本发明属于轨道交通领域，尤其涉及一种蓄电池牵引控制系统、控制方法及列车。
背景技术：
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
通常，列车是从接触网获取电能，再利用牵引电机驱动的机。列车具备动力大、牵引能力强、环保等优点，但是也受到线路挂线状态及接触网供电状态。也就是说，列车通常是运行在有电区或有网区内，一旦列车进入无电区或是无网区，则会造成列车设备故障，甚至会造成作业人员伤亡事故。
发明人发现，目前列车无法在无电区或是无网区运行，而且当列车误入无电区或是无网区后，无法保障列车行驶运行的稳定性及人身安全。
技术实现要素：
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明的第一个方面提供一种蓄电池牵引控制系统，其通过配置蓄电池及蓄电池充放电控制装置，以实现列车在电池供电下的正常牵引功能，同时通过集成控制设计，实现列车在无网区与有网区的混合运行以及列车牵引特性的切换。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种蓄电池牵引控制系统，包括列车网络控制系统、受电弓、高压电气箱、牵引逆变器和牵引电机，所述高压电气箱的一端通过第一高速断路器与受电弓连接，另一端通过第二高速断路器与牵引逆变器连接，所述高压电气箱还通过蓄电池充放电控制装置与蓄电池相连；
所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器和第二高速断路器的开闭状态，同时蓄电池充放电控制装置用于控制蓄电池充放电，以实现列车在有电区与无电区混合运行。
作为一种实施方式，当列车在有电区运行时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置用于控制蓄电池处于充电状态。
上述技术方案的优点在于，这样列车在有电区运行时，蓄电池通过与其连接的外界电路充电，为后期列车运行在无电区提供的电能。
作为一种实施方式，当列车在有电区运行且处于牵引加速状态时，电能从接触网流向蓄电池，为蓄电池充电。
上述技术方案的优点在于，有电区中的接触网的电能依次经受电弓、第二高速断路器、高压电气箱及蓄电池充放电控制装置传送至蓄电池，使得蓄电池储备后期运行在无电区的电能。
作为一种实施方式，当列车在有电区运行且处于电制动状态时，牵引电机产生制动能量且优先通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，直至蓄电池充满电，再返回接触网。
上述技术方案的优点在于，为了达到电制动的目的，牵引电机产生制动能量优先通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，并储存至蓄电池内，为后期列车运行在无电区提供的电能。
作为一种实施方式，当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，电能从蓄电池流向牵引逆变器，实现牵引功能。
上述技术方案的优点在于，列车在无电区运行时，利用蓄电池的放电为列车提供相应的牵引力。
作为一种实施方式，当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，牵引电机产生制动能量且通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，直至蓄电池充满电。
作为一种实施方式，当蓄电池充满电时，蓄电池充放电控制装置用于将蓄电池充满电信号发送至牵引逆变器，所述牵引逆变器用于控制启动斩波单元，制动能量将通过制动电阻消耗。
作为一种实施方式，所述蓄电池充放电控制装置包括并联连接的蓄电池控制接触器和蓄电池控制电路。
本发明的第二个方面提供一种如上述所述的蓄电池牵引控制系统的控制方法，其包括：
当列车在有电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于充电状态；
当列车在无电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于放电状态，最终实现列车在有电区与无电区混合运行。
本发明的第三个方面提供一种列车，所述列车搭载有如上述所述的蓄电池牵引控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明配置有蓄电池及蓄电池充放电控制装置，实现了列车在无网区的正常牵引功能。
(2)本发明利用列车网络控制系统控制第一高速断路器和第二高速断路器的开闭状态，同时蓄电池充放电控制装置控制蓄电池充放电，实现了运行过程中牵引系统和蓄电池充放电的高度配合，实现再生制动能量充分吸收，最大程度节约电能。
(3)本发明在高压电气箱的一端通过第一高速断路器与受电弓连接，另一端通过第二高速断路器与牵引逆变器连接，高压电气箱还通过蓄电池充放电控制装置与蓄电池相连，利用列车网络控制系统和蓄电池充放电控制装置的控制改变了电路拓扑动态，实现了有网区与无网区的混合运行，实现了列车根据不同线路情况切换牵引特性的功能，使蓄电池的配置和使用更加合理。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的蓄电池牵引控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
图1给出了本实施例的蓄电池牵引控制系统结构示意图。
下面给出了图1中的各个缩略英文单词的含义：
tc：带司机室的拖车；
tcms：列车网络控制系统；
mp：待受电弓的动车；
dcdc：蓄电池充放电控制装置；
pan：受电弓；
tb：蓄电池；
ar：避雷器；
bcc：蓄电池控制接触器；
hb1：第一高速断路器；
br：制动电阻；
hb2：第二高速断路器；
m：牵引电机；
hvb：高压电气箱；
f2：熔断器；
vvvf：牵引逆变器。其中，高压电气箱的工作电压范围为不超过1800v。
如图1所示，本实施例的蓄电池牵引控制系统，包括列车网络控制系统tcms、受电弓pan、高压电气箱hvb、牵引逆变器vvvf和牵引电机m，所述高压电气箱hvb的一端通过第一高速断路器hb1与受电弓pan连接，另一端通过第二高速断路器hb2与牵引逆变器vvvf连接，所述高压电气箱hvb还通过蓄电池充放电控制装置dcdc与蓄电池tb相连；
所述列车网络控制系统tcms用于控制第一高速断路器hb1和第二高速断路器hb2的开闭状态，同时蓄电池充放电控制装置dcdc用于控制蓄电池tb充放电，以实现列车在有电区与无电区混合运行。
在本实施例中，所述蓄电池充放电控制装置dcdc包括并联连接的蓄电池控制接触器bcc和蓄电池控制电路。
在图1中，高压电气箱中还设置有熔断器f2，以避免电流过大而烧坏蓄电池牵引控制系统，影响整个列车的稳定运行。
为了使得列车在有电区运行时，蓄电池通过与其连接的外界电路充电，为后期列车运行在无电区提供的电能，在本实施例中，当列车在有电区运行时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置用于控制蓄电池处于充电状态。
具体地，当列车在有网区运行时，第一高速断路器hb1和第二高速断路器hb2均闭合，蓄电池充放电控制装置dcdc中的蓄电池控制接触器bcc断开。同时，列车控制网络tcms向牵引逆变器vvvf输出指令，使vvvf运行在有电区特性。具体功能如下：
当列车处于牵引加速状态时，电能从接触网，依次经过第二高速断路器hb2，高压电气箱hvb，第一高速断路器hb1，流向牵引逆变器vvvf，实现牵引功能。另外，电能还从接触网，再依次经过第二高速断路器hb2，高压电气箱hvb，蓄电池充放电控制装置dcdc的变换模块，流向蓄电池，为蓄电池充电。同时，蓄电池充放电控制装置dcdc将通过传感器监控列车电流，以控制充电电流，保证列车总电流不超过接触网限值。
当列车处于电制动状态时，牵引电机m处于发电机状态。电能从牵引电机，经过牵引逆变器vvvf和第一高速断路器hb1返回到列车高压母线。此时将控制蓄电池充放电控制装置dcdc的变换模块端口电压稍低于接触网电压，因此制动能量将优先通过蓄电池充放电控制装置dcdc的变换模块流向蓄电池，为蓄电池充电，节约电能。当蓄电池充满电时，制动能量将全部返回接触网。
在本实施例中，当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，电能从蓄电池流向牵引逆变器，实现牵引功能。这样列车在无电区运行时，利用蓄电池的放电为列车提供相应的牵引力。
当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，牵引电机产生制动能量且通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，直至蓄电池充满电。
具体地，当列车在无电区运行时，第一高速断路器hb1闭合，第二高速断路器hb2断开，蓄电池充放电控制装置dcdc中的蓄电池控制接触器bcc闭合。同时，列车控制网络tcms向牵引逆变器vvvf输出指令，使牵引逆变器vvvf运行在无电区特性。具体功能如下：
当列车处于牵引加速状态时，电能从蓄电池蓄电池，经过蓄电池控制箱接触器bcc，高压电气箱hvb，第一高速断路器hb1，流向牵引逆变器vvvf，实现牵引功能。此时蓄电池充放电控制装置dcdc中的变换模块将被短路，以避免变换模块的器件承担牵引和制动峰值功率。
当列车处于电制动状态时，牵引电机m处于发电机状态。电能从牵引电机m，经过牵引逆变器vvvf和第一高速断路器hb1返回到列车高压母线。由于此时第二高速断路器hb2已断开，所有电能将通过蓄电池充放电控制装置dcdc的蓄电池控制接触器bcc流向蓄电池，为蓄电池充电。当蓄电池充满电时，蓄电池充放电控制装置dcdc将发送信号给牵引逆变器vvvf，牵引逆变器vvvf将控制启动斩波单元，制动能量将通过制动电阻br消耗。
实施例二
本实施例提供了一种如上述实施例一所述的蓄电池牵引控制系统的控制方法，其包括：
当列车在有电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于充电状态；
当列车在无电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于放电状态，最终实现列车在有电区与无电区混合运行。
实施例三
本实施例提供了一种列车，所述列车搭载有如上述实施例一所述的蓄电池牵引控制系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种蓄电池牵引控制系统，包括列车网络控制系统、受电弓、高压电气箱、牵引逆变器和牵引电机，其特征在于，所述高压电气箱的一端通过第一高速断路器与受电弓连接，另一端通过第二高速断路器与牵引逆变器连接，所述高压电气箱还通过蓄电池充放电控制装置与蓄电池相连；
所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器和第二高速断路器的开闭状态，同时蓄电池充放电控制装置用于控制蓄电池充放电，以实现列车在有电区与无电区混合运行。
2.如权利要求1所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当列车在有电区运行时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置用于控制蓄电池处于充电状态。
3.如权利要求2所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当列车在有电区运行且处于牵引加速状态时，电能从接触网流向蓄电池，为蓄电池充电。
4.如权利要求2所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当列车在有电区运行且处于电制动状态时，牵引电机产生制动能量且优先通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，直至蓄电池充满电，再返回接触网。
5.如权利要求1所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，电能从蓄电池流向牵引逆变器，实现牵引功能。
6.如权利要求1所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当列车在无电区运行且处于牵引加速状态时，所述列车网络控制系统用于控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，牵引电机产生制动能量且通过蓄电池充放电控制装置流向蓄电池，直至蓄电池充满电。
7.如权利要求6所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，当蓄电池充满电时，蓄电池充放电控制装置用于将蓄电池充满电信号发送至牵引逆变器，所述牵引逆变器用于控制启动斩波单元，制动能量将通过制动电阻消耗。
8.如权利要求1所述的蓄电池牵引控制系统，其特征在于，所述蓄电池充放电控制装置包括并联连接的蓄电池控制接触器和蓄电池控制电路。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的蓄电池牵引控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
当列车在有电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器和第二高速断路器均闭合，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于充电状态；
当列车在无电区运行时，列车网络控制系统控制第一高速断路器闭合，第二高速断路器断开，蓄电池充放电控制装置控制蓄电池处于放电状态，最终实现列车在有电区与无电区混合运行。
10.一种列车，其特征在于，所述列车搭载有如权利要求1-8中任一项所述的蓄电池牵引控制系统。
技术总结