术领域

本发明涉及列车车顶上的环保风力发电设备的设计。且本发明仅适合普通列车和快速列车，而不适合用于动车组等高速列车。

背景技术

目前，公知的列车多种多样，有普通列车、快速列车和包括动车组在内的高速列车，它们的动力是由内燃机带动或由外电网通过受电弓向电力机车提供动能；而其用电则是由内燃机带动发电机组发电；或通过受电弓和变压整流设备把电网上的高压电变为列车上的各种各样电流，提供给各用电器使用，能耗较大；或者是采用小型柴油机发电机组供电，耗费大量柴油；再有就是通过车轴上的万向轴传动装置带动三相感应发电机发电，但当列车没有运行时那发电工作就马上停止了。

列车上原有的各种所需电能受外界因素影响较大，电网或发电车故障可能使全列车断电，车轴发电机在列车没有运行时没法提供电能，独立柴油发电机组耗费大量燃油，蓄电池等包括应急电源在内有一定的时间性等等。

由于在世界范围内能源短缺日益加剧，燃油价格飞涨，我国的各项各业的成本都因燃油价格的上升而大幅增加，目前，节能环保的列车已提上议事日程，在额定的牵引功率下，尽可能降低能耗以实现列车运行的高运能和低成本，应该是铁路企业的一个永恒的追求目标。

我国幅员辽阔、铁路的非电气化的区段还有很多，西部地广人稀、大风日子较多。万一列车运行到荒无人烟的地方或深山峡谷的附近发生故障，无法动弹，甚至机车没有电力输送；或因自然灾害而被迫滞留当地，进退两难，而等待救援需时，蓄电池电量或将耗尽，独立柴油发电机组的燃油支持不了多久。在这种情况下，无论是列车员还是乘客，在白天也许会没有那么难受，而在寒风凛列、周围漆黑一片的荒凉之夜就会觉得十分难熬了。但是，正是在这种情况下，如果列车的各列车厢都装有本发明装置，则只要有风就有电，有电就有灯的光明，有光明人心就稳定，并能满足基本的生活需要，各车厢还可互相支援电力，人们可安心地等待救援了。不但这样，由于有了灯光，也能减小许多不必要的次生灾害的发生。

而本发明则是通过列车车顶上的风力环保的发电设备发电，无论在何时何地，不但在列车运行的时候可以发电，减小列车的能耗，而且在列车停止运行时，只要有风，就可以发电，并将电能储存起来，在需要时使用，且减小了列车在停站或停止运行时对市电的需要，既可以使铁路企业节能降耗，增收节支，又可以使人们享受低碳的生活，一举数得。

虽然本发明装置在列车运行时多少会产生一些与列车运行方向相反的阻力，但这种阻力相对较少，耗能不多。相对于加装本发明装置而产生的巨大效益，它是可以忽略不计的，而且由于基本上是每个车厢顶上都可以安装本发明装置，而它却是日夜运行的。所以，一列火车所产生的电能是非常可观的，全国这么多普通和快速列车如果都安装了本发明装置，那它所产生的效益是非常巨大的。

另外，需说明一点是，目前，当空调客运列车在电气化区段运行时，一般采用25kV电网和电力机车直流600V集中供电、客车分散变流供电方式；在非电气化区段运行时，一般采用大功率发电车三相交流电供电方式。

1、电气化区段机车600V直流供电

在电气化区段，电力机车将受电弓接受的25kV单相高压交流电，经降压、整流、滤波成600V直流电后，分两路向空调客车供电，空调客车通过配电柜进行集中供电、分散变流。

所谓集中供电是指机车提供DC600V的列车供电母线电压，在列车上设2路互相独立的DC600V供电母线。

所谓分散变流的指各车厢上的逆变器将DC600V电压逆变成三相380V、单相220V交流电源后向各车厢用电设备供电。

为保证控制及照明不间断，列车上还要设置DC110V供电母线，各车厢设DC110V电源。机车上的供电钥匙、列车集中控制设备和各车厢内的供电设备三方之间构成列车供电集中控制电路，只需司机操作供电钥匙就可自动启动或停止各车厢的供电设备。

通过各车厢上的电选择开关，可将一路600V直流电送入空调逆变电源装置及DC110V电源装置。空调逆变电源可将600V直流电逆变成三相50Hz交流电，向空调装置、电开水炉等三相交流用电负载供电；DC110V电源装置可将600V直流电变换成110V直流电，给蓄电池组充电并向照明、供电控制等负载供电。

2、非电气化区段大功率发电车交流供电

在非电气化区段，内燃机车牵引的空调客车采用大功率发电车交流供电，或采用专用发电机600V直流供电。