本實(shí)用新型總體涉及軌道車(chē)輛，尤其涉及一種軌道車(chē)輛上使用的輔助電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展、城市人口的直線(xiàn)上升，城際、城市軌道交通因其效率高、乘客的承載能力強(qiáng)且對(duì)環(huán)境影響小等因素而逐步成為城鎮(zhèn)居民的重要交通工具。城際、城市軌道交通目前已經(jīng)演變?yōu)椴捎秒娏︱?qū)動(dòng)的軌道車(chē)輛，例如城際列車(chē)、地鐵、城鐵和輕軌等。典型的電力驅(qū)動(dòng)的軌道車(chē)輛可以通過(guò)自身配備的受電弓(連接到接觸網(wǎng))或集電靴(連接到第三供電軌)從車(chē)輛外部獲得電能。在軌道車(chē)輛內(nèi)部一般配備有兩類(lèi)電源系統(tǒng)，其一為實(shí)現(xiàn)牽引和制動(dòng)的牽引電源系統(tǒng)，其二為用于給諸如暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)、照明系統(tǒng)和低壓開(kāi)關(guān)插座系統(tǒng)等供電的輔助電源系統(tǒng)。這兩個(gè)電源系統(tǒng)將從車(chē)輛外部獲得的電能轉(zhuǎn)換為車(chē)輛內(nèi)部可用的形式，以便分別對(duì)牽引控制系統(tǒng)和暖通照明等系統(tǒng)供電。

為了在軌道車(chē)輛的車(chē)廂內(nèi)為乘客提供一個(gè)安全和舒適的環(huán)境，一般要求為HVAC、照明系統(tǒng)等供電的輔助電源系統(tǒng)是可靠的，且能連續(xù)供電并具有一定冗余保護(hù)能力。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種具有備份電源的輔助電源系統(tǒng)100，如圖1所示。在圖1中，軌道車(chē)輛內(nèi)的負(fù)載Lx(x＝1～n)連接到一個(gè)供電總線(xiàn)BUS1上，例如該供電總線(xiàn)BUS1包括三根供電線(xiàn)(交流三相)。每個(gè)負(fù)載例如是一個(gè)車(chē)廂內(nèi)安裝的一個(gè)或幾個(gè)用于HVAC的風(fēng)機(jī)、照明燈具等。在圖1的例子中，一個(gè)輔助電源APS1(APS：Auxiliary Power Supply)連接到此供電總線(xiàn)BUS1上，用于為軌道車(chē)輛內(nèi)的各個(gè)負(fù)載Lx供電。與此同時(shí)，另一個(gè)備用輔助電源APS2經(jīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)組件SW0連接到該供電總線(xiàn)BUS1上。正常工作時(shí)，開(kāi)關(guān)組件SW0斷開(kāi)，如圖1所示，車(chē)廂內(nèi)的各個(gè)負(fù)載Lx由APS1供電。當(dāng)APS1出現(xiàn)故障時(shí)，開(kāi)關(guān)組件SW0導(dǎo)通，使得APS2連接到供電總線(xiàn)上并開(kāi)始為各個(gè)負(fù)載提供電能。圖1所示的方案通過(guò)增加一個(gè)獨(dú)立的備份輔助電源來(lái)保證電源系統(tǒng)的可持續(xù)性。圖1所示的方案還可以利用例如電容器等儲(chǔ)能器件來(lái)實(shí)現(xiàn)主、備輔助電源之間的無(wú)縫切換。

圖2示例性地示出了現(xiàn)有的另一種輔助電源系統(tǒng)200。如圖2所示，供電總線(xiàn)BUS2上同樣連接有負(fù)載Lx,x＝1～n。與圖1不同的是，在圖2中使用了容量相對(duì)小的三個(gè)輔助電源APSx,x＝1～3。這些輔助電源APSx彼此并聯(lián)地連接到供電總線(xiàn)上，從而形成并聯(lián)式的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在正常工作時(shí)，連接到供電總線(xiàn)BUS2上的各個(gè)APSx共同為各個(gè)負(fù)載Lx供電。每個(gè)APSx所承擔(dān)的負(fù)載量由每個(gè)APSx的承載能力決定，也由各個(gè)APSx的供電控制策略決定。例如，如果APS₁出現(xiàn)故障，其他APSx(x＝2～3)依然可以為各個(gè)負(fù)載Lx,x＝1～n供電，整個(gè)系統(tǒng)得以保持繼續(xù)運(yùn)行，而不會(huì)中斷，從而實(shí)現(xiàn)故障不間斷運(yùn)行。然而，因工作的APSx的數(shù)目減少到2個(gè)，整個(gè)系統(tǒng)的承載能力受到限制，部分負(fù)載不能得到滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能。這種并聯(lián)式的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特別適用于若干節(jié)車(chē)廂編組的城市軌道車(chē)輛，因?yàn)槊總€(gè)車(chē)廂可以安裝一個(gè)容量較小的輔助電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種軌道車(chē)輛中使用的新型輔助電源系統(tǒng)，其能夠更加有效地為負(fù)載提供電能。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種軌道車(chē)輛中使用的新型輔助電源系統(tǒng)，其能夠在某段供電總線(xiàn)發(fā)生故障后繼續(xù)保持輔助電源系統(tǒng)的運(yùn)行。本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提供一種軌道車(chē)輛中使用的新型輔助電源系統(tǒng)，其能夠采用成本較低的輔助電源。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種用于軌道車(chē)輛的輔助電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個(gè)環(huán)形的供電總線(xiàn)，所述軌道車(chē)輛具有至少兩個(gè)車(chē)廂，每個(gè)所述車(chē)廂中的負(fù)載連接到所述供電總線(xiàn)上；至少兩個(gè)輔助電源，每個(gè)輔助電源位于一個(gè)車(chē)廂內(nèi)，且連接到所述供電總線(xiàn)上。優(yōu)選地，所述負(fù)載為暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)或可連接其他電器的插座。所述軌道車(chē)輛為城市軌道車(chē)輛，例如城鐵、地鐵、輕軌等。

在這種輔助電源系統(tǒng)中，各個(gè)輔助電源和各個(gè)車(chē)廂的負(fù)載都連接到一個(gè)環(huán)形的供電總線(xiàn)上。每個(gè)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載都可以至少由與之毗鄰的兩個(gè)輔助電源供電。若任意一個(gè)輔助電源發(fā)生故障，則其他連接在環(huán)形供電總線(xiàn)上的輔助電源共同來(lái)負(fù)擔(dān)所有負(fù)載，而且每個(gè)負(fù)載總能從最近的輔助電源處得到電能。

優(yōu)選地，每個(gè)車(chē)廂內(nèi)配有兩個(gè)所述輔助電源。由于每個(gè)車(chē)廂所配備的輔助電源個(gè)數(shù)增加，每個(gè)輔助電源的承載能力得以降低，從而選用成本較低的輔助電源。

更為優(yōu)選地，所述供電總線(xiàn)上還設(shè)置有至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)組件，且所述開(kāi)關(guān)組件設(shè)置成使得每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)組件之間的供電總線(xiàn)上連接有一個(gè)輔助電源。這樣，供電總線(xiàn)就可以被劃分成若干個(gè)總線(xiàn)區(qū)段，每個(gè)總線(xiàn)區(qū)段上配備有一個(gè)輔助電源。若任何一個(gè)總線(xiàn)區(qū)段發(fā)生故障，則斷開(kāi)該阻性區(qū)段兩端的開(kāi)關(guān)組件，從而其他部分供電總線(xiàn)依然可以連接成一個(gè)并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的供電拓?fù)?，并繼續(xù)運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述軌道車(chē)輛包括至少一個(gè)車(chē)廂組，每個(gè)車(chē)廂組包括三個(gè)車(chē)廂，所述三個(gè)車(chē)廂的負(fù)載連接到同一個(gè)環(huán)形的供電總線(xiàn)上。也就是說(shuō)，優(yōu)選以每三個(gè)車(chē)廂構(gòu)成一個(gè)組并連接成一個(gè)環(huán)形的總線(xiàn)供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。更為優(yōu)選地，每個(gè)車(chē)廂組中的每個(gè)車(chē)廂內(nèi)配有兩個(gè)所述輔助電源，每個(gè)輔助電源連接到所述供電總線(xiàn)上。尤為優(yōu)選地，輔助電源系統(tǒng)還包括六個(gè)開(kāi)關(guān)組件，置于所述供電總線(xiàn)上，且所述開(kāi)關(guān)組件設(shè)置成使得每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)組件之間的供電總線(xiàn)上連接有一個(gè)輔助電源，從而將所述供電總線(xiàn)劃分成六個(gè)總線(xiàn)區(qū)段，每個(gè)所述車(chē)廂內(nèi)具有兩個(gè)總線(xiàn)區(qū)段。采用這種三個(gè)車(chē)廂一組的環(huán)形總線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以最充分地利用環(huán)形總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。

更為優(yōu)選地，每個(gè)所述車(chē)廂的負(fù)載分別連接到所述車(chē)廂內(nèi)的兩個(gè)總線(xiàn)區(qū)段上。換言之，一個(gè)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載可以部分連接在一個(gè)總線(xiàn)區(qū)段上，另一部分連接到另一個(gè)總線(xiàn)區(qū)段上。這樣，即使某個(gè)區(qū)段發(fā)生故障，車(chē)廂內(nèi)至少有部分負(fù)載可以工作，這在一定程度上能夠保持例如HVAC系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等部分運(yùn)行。

下文將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)切換裝置的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

以下附圖僅對(duì)本實(shí)用新型做示意性說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉幌薅ū緦?shí)用新型的范圍。

圖1示出了現(xiàn)有軌道車(chē)輛中輔助電源系統(tǒng)的一種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2示出了現(xiàn)有軌道車(chē)輛中輔助電源系統(tǒng)的另一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的輔助電源系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的輔助電源系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示結(jié)構(gòu)相同或結(jié)構(gòu)相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說(shuō)明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。

為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，為使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。

在本文中，“一個(gè)”不僅表示“僅此一個(gè)”，也可以表示“多于一個(gè)”的情形。另外，在本文中，“第一”、“第二”等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示它們的重要程度及順序等。

圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于軌道車(chē)輛的輔助電源系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)。在圖3的例子中，軌道車(chē)輛例如示意性地具有3節(jié)車(chē)廂C1、C2和C3。在實(shí)際應(yīng)用中，軌道車(chē)輛可以具有至少兩節(jié)車(chē)廂，例如地鐵、城鐵或輕軌中常見(jiàn)的6節(jié)編組或8節(jié)編組。圖3的例子中，輔助電源系統(tǒng)300包括：一個(gè)環(huán)形的供電總線(xiàn)BUS3和若干連接到該供電總線(xiàn)BUS3上的輔助電源APSx。軌道車(chē)輛中3節(jié)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載Lx，x＝1～3也均連接到該供電總線(xiàn)BUS3上，并從該供電總線(xiàn)BUS3上得電。這些負(fù)載Lx例如為每個(gè)車(chē)廂的暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、可連接其他電器的插座，或其他與牽引和制動(dòng)無(wú)關(guān)的電氣負(fù)載。如圖3所示，環(huán)形的供電總線(xiàn)BUS3可以覆蓋級(jí)聯(lián)在一起的三節(jié)車(chē)廂。由于使用環(huán)形的總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每節(jié)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載Lx可以連接到兩段供電總線(xiàn)上。圖3中示例性地示出了6個(gè)輔助電源APSx(x＝1～6)，每個(gè)輔助電源APSx位于一個(gè)車(chē)廂內(nèi)，每個(gè)車(chē)廂內(nèi)優(yōu)選配備有兩個(gè)輔助電源APSx且連接到供電總線(xiàn)BUS3上?？蛇x地，每節(jié)車(chē)廂也可以配備1個(gè)輔助電源APS，例如僅提供圖3中的APS₁、APS₄和APS₅。

在如圖3所示的輔助電源系統(tǒng)中，各個(gè)輔助電源APS和各個(gè)車(chē)廂的負(fù)載Lx都連接到一個(gè)環(huán)形的供電總線(xiàn)BUS3上。每個(gè)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載(例如L₂)都可以至少由與之毗鄰的兩個(gè)輔助電源APS₁和APS₂供電。若任意一個(gè)輔助電源(APS₃)發(fā)生故障，則其他連接在環(huán)形供電總線(xiàn)BUS3上的輔助電源(APSx,x＝1～2和4～6)共同來(lái)負(fù)擔(dān)所有負(fù)載，而且每個(gè)負(fù)載(例如L3)總能從最近的輔助電源(APS₁和APS₅)處得到電能。若如圖3所示每個(gè)車(chē)廂內(nèi)配有兩個(gè)所述輔助電源，由于每個(gè)車(chē)廂所配備的輔助電源個(gè)數(shù)增加，每個(gè)輔助電源的承載能力得以降低，從而可選用成本較低的輔助電源。

圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于軌道車(chē)輛的輔助電源系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)。圖4中與圖3相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)，其功能也相似，這里不再贅述。與圖3不同，圖4中，輔助電源系統(tǒng)400還包括設(shè)置在環(huán)形供電總線(xiàn)BUS4上的至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)組件SWx，且所述開(kāi)關(guān)組件SWx設(shè)置成使得每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)組件之間的供電總線(xiàn)上連接有一個(gè)輔助電源。在圖4的例子中示出了6個(gè)開(kāi)關(guān)組件SWx(x＝1～6)的情況。這樣，供電總線(xiàn)BUS4就可以被劃分成6個(gè)總線(xiàn)區(qū)段Sx(x＝1～6)，每個(gè)總線(xiàn)區(qū)段Sx上配備有一個(gè)輔助電源APSx。若任何一個(gè)總線(xiàn)區(qū)段發(fā)生嚴(yán)重故障(例如出現(xiàn)相間短路)，則斷開(kāi)該總線(xiàn)區(qū)段兩端的開(kāi)關(guān)組件SWx，從而將故障區(qū)段隔離出去，其他部分供電總線(xiàn)依然可以連接成一個(gè)并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的供電拓?fù)洳⒗^續(xù)運(yùn)行。例如，假定總線(xiàn)區(qū)段S1發(fā)生故障，則開(kāi)關(guān)組件SW1和SW3斷開(kāi)，其他開(kāi)關(guān)組件保持連接。這樣三節(jié)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載還依然能夠保持供電。

更為優(yōu)選地，在圖4的例子中，每個(gè)車(chē)廂內(nèi)的負(fù)載分為L(zhǎng)x1和Lx2兩部分，每個(gè)部分負(fù)載連接到車(chē)廂內(nèi)的兩個(gè)總線(xiàn)區(qū)段的一個(gè)上。換言之，例如第一車(chē)廂C1內(nèi)的負(fù)載L11可以連接在第一總線(xiàn)區(qū)段S1上，負(fù)載L12連接到另一個(gè)總線(xiàn)區(qū)段S2上。這樣，即使總線(xiàn)區(qū)段S1發(fā)生故障后被隔離，車(chē)廂C1內(nèi)還有負(fù)載L12可以正常工作。這在一定程度上能夠保持例如HVAC系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等部分運(yùn)行。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方案或變更，如特征的組合、分割或重復(fù)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。