[发明专利]一种电气化铁路列车三轨供电控制系统

说明书

本发明公开了一种电气化铁路列车三轨供电控制系统，涉及列车供电与运行控制技术领域。该系统中供电轨分为第一供电轨、第二供电轨、第三供电轨，其中第一供电轨、第二供电轨和走行轨构成三相交流供电回路，第三供电轨和走行轨构成直流供电回路；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牵引电机供电，通过地面的交直交变频变压装置调频、调压供电进行列车驱动和运行控制；直流供电回路由地面的整流装置供电，再经集电器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，有效地减轻车载设备重量和轴重，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，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。

本发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路列车三轨供电控制系统，通过改变传统的供电方式，优化系统结构，省去车载牵引变压器、牵引变流器，有效地降低轴重，实现列车轻量化，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，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轨供电控制系统，包括电气化铁路沿线的走行轨以及与走行轨并行铺设的供电轨，设置于地面的交直交变频变压装置、整流装置和设置于列车上的车载集电器、牵引电机以及辅助用电设备；所述供电轨包括第一供电轨、第二供电轨、第三供电轨；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，由设置于地面的交直交变频变压装置供电；所述走行轨接地；所述第三供电轨与所述走行轨构成直流供电回路，由设置于地面的整流装置供电；所述车载集电器包括第一集电器、第二集电器、第三集电器和第四集电器；所述第一集电器、所述第二集电器和所述第四集电器的尾端通过电缆与所述列车的牵引电机的三相端子连接，所述第一集电器、所述第二集电器和第四集电器的前端分别与所述第一供电轨、所述第二供电轨和所述走行轨接触受电；同时，所述第三集电器的尾端通过电缆与所述列车的辅助用电设备正极连接，所述第三集电器的前端与所述第三供电轨接触受电，所述第四集电器的尾端通过电缆与所述列车的辅助用电设备负极连接；所述交直交变频变压装置通过第一供电轨和所述第一集电器、所述第二供电轨和所述第二集电器、所述走行轨和所述第四集电器向所述列车的牵引电机供电，并通过控制所述交直交变频变压装置的变频、变压来控制所述列车的启停和运行；所述整流装置通过所述第三供电轨和所述第三集电器、所述走行轨和所述第四集电器向所述列车的辅助用电设备供电。

优选地，所述走行轨包括第一走行轨以及与第一走行轨并联的第二走行轨。