CN109444633B - 一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，包括设于供电轨上的第一受电靴和第二受电靴、设于接地轨上的第三受电靴和第四受电靴，其中第一受电靴和第二受电靴均通过高压箱和牵引逆变器电连接，第三受电靴和第四受电靴均和牵引逆变器电连接；还包括接地监测单元及进站监测单元，进站监测单元与接地监测单元的使能端电连接，接地监测单元的第一输出端与第四受电靴电连接，接地监测单元的输入端与第三受电靴电连接；接地监测单元的第二输出端与TCMS系统电连接。本发明能够监测车辆进站接地是否正常；同时根据监测结果控制车辆高压供电电路是否断开，防止车辆与站台之间存在电位差而造成安全事故。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统。
背景技术
跨座式单轨车辆、悬挂式单轨车辆、APM胶轮车辆，其走行部件通常采用胶轮，而橡胶因其本身属性，天然绝缘，这样会导致车辆行驶至车站区域停靠时，车辆与站台区域可能产生电位差，若此时车辆接地故障，则车辆高电平不能及时导出，存在安全隐患。
为避免造成安全事故，胶轮制式轨道车辆设置专用的接地轨，故车辆与接地轨是否可靠连接至关重要。而目前胶轮制式轨道车辆没有设计监测车辆是否接地可靠的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，能够监测车辆进站接地是否正常；同时，通过将进站接地监测结果反馈至车辆TCMS系统，TCMS系统根据监测结果控制车辆高压供电电路是否断开，防止车辆与站台之间存在电位差而造成安全事故。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，包括设于供电轨上的第一受电靴G1和第二受电靴G2、设于接地轨上的第三受电靴G3和第四受电靴G4，其中第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB和牵引逆变器VVVF电连接，第三受电靴G3和第四受电靴G4均和牵引逆变器VVVF电连接；其结构特点是还包括接地监测单元K1及进站监测单元，进站监测单元与接地监测单元K1的使能端电连接，接地监测单元K1的第一输出端与第四受电靴G4电连接，接地监测单元K1的输入端与第三受电靴G3电连接。
借由上述结构，由进站监测单元发出使能信号，接地监测单元K1单元开始监测。在接地正常时，接地监测单元K1的第一输出端发出监测信号，经由第四受电靴G4、第三受电靴G3后回到接地监测单元K1的输入端。若出现接地故障，则接地监测单元K1的输入端无法接收到返回的监测信号。
进一步地，所述接地监测单元K1的第二输出端与TCMS系统电连接。
借由上述结构，接地监测单元K1将接地安全监测结果发送至TCMS系统。
进一步地，第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB内的高速断路器HSCB与牵引逆变器VVVF电连接；TCMS系统的输出端与高速断路器HSCB的控制端电连接。
在接地故障时，TCMS系统控制高速断路器HSCB断开，从而切断车辆高压供电，避免出现安全事故。
作为一种优选方式，所述进站监测单元包括速度传感器和位置传感器，速度传感器和位置传感器的输出端均与TCMS系统电连接，TCMS系统的输出端与第一继电器K2的线圈电连接，第一继电器K2的常开触点与接地监测单元K1的使能端电连接。
根据速度传感器和位置传感器的监测信号，TCMS系统判断列车是否停站到位，从而控制第一继电器K2得电或失电，进而启动或不启动接地监测单元K1。
进一步地，还包括测试开关TEST，测试开关TEST接在电源与第一继电器K2的线圈之间。
借由上述结构，当车辆在库内时，工作人员或其他检修人员可直接通过测试开关TEST直接控制第一继电器K2得电，从而启动接地安全检测系统。
作为一种优选方式，所述接地监测单元K1包括第二继电器K3，第二继电器K3的常开触点与TCMS系统电连接。
当接地故障时，第二继电器K3得电，第二继电器K3的常开触点闭合，TCMS系统接收到接地故障信号。
进一步地，所述接地监测单元K1包括报警单元ALARM。
在接地故障情况下，接地监测单元K1控制报警单元ALARM报警工作。
进一步地，TCMS系统与HMI界面电连接。
借由上述结构，通过HMI界面显示接地安全监测结果及车辆供电状态。
进一步地，所述第三受电靴G3包括相互绝缘的第一受电部P1和第二受电部P2，所述第四受电靴G4包括相互绝缘的第三受电部P3和第四受电部P4，第四受电部P4与接地监测单元K1的第一输出端电连接，第二受电部P2与接地监测单元K1的输入端电连接；第一受电部P1和第三受电部P3均与牵引逆变器VVVF电连接。
接地轨上的第三受电靴G3和第四受电靴G4均由绝缘不导通的两部分组成，其中一部分接入车辆以实现车辆供电及接地回流，另一部分接入接地监测单元K1用于接地监测，从而可以避免两部分之间因杂散电流等而相互影响。
进一步地，供电轨依次通过避雷器B01、接地电阻R接地，提高供电安全。
与现有技术相比，本发明能够监测车辆进站接地是否正常；同时，通过将进站接地监测结果反馈至车辆TCMS系统，TCMS系统根据监测结果控制车辆高压供电电路是否断开，防止车辆与站台之间存在电位差而造成安全事故。
附图说明
图1为接地监测单元K1控制主电路结构图。
图2为接地监测单元K1工作原理图。
图3为车辆高压供电通断控制原理图。
其中，100为供电轨，200为接地轨，G1为第一受电靴，G2为第二受电靴，G3为第三受电靴，G4为第四受电靴，HB为高压箱，HSCB为高速断路器，VVVF为牵引逆变器，K1为接地监测单元，K2为第一继电器，K3为第二继电器，300为进站监测单元，301为速度传感器，302为位置传感器，ALARM为报警单元，P1为第一受电部，P2为第二受电部，P3为第三受电部，P4为第四受电部，B01为避雷器，R为接地电阻，TEST为测试开关。
具体实施方式
如图1至图3所示，胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统包括设于供电轨100上的第一受电靴G1和第二受电靴G2、设于接地轨200上的第三受电靴G3和第四受电靴G4，其中第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB和牵引逆变器VVVF电连接，第三受电靴G3和第四受电靴G4均和牵引逆变器VVVF电连接；其结构特点是还包括接地监测单元K1及进站监测单元300，进站监测单元300与接地监测单元K1的使能端电连接，接地监测单元K1的第一输出端与第四受电靴G4电连接，接地监测单元K1的输入端与第三受电靴G3电连接。
所述接地监测单元K1的第二输出端与TCMS系统电连接。
第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB内的高速断路器HSCB与牵引逆变器VVVF电连接；TCMS系统的输出端与高速断路器HSCB的控制端电连接。
所述进站监测单元300包括速度传感器301和位置传感器302，速度传感器301和位置传感器302的输出端均与TCMS系统电连接，TCMS系统的输出端与第一继电器K2的线圈电连接，第一继电器K2的常开触点与接地监测单元K1的使能端电连接。
本发明还包括测试开关TEST，测试开关TEST接在电源与第一继电器K2的线圈之间。
所述接地监测单元K1包括第二继电器K3，第二继电器K3的常开触点与TCMS系统电连接。
所述接地监测单元K1包括报警单元ALARM。
TCMS系统与HMI界面电连接。
所述第三受电靴G3包括相互绝缘的第一受电部P1和第二受电部P2，所述第四受电靴G4包括相互绝缘的第三受电部P3和第四受电部P4，第四受电部P4与接地监测单元K1的第一输出端电连接，第二受电部P2与接地监测单元K1的输入端电连接；第一受电部P1和第三受电部P3均与牵引逆变器VVVF电连接。
供电轨100依次通过避雷器B01、接地电阻R接地。
综上，本发明控制逻辑关系为：
1）车辆在库内时，工作人员或其他检修人员，可通过操作面板测试开关TEST对接地安全检测系统进行功能检测，确保接地安全检测系统功能正常。
2）车辆正常运营时，车辆TCMS系统收到车站位置传感器302定位及速度传感器301接收到的车辆进站停靠零速信号后，确保车辆停靠到站，第一继电器K2工作，接地监测单元K1工作并开始检测车辆接地，并将检测结果反馈至TCMS系统，若接地不正常或未接地，即接地故障，接地监测单元K1控制报警单元ALARM发出警报，同时将结果反馈至TCMS系统，TCMS系统控制高速断路器HSCB断开而切断车辆高压供电，并在HMI界面显示接地故障信息及车辆高压供电切断信息。
下面详细描述本发明的工作原理。
如图1所示，车辆通过第一受电靴G1和第二受电靴G2与供电轨100接通，实现车辆高压供电，第三受电靴G3和第四受电靴G4为车辆专用接地靴，与接地轨200接触。第三受电靴G3和第四受电靴G4均由单独两部分构成，第一受电部P1和第三受电部P3与高速断路器HSCB控制电路相连，第二受电部P2和第四受电部P4与接地监测单元K1控制回路相连。第三受电靴G3和第四受电靴G4两部分之间均用绝缘材料隔断，从而可以避免第一受电部P1和第三受电部P3所处的部位对接地监测单元K1产生影响或出现控制系统短路的情况。
接地监测单元K1与第三受电靴G3的第二受电部P2、第四受电靴G4的第四受电部P4、接地轨200构成完整检测回路。监测信号由接地监测单元K1的点2发出，若车辆接地正常，检测信号可沿接地监测单元K1的点2，经由第四受电靴G4的第四受电部P4、接地轨200、第三受电靴G3的第二受电部P2，经过接地监测单元K1的点PE反馈至接地监测单元K1。若接地异常或未接地，则接地监测单元K1的点PE无法接收监测信号。接地监测单元K1将检测结果反馈至车辆TCMS系统，车辆TCMS系统指令下一步工作。若接地异常或未接地，TCMS系统控制车辆断开高速断路器HSCB以切断车辆高压供电，并在HMI界面显示车辆供电切除以及接地异常信息。
高速断路器HSCB安装在高压箱HB中，牵引逆变器VVVF实现交流高压供电转化为车辆控制电路直流电压，车辆TCMS系统控制高速断路器HSCB的断合来实现车辆高压供电与否。
车辆通过第一受电靴G1、第二受电靴G2与高压供电轨100相连，第三受电靴G3的第一受电部P1、第四受电靴G4的第三受电部P3均与接地轨200相连，高压供电通过A1’、A2’与高速断路器HSCB控制电路相连，第三受电靴G3的第一受电部P1、第四受电靴G4的第三受电部P3通过B1’、B2’与高速断路器HSCB控制电路中牵引逆变器VVVF相连，从而形成完整的主供电回路，车辆通过TCMS系统、高速断路器HSCB控制电路控制车辆高压供电的断合。
如图2所示，接地监测单元K1工作原理如下所述：
列车进站后，车辆TCMS系统通过车站与列车位置传感器302响应及速度传感器301发送的车辆零速信号指令，判断车辆停站到位，而后控制第一继电器K2通电工作，第一继电器K2的开关11点、14点导通，接地监测单元K1启动接地检测，检测信号由点2发出，经由上图1所述监测系统回路，经点PE接受信号，接地监测单元K1根据发出信号的接收与否判断车辆接地是否异常，若点PE未收到检测信号，则表明该车辆接地异常，接地监测单元K1通过ALARM警报进行声光报警预示。
与此同时，接地监测单元K1内的电磁继电器联动工作，开关动作使得点11和12导通，并将检测结果反馈至车辆TCMS系统，TCMS系统根据接地监测单元K1所反馈的信号控制高速断路器HSCB的通断，若接地正常，则不切除车辆高压供电，若未接地，则高速断路器HSCB断开，切断车辆高压供电，确保车辆安全，并在HMI界面显示车辆供电切除及接地异常信息。
接地监测系统检测旁路控制电路工作原理如下所述：
此工作电路主要用于检测接地监测系统功能是否正常，当车辆在库内或试验线路，受点靴与接地轨200接触正常，激活列车，按下设置在操作面板的TEST测试开关TEST按钮，第一继电器K2动作，其点11与点14接通，接地监测系统启动监测工作。此模式下，因已确保接地连接正常，若该系统功能正常，则检测结果为接地正常， 若发生其他非接地正常情况， 则表明该系统功能异常，需进行检修维护。
如图3所示，车辆TCMS系统控制指令（即闭合或者断开高速断路器HSCB指令）通过C1、C2点输入给高速断路器HSCB，控制高速断路器HSCBHSCB开关的通断，从而控制车辆高压供电。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，包括设于供电轨（100）上的第一受电靴G1和第二受电靴G2、设于接地轨（200）上的第三受电靴G3和第四受电靴G4，其中第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB和牵引逆变器VVVF电连接，第三受电靴G3和第四受电靴G4均和牵引逆变器VVVF电连接；其特征在于，还包括接地监测单元K1及进站监测单元（300），进站监测单元（300）与接地监测单元K1的使能端电连接，接地监测单元K1的第一输出端与第四受电靴G4电连接，接地监测单元K1的输入端与第三受电靴G3电连接。
2.如权利要求1所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，所述接地监测单元K1的第二输出端与TCMS系统电连接。
3.如权利要求2所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，第一受电靴G1和第二受电靴G2均通过高压箱HB内的高速断路器HSCB与牵引逆变器VVVF电连接；TCMS系统的输出端与高速断路器HSCB的控制端电连接。
4.如权利要求1所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，所述进站监测单元（300）包括速度传感器（301）和位置传感器（302），速度传感器（301）和位置传感器（302）的输出端均与TCMS系统电连接，TCMS系统的输出端与第一继电器K2的线圈电连接，第一继电器K2的常开触点与接地监测单元K1的使能端电连接。
5.如权利要求4所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，还包括测试开关TEST，测试开关TEST接在电源与第一继电器K2的线圈之间。
6.如权利要求1至5任一项所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，所述接地监测单元K1包括第二继电器K3，第二继电器K3的常开触点与TCMS系统电连接。
7.如权利要求1至5任一项所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，所述接地监测单元K1包括报警单元ALARM。
8.如权利要求2至5任一项所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，TCMS系统与HMI界面电连接。
9.如权利要求1至5任一项所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，所述第三受电靴G3包括相互绝缘的第一受电部P1和第二受电部P2，所述第四受电靴G4包括相互绝缘的第三受电部P3和第四受电部P4，第四受电部P4与接地监测单元K1的第一输出端电连接，第二受电部P2与接地监测单元K1的输入端电连接；第一受电部P1和第三受电部P3均与牵引逆变器VVVF电连接。
10.如权利要求1至5任一项所述的胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统，其特征在于，供电轨（100）依次通过避雷器B01、接地电阻R接地。
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