[發明專利]用于軌道交通的儲能式動力機車、動力機車組及對接方法

在審

• 申請號: 201810203847.8
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN110271567A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 許峻峰;鄭澤東;黃子昊;羅文廣;張志學;李紅波;段義隆
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: B61C3/00
• 分類號: B61C3/00;B61C17/12;B61L23/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種用于軌道交通的儲能式動力機車、動力機車組及對接方法，該動力機車包括：牽引系統和對接系統；所述牽引系統，包括：能量管理控制器，儲能設備，與所述儲能設備連接的能量轉換器，與所述能量轉換器連接的牽引變流器，與所述牽引變流器連接的牽引電機；所述對接系統，包括：智能對接控制器，與所述智能對接控制器連接的雷達、機車對接機構；所述能量管理控制器控制所述儲能設備通過能量轉換器將電能依次傳遞到牽引變流器、牽引電機，以控制動力機車的速度；本發明提供了一種新的軌道交通牽引方案，能夠解決背景技術中的一種或多種技術問題，綠色環保，高效節能，不受線路條件限制。

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，特別涉及一種用于軌道交通的儲能式動力機車、動力機車組及對接方法。

背景技術

我國中西部山區的鐵路存在一些非電氣化的老舊線路，而且包含大量較長的隧道，只能運行內燃機車。內燃機車在隧道中運行時由于通風不暢會造成效率降低，產生的二氧化碳等有毒氣體對環境和人體都有危害，有些長大隧道甚至是不允許客運內燃機車運行的。隨著電氣化鐵路的普及，我國一直在開展老舊線路的電氣化改造工作，而這類線路很多集中在高寒、偏遠地區，例如南疆鐵路(庫爾勒以南)，青藏鐵路(格爾木以南)，一方面由于線路比較老導致電氣化改造成本高、造價昂貴，另一方面由于需要架設供電接觸網或第三軌給機車供電，老舊鐵路隧道受限于既有隧道結構經常難以實現。若僅對老舊鐵路的非隧道部分進行電氣化改造，則隧道為無電區，有些隧道往往長達數公里，電力機車由于沒有供電電源無法通過。

另一種情況，電氣化鐵路通常每隔10-30公里會存在一個無電區，稱為電分相區或分相區，有些分相區較長，達到數百米甚至更長。電力機車經過分相區時由于失去動力只能靠惰行通過，這就可能出現停在無電區造成機破的情況(俗稱掉分相)，尤其當分相區設置在長大坡道的上坡段時這種情況更易出現。

此外，當牽引供電網發生故障導致供電線路區間停電，或者由于自身故障失去動力，電力機車都需要被救援拖行。

現有技術中一般采用一下幾種方法解決上述技術問題：

(1)內燃機車牽引。內燃機車依靠大型柴油或汽油發電機提供動力來源，不需要牽引網供電不依賴于電網運行，但內燃機車效率低，能耗比電力機車大得多，噪聲大，重量大，限制了發動機有效輸出功率，通常輸出功率不如電力機車。內燃機車運行時產生廢氣污染環境，隧道里通風條件受限，內燃機車排出的廢氣會使空氣惡化，降低運行效率也容易損壞，所以內燃機車在長隧道內運行困難。

(2)電力機車過分相。電氣化鐵路分相區一般長度在數百米，正常情況下電力機車過分相前根據過分相控制方式、分相區道路情況等因素，算出保證駛出分相區機車速度仍大于零對應的進入分相區時最低速度，只要保證進分相區前機車速度大于最低速度，機車就能依靠自身運行慣性通過分相區。但在司機操作不當、分相區過長、線路坡道大等特殊情況下，機車可能無法通過分相區。機車“掉分相”時，可以采用內燃機車或其它不需要電網供電的機車進行救援。

(3)儲能式列車。儲能式列車是通過自身攜帶的儲能設備(例如蓄電池、動力電池、超級電容等)提供牽引動力來源的列車，其特點是可無接觸網運行或通過接觸網間歇供電運行。目前儲能式軌道交通列車的種類比較多，相應的專利也非常多，申請的范圍也較廣。例如基于超級電容和動力電池儲能的低地板車、輕軌、地鐵列車等，大多都是運行時完全由儲能設備提供能量，在到站的短時間內進行充電儲能，也有的只在首站、末站或中間站才進行充電儲能。這類軌道交通列車的共同點是單個動力單元額定功率較小，一般在100kW到300kW左右，所需的儲能容量相對較小，對應的儲能設備體積、重量也不太大，可以采取列車自身攜帶的形式而不影響功能。