[发明专利]一种列车供电的控制系统冗余切换装置及方法

说明书

本发明提供一种列车供电的控制系统冗余切换装置及方法，装置包括第一切换装置和第二切换装置，所述第一切换装置分别与110V电源、A组电源输入端和B组控制信号输出端电连接，所述第二切换装置分别与110V电源、B组电源输入端和A组控制信号输出端电连接；本发明实现列车供电的控制系统自动冗余切换，有效减少因人为因素没有及时切换导致列车供电系统停止工作，进一步提高整个控制系统的可靠性，提升旅客列车的舒适度；在原有控制系统原理上变化较小，方案比较可靠，且系统的成本和体积增加不大。

技术领域

本发明涉及列车供电技术领域，更具体地，涉及一种列车供电的控制系统冗余切换装置及方法。

背景技术

目前，列车供电系统已在SS8、HXD3C、HXD1D、HXD3D等交直电力机车上大规模使用。以往列车供电供控制系统的切换都是手动切换，如果控制系统发生故障，需要通过司机显示屏提示来告知司机此时需要手动切换，如果司机未及时发现提示，可能会导致切换不及时而影响旅客客车正常供电。

列车供电控制系统半控桥整流调压技术主要以HXD1D、HXD3C、HXD3C等交直电力机车为代表，目前在线运行机车达1500多台。交直型电力机车列车供电控制装置在原理上大同小异，都是1个集中式供电控制系统控制。各种不同的供电控制装置差别仅在于结构、整流器件和接口方面不同。

以目前HXD3C电力机车使用的TPZ30型列车供电装置为例，描述以往交直型电力机车相控整流的列车供电装置的技术方案，其主控制电路原理介绍如下：

供电控制系统给定延时积分环节的预置值与电压反馈信号比较，进行调节器运算得出晶闸管的触发角，通过同步处理与功率放大环节控制晶闸管的触发脉冲模块，经隔离处理控制晶闸管的开通。为提高供电控制系统的可靠性，设置了A/B两组完全相同的控制子系统进行冷备份冗余，某一组故障时由机车司机通过外部转换开关切换到另外一组工作。

图1通过机械转换开关K1转换A/B组的电源，开关的互锁，只允许A/B组控制系统一个得电工作，实现了控制系统的冷备冗余。

以HXD3C电力机车列车供电控制装置为例：

HXD3C电力机车列车供电控制装置安装在HXD3C电力机车列车供电柜上部。机箱内主要安装各类控制插件，各插件间的信号传递采用背板连接。

如图2所示，供电控制装置采用5.08系列、高6U、长60R（R=5.08mm）的定制机箱，上部扩展对外连接插座、转换开关、隔离开关等。机箱内部安装6U标准结构插件，除开关电源插件面板宽度为12R（R=5.08mm）外，其余插件均为4R。

HXD3C电力机车列车供电控制装置采用冷备份冗余，由2组功能完全一致的控制系统组成，其系统结构框图如图3所示。

列车供电柜/客车的DC110V数字量信号从数字入出板输入,经数字入出板的110V/5V电平转换后送入可编程逻辑器件，其再通过背板AMS总线传送给供电控制板实现相关的逻辑控制；

供电控制板采用了DSP+ARM双CPU架构，DSP完成AMS总线管理、AMS总线上各插件的数据交换以及特性、参数保护等控制功能，ARM完成人机接口等功能；板内配置高精度、高速率AD芯片；板内逻辑及外围信号的采集与预处理由FPGA控制管理，将模拟量信号转换为数字信号、从总线获取其他数字量信息给控制软件，然后由控制软件完成控制功能。

供电控制板的对外控制数字开关量通过背板AMS总线送至数字入出板的可编程逻辑器件输出，并经数字入出板完成5V/110V电平转换后输出驱动相关的继电器和接触器。