CN110949411B - 一种动力集中动车组及可分离联动联控动力车厢 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组及可分离联动联控动力车厢，包括动力车厢、司控车厢、拖车车厢和连接机构，所述动力车厢的两端均可通过所述连接机构连接所述司控车厢或所述拖车车厢，所述司控车厢的一端可通过连接结构连接所述动力车厢或所述拖车车厢。所述动力车厢可通过连接机构连接司控车厢，用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应。解决了动力集中动车组加减速度控制能力较弱，轴重大，为动力集中动车组提高运营速度提供了前提。

Description

一种动力集中动车组及可分离联动联控动力车厢

技术领域

本发明涉及动力集中动车组技术领域，尤其涉及一种动力集中动车组及可分离联动联控动力车厢。

背景技术

目前，动力集中动车组在我国及世界已有量产和成功应用的案例，在满足运载任务速度等级要求的情况下，动力集中动车组具有成本低，编组灵活，最大功率可变，符合既有线路条件及检修资源等优点。

以时速160公里动力集中电动车为例，其组编组型式为：

短编组：1Mc+7T+1Tc；

长编组：1Mc+16T+1Mc；

灵活编组：1Mc+9～16T+1Mc。

其中：Mc为带司机室的动力车，T为拖车，Tc为带司机室的拖车，即控制车。

动力车的轴重不大于21t，拖车和控制车不大于16.5t。

动车组需要具备互联互通要求，即不同生产厂家的动力车与动力车、控制车与动力车之间应匹配运用。为实现动车组的互联互通，动车组网络控制系统需要在网络初运行、列车级数据传输协议、主要控制功能、人机界面显示屏、故障代码规则等方面进行统一，需满足统一的技术规范。

根据运输的需要，如图1，图2所示，两列短编组动车组可在控制车与控制车、控制车与动力车端重联运行，重联端车钩缓冲装置采用带电气钩的密接式车钩缓冲装置。动车组的两端的端车上设司机室，动车组正常运行时由前端司机室操纵，其他司机室均自动锁闭不能同时占用。动力车与拖车之间通过网络和硬线接口进行信息交互和控制。拖车的信息通过LonWorks/MVB网关传输到动力车/控制车司机室进行显示。首尾动力车或控制车之间通过WTB总线通讯。动车组应设置的列车级控制硬线有安全环路、车门控制、电空制动、外部照明、应急牵引等。

然而，由于现有的动力集中动车组的动力单元集中在动力车上，单节动力车的轴重有限，直接影响动力轴的黏着效果，当面对牵引或者制动力较大的情况时，较容易出现失控滑行的情况，因此动力集中动车组的加减速性能低于动力分散动车组，对其运营速度等起到严重制约。目前国内动力集中动车组多运行在200公里时速以下的路段上，也因此高速铁路多以动力分散动车组为主。

综上所述，动力集中动车组加减速度控制能力较弱，减轴重，提高运营速度成为动力集中动车组的发展瓶颈。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种动力集中动车组及可分离联动联控动力车厢。

一方面，本发明实施例所公开的一种动力集中动车组，其包括动力车厢、司控车厢、拖车车厢和连接机构，所述动力车厢的两端均可通过所述连接机构连接所述司控车厢或所述拖车车厢，所述司控车厢的一端可通过连接结构连接所述动力车厢或所述拖车车厢。

进一步地，所述动力车厢、所述司控车厢和所述拖车车厢根据路况、速度需求和负载需求进行编组。

进一步地，根据所述路况的困难程度设置所述动力车厢的个数。

进一步地，根据负载的大小设置所述动力车厢的个数。

进一步地，根据路段速度的大小设置所述动力车厢的个数。

进一步地，所述司控车厢包括驾驶系统、司控室微机系统、电源系统和监测系统，其中，

所述驾驶系统用于控制动车组高压电气设备控制、动车组的加载和减载；

所述监测系统将动车组各部运行状态收集记录并将有效信息通过司控室微机系统反馈；

所述电源系统为所述驾驶系统、所述司控室微机系统和所述监测系统提供电能。

进一步地，所述动力车厢用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应。

进一步地，所述连接机构为密挂车钩。

另一方面，本发明实施例所公开的一种可分离联动联控动力车厢，所述动力车厢可通过连接机构连接司控车厢，用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应。

进一步地，所述动力车厢的两端均可通过连接机构连接所述司控车厢或拖车车厢；所述动力车厢与所述司控车厢之间通过列车级网络如WTB总线和ETB等进行列车通讯连接。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明所公开的动车组及可分离联动联控动力车厢，司控车厢可以连挂动力车厢以及拖车车厢，并具有可以独立动车甚至充当调车机的能力；扩展了司机室的功能以及使用场景，同时也解放了动力车厢，使动力集中动车组的适用功率，速度，以及各项能力有了更大的选择范围，大大提高了动车组编组灵活性和适用性。可进一步简化段内调车解编联挂作业的灵活性。

可通过动力车厢编组数量以及形式的调整，增大动车组运行的速度等级范围，增大负载能力范围；有效利用线路资源，适用于各种普速高速路段，减少客流量变化造成的运输资源浪费；司机室与机械间可以独立执行各自功能；司机室控制端可以直接与普通车厢连接，动力车厢可以被编组进动车组之中多个位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1，图2为本发明现有技术的动力集中动车组结构图；

图3为本发明一些实施例的可分离司机室的结构示意图；

图4为本发明一些实施例的司控车厢组成图；

图5为本发明一些实施例的动车组编组方式；

图6为本发明一些实施例的动力车厢网络图；

图7，图8，图9为本发明一些实施例的动力车厢控制原理图；

图10，图11，图12，图13为本发明一些实施例的司控车厢控制原理图；

图14为本发明一些实施例的司控车厢网络图；

图15为本发明一些实施例的拖车控制原理图；

图16为本发明一些实施例的拖车网络。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图3所示，本发明一些实施例公开了一种动力集中动车组用可分离司机室，包括动力车厢，连接机构，以及可独立走行的司控车厢，其中，所述司控车厢和所述动力车厢之间通过所述连接机构可拆卸地连接。本实施例将传统动力集中动车组的司控部分独立出来作为可独立走行和独立工作的司控车厢，使其可以单独进行移车作业；同时将机械间作为新的动力车厢，司控车厢与动力车厢之间可使用密接车钩，软风挡的连挂型式，保证了利用既有车钩的连挂稳定性以及运用经验，保证了司控车厢与动力车厢连接的可靠稳定，实现了灵活编组。

本发明一些实施例所公开的动车组用可分离司机室，所述司控车厢与所述动力车厢通过重联电缆进行电气连接。高压电气设备安置在所述动力车厢内。司控车厢采用内置的动力电池提供电能。通过重联电缆为所述动力电池补充电能。所述司控车厢和所述动力车厢之间通过车内无线通讯控制系统通信连接。所述司控车厢与拖挂车厢之间可通过连接机构可拆卸地连接。所述司控车厢与拖挂车厢之间可通过重联电缆进行电气连接。

具体地，可将原有司机控制部分增大作为新的司控车厢，增大的部分可容纳各种设备，保证司机室部分可以独立工作，分离后的司控车厢成为司机室控制端；司机室控制端下可使用从动两轴4轮转向架；可缩小了原有的机械间部分，转移出部分机械间设备，使轴重降低，高压设备功能更为集中，分离后的机械间部分在本专利中成为动力车厢；通过匹配适应的转向架，减小了轮径，降低了电机功率。

司控车厢与动力车厢之间直接使用与尾部相同的密接车钩进行连接，增加风挡软连接，使司乘人员可以自由穿梭于司机室与动力车厢之间；在司机室控制端与动力车厢之间通过重联电缆进行电气连接，重联线缆中包括网络线缆，110v控制线缆，模拟量信号线缆，辅助供热线缆等；分离风挡，车钩以及重联线缆之后，可以将司机室与动力车厢进行分离，分离之后的动力车厢可以被编入车厢与车厢之间，同时，动力车厢两端都可以与司机室进行连挂。司控车厢也可以直接与普通车厢进行连挂。

本发明一些实施例所公开的一种不设置高压电气设备的动车组用司控车厢，所述司控车厢通过连接机构可拆卸地连接动力车厢或拖挂车厢。

本发明一些优选的实施例所公开的不设置高压电气设备的动车组用司控车厢，所述司控车厢包括驾驶系统、司控室微机系统、电源系统和监测系统，其中，所述驾驶系统用于控制动车组高压电气设备控制、动车组的加载和减载；所述监测系统将动车组各部运行状态收集记录并将有效信息通过司控室微机系统反馈；所述电源系统为所述驾驶系统、所述司控室微机系统和所述监测系统提供电能。

为实现司控车厢的独立走行，所述司控车厢包括可使所述司控车厢单独进行移车作业的走行机构。

本发明一些实施例中，如图6至图16所示，司控室微机系统连接动车组的司控钥匙、方向速度手柄、司控器、受电弓、主断路器、监测系统、制动系统、自动过分相系统、车体及联挂解编系统和辅助系统。所述司控车厢和所述动力车厢之间通过WTB总线和ETB通讯连接。所述电源系统可通过动力车厢的低压电源线进行充电。以建立更加稳定，可以良好屏蔽车外及车内电磁干扰的车内无线通讯控制系统，增强网络系统抗干扰性，同时减少网络设备占用空间，减轻网络系统系统相关设备总重量，增大网络系统冗余度。以取代原有以太网及MVB硬线网络系统。还可以使用无线传感器拓展网络系统功能；提高网络系统冗余度；降低设备成本；减少网络系统设备及线路占用空间。

本发明实施例还公开了一种可分离联动联控动力车厢，所述动力车厢可通过连接机构连接司控车厢，用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应。优选地，所述动力车厢的两端均可通过连接机构连接所述司控车厢或拖车车厢；所述动力车厢与所述司控车厢之间通过WTB总线和ETB通讯连接。

本发明的一些实施例还公开了一种动车组，包括动力车厢、司控车厢、拖车车厢和连接机构，所述动力车厢的两端均可通过所述连接机构连接所述司控车厢或所述拖车车厢，所述司控车厢的一端可通过连接结构连接所述动力车厢或所述拖车车厢。

本发明一些实施例所公开的动车组中，所述司控车厢连接在所述动车组的端部；所述动力车厢设置在司控车厢与拖挂车厢之间，或者，所述动力车厢设置两个拖挂车厢之间。所述动力车厢为至少一个。所述司控车厢为一个或两个，为两个时，分别设置在所述动车组的两端。

本发明一些实施例所公开的动车组中，所述动力车厢、所述司控车厢和所述拖车车厢根据路况、速度需求和负载需求进行编组。具体地，可根据所述路况的困难程度设置所述动力车厢的个数。可根据负载的大小设置所述动力车厢的个数。可根据路段速度的大小设置所述动力车厢的个数。还可将路况的困难程度、负载的大小和路段速度的大小综合分析后，根据分析结果设置动力车厢的个数和设置位置。

本发明一些实施例所公开的动车组中，所述司控车厢包括驾驶系统、司控室微机系统、电源系统和监测系统，其中，所述驾驶系统用于控制动车组高压电气设备控制、动车组的加载和减载；所述监测系统将动车组各部运行状态收集记录并将有效信息通过司控室微机系统反馈；所述电源系统为所述驾驶系统、所述司控室微机系统和所述监测系统提供电能。所述动力车厢用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应。

可分离司机室由两部分组成，一个是控制室即司控车厢，一个是设备间即动力车厢(即司控车厢系统设备放置处)，司控车厢是司机进行指令操纵的空间，即传统意义的司机室，设备间用于放置可分离司机室功能系统的主要设备。本发明的一些实施例中，可分离司机室系统的司控车厢构成如图4所示。

其中，微机网络及控制系统包括独立的110v控制回路，司机室控制系统，网络系统设备，电源由电源控制系统供给等；

电源控制系统由电池，充放电控制系统以及变流系统组成，电池的选型影响到司机室电源的工作时长，以及司机室电源功能扩展，可采用动力电池技术，将电源控制系统的功能由系统电源供给扩展为动力电源，用于司机室单车动车；

安全监控系统为传统列车使用安全监控系统及扩展部分，现有监控系统如LKJ系统，6A系统，ATP系统等，该部分可以根据客户及线路要求会在功能及设置上进行调整，监控系统的电源可来自于电源控制系统；

走行部系统即走行机构可包括双轴转向架，轮动系统，悬挂支撑，撒砂系统等，其中可以根据司机室电源系统能力加装驱动电机，从而实现单司机室动车功能。

制动控制系统可包括制动机主机，制动管路柜，车内管路，车外管路，闸瓦，制动控制器等主机及控制电源由电源控制系统供给。

辅助供电系统可包括司机室内的供暖，空调，220v供电等设备，其电源来可以由本车电源控制系统供给，也可以由后车重联电源线供给。

车体及连挂解编系统，包括可分离司机室整体车体结构，前后连挂车钩，电气及机械连接器，风挡等。

可扩展功能系统，包括在上述系统功能之外加装其他功能系统，作为分离司机室基础上补充设计，以及功能加装。

本发明通过将司控车厢与动力车厢的分离，可以将动力车厢灵活的编入动车组编组的各个位置，而不是局限于端部，通过动力车厢编组位置及数量的调整，极大丰富了动力集中动车组的编组形式。

通过动力车厢数量的调整，可以调整动车组黏着至适合各种路况任务的最佳状态，优化动力集中动车组动力车的速度控制能力，减少单动力车轴重，提高最高运行速度。

司控车厢可以分离的动力集中动车组，当司控车厢与动力车厢分离后，司控车厢可以直接与拖车连接，连接后司控车厢仍然可以正常的发送和接受各种指令信息，监视动车组状态并控制动车组的运行功能；分离后的动力车厢两端均可以直接与拖车连接，可被编组进动车组中的各个位置，连接后，动力车厢可以正常的接收及反馈各种控制指令，进行高压电气的各类工作，提供牵引与电制动力。

具体地，本发明一些实施例中，司机室可分离动力集中动车组主要由以下部分组成：可分离独立参控司机室即司控车厢、可分离联动联控动力车厢即动力车厢、拖挂车厢(包括普通拖车与餐控车厢)。

可分离独立参控司机室：具有司控驾驶系统，微机网络控制系统，控制电源系统，三方设备系统，行车安全系统，温度条件系统，列车通讯系统。可以将动车组的各部运行状态收集记录并将有效信息通过交互界面反馈给司机，司机可以通过驾驶系统进行动车组高压电气设备控制以及动车组的加载和减载功能。可分离司机室可以和动力车厢连挂也可以与拖车车厢直接连挂，不影响其控制功能。

可分离联动联控动力车厢：具有牵引供电系统，辅助供电系统，列车供电系统，网侧电路系统，自动过分相系统，列车通讯系统。具有收集司控指令并可对其进行相应动作反应反馈的功能。动力车厢可以根据司控指令进行受电弓的升降动作，主断路器的闭合和断开动作，牵引电机的加减载控制功能，辅助系统的供电和控制功能，列车直流600v供电功能。动力车厢两端均可以和司机室或拖车车厢连接，动力车厢的高压电气设备功能不会因编组位置的改变而受到影响。

拖挂车厢包括普通拖车与餐控车厢：普通车厢包括乘客座椅，温度调节系统，通风系统，照明系统，车内广播系统，列车通讯系统，列车供电变流系统，列车通讯系统。普通车厢为乘客提供乘车的空间以及适宜的温度，空气以及光线。普通车厢的列车供电变流系统通过将动力车厢输送过来的列车供电直流600v或交流380伏电源进行变流转换成交流220v电源，提供给车厢内的电暖器，空调，充电插座等设备。普通车安装有重连连接器及电缆可以将它车的控制和反馈信号贯穿输送出去。普通车厢可以将车厢内的信息收集过来通过列车网络传送给餐吧控制车。餐吧车具有普通车车厢的所有功能，同时餐吧车的列车通讯系统更为强大，具有普通车厢信息收集功能，并可对车厢信息进行一定的逻辑判断和控制，并将相应信息传送给司机控制系统。

由于在传统的动力车的基础上，司机室与动力车厢可以分离并独立工作，司机室可分离动车组的编组形式多样，编组形式可如图5所示。

具体地，根据不同的路段速度和负载需求可以进行编组调节，在速度等级低，运量小的路段，可以使用一动两控多拖的形式，根据客流量的增大和路段速度要求的提高，以及路况起伏的情况，可以增加动力部分，形成两控多动的编组形式。

综上所述，本发明的实施例提出了动力车厢与司控车厢分离的设计理念，分离后的司机室成为无座椅车厢的控制车，更轻量简便。分离后动力车厢可以被灵活编组进动车组之中，可通过增多动力车厢，提高动车组的黏着效果，优化动车组加减速性能。为动力集中动车组解决减轴重提速等问题提供了一种解决方案；拓展了动力集中动车组车型设计思路，丰富动车组的编组形式，拓展应用场景；可有效降低高速铁路列车制造成本；降低旅客乘坐高速铁路出行费用；形成平台系列车型，降低其他速度等级轴重动力集中动力车研究成本。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动力集中动车组，其特征在于，包括动力车厢、司控车厢、拖车车厢和连接机构，所述动力车厢的两端均通过所述连接机构连接所述司控车厢或所述拖车车厢，所述司控车厢的一端通过连接结构连接所述动力车厢或所述拖车车厢；

所述司控车厢包括可使所述司控车厢单独进行移车作业的走行机构；

所述司控车厢包括驾驶系统、司控室微机系统、电源系统和监测系统，其中，

所述驾驶系统用于控制动车组高压电气设备控制、动车组的加载和减载；

所述监测系统将动车组各部运行状态收集记录并将有效信息通过司控室微机系统反馈；

所述电源系统为所述驾驶系统、所述司控室微机系统和所述监测系统提供电能，用于司控车厢单车动车；

所述走行机构根据电源系统能力加装驱动电机，实现单司控车厢动车功能；

所述动力车厢用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应，高压电气设备安置在所述动力车厢内；

根据路段速度的大小设置所述动力车厢的个数；

所述动力车厢、所述司控车厢和所述拖车车厢根据路况、速度需求和负载需求进行编组。

2.根据权利要求1所述的动车组，其特征在于，根据所述路况的困难程度设置所述动力车厢的个数。

3.根据权利要求1所述的动车组，其特征在于，根据负载的大小设置所述动力车厢的个数。

4.根据权利要求1所述动车组，其特征在于，所述连接机构为密挂车钩。

5.一种用于权利要求1-4任意一项所述的动车组的可分离联动联控动力车厢，其特征在于，所述动力车厢通过连接机构连接司控车厢，用于收集所述司控车厢的司控指令并基于所述司控指令进行动作反应，所述司控车厢包括使所述司控车厢单独进行移车作业的走行机构。

6.根据权利要求5所述的动力车厢，其特征在于，所述动力车厢的两端均通过连接机构连接所述司控车厢或拖车车厢；

所述动力车厢与所述司控车厢之间通过WTB总线和ETB通讯连接。

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