專利名稱：鐵路關(guān)鍵負載的輔助供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及動力機車，更具體地說涉及一種用于在極端的環(huán)境條件下為關(guān)鍵的機車系統(tǒng)供電的方法。
背景技術(shù)：
用于重型拖運應(yīng)用的機車是眾所周知的，并且通常在極端的環(huán)境條件下工作，包括冰點以下的溫度和/或高的海拔高度。因此，這些機車必須向其操作人員提供關(guān)鍵的生命支持系統(tǒng)，如取暖設(shè)備和/或產(chǎn)生氧氣的設(shè)備。如果這些關(guān)鍵系統(tǒng)中的任何一個由于任何原因失效或處于未聯(lián)機狀態(tài)，在援助到來之前，必須保證操作人員能夠生還和/或保證其舒適性。
然而不幸的是，當(dāng)前機車電系統(tǒng)的設(shè)計只是將一部分關(guān)鍵系統(tǒng)連接至電池，而其它的關(guān)鍵系統(tǒng)(如取暖設(shè)備和產(chǎn)生氧氣的設(shè)備)連接至電池充電器的輸出端。這是因為這些負荷大于電池的容量。由此，如圖1所示，這些關(guān)鍵系統(tǒng)通過二極管與電池隔離開，以防止這些系統(tǒng)消耗電池的能量。目前，在機車之間僅有的電池級的電力連接是機車線纜，其用于控制應(yīng)用而不能供電。
因此，如果機車失效，且停止向關(guān)鍵系統(tǒng)(如取暖設(shè)備和/或產(chǎn)生氧氣的設(shè)備)供電，那么這些關(guān)鍵系統(tǒng)將不能起作用。這種情況是不希望的，因為如果關(guān)鍵系統(tǒng)，如取暖設(shè)備和/或產(chǎn)生氧氣的設(shè)備，在這些環(huán)境條件下工作時失效，機車操作人員將處于冰點以下的溫度和缺氧的環(huán)境中，從而有可能產(chǎn)生嚴重的傷害，包括體溫降低、凍傷或者甚至死亡。

發(fā)明內(nèi)容
在具有至少一個通過機車電力輸送總線與至少一個電源相連接的電負載的機車中，提供了一種用于保證至少一個電源與至少一個電負載之間的電流連接的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一整流裝置，此處所述的第一整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第一電源和至少一個電負載之間提供整流的電流連接。所述系統(tǒng)還包括第二整流裝置，此處所述的第二整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第二電源和至少一個電負載之間提供電流連接，還包括至少一個輔助整流裝置，此處所述的至少一個輔助整流裝置連接到至少一個電負載和第一整流裝置與第二整流裝置中的至少一個，以保證在至少一個電源與至少一個電負載之間連續(xù)的電流連接。
在具有至少兩個通過機車線纜電力總線電連接的機車的機車組中，其中兩個機車各包括機車電力輸送總線和至少一個電負載，電負載通過至少一個與機車電力輸送總線相連的電流整流裝置連接到至少一個電源，提供了一種用于保證在至少一個電源與至少一個電負載之間的整流的電流連接的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一整流裝置，此處所述的第一整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第一電源和至少一個電負載之間提供整流的電流連接。所述系統(tǒng)還包括第二整流裝置，此處所述的第二整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第二電源和至少一個電負載之間提供整流的電流連接，還包括至少一個輔助整流裝置，此處所述的至少一個輔助整流裝置連接到至少一個電負載和第一整流裝置與第二整流裝置中的至少一個，以保證在至少一個電源與至少一個電負載之間的整流的電流連接。
在具有第一機車和第二機車的機車組中，其中第一機車包括連接至第一機車電負載的第一機車電源，而第二機車包括連接至第二機車電負載的第二機車電源，并且第一機車電負載通過機車線纜電力總線與第二機車電負載電連接，提供了一種用于允許第一機車和第二機車之間可控地且電相互作用的方法。所述方法包括監(jiān)控第一機車電源與第二機車電源中的至少一個的工作特性，用以識別第一機車電源與第二機車電源中的至少一個的故障，并識別來自第一機車電負載與第二機車電負載中的至少一個的電力需求，如果識別出第一機車電源與第二機車電源中的至少一個的故障，并且識別出來自第一機車電負載與第二機車電負載中的至少一個的電力需求，通過機車線纜電力輸送總線從第一機車電源與第二機車電源中的至少一個可控地輸送電力至第一機車電負載與第二機車電負載中的至少一個。


結(jié)合附圖，通過下面的說明性實施例的詳細描述，可以更充分地了解本發(fā)明的上述特點、其它特點及優(yōu)點，在若干附圖中，類似的部件采用類似的附圖標記。
圖1是說明與現(xiàn)有技術(shù)相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是說明與第一實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖3是說明與第二實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖4是說明與第三實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖5是說明與第四實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖6是說明與第五實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖7是說明與第六實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖8是說明與第七實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖9是說明與第八實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖10是說明與第九實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖11是說明與第十實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖12是說明與第十一實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖13是說明與第十二實施例相對應(yīng)的機車電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；以及圖14所示為一種用于允許第一機車和第二機車之間可控地且電相互作用的方法的框圖。
具體實施例方式
通常，提供一種用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置，電力輸送總線包括但不限于機車輔助總線和直流(DC)電池總線。
參見圖2，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(在該實施例中即電池充電器機車線纜)的裝置200的第一實施例，并且其包括輔助電源202、第一相控整流裝置204、第一二極管206、第二二極管208、第三二極管207、接觸器裝置209，第一關(guān)鍵負載210、電池電源212、第二關(guān)鍵負載214、第二相控整流裝置216、變壓器218、路側(cè)電源連接220和機車線纜電源連接222。從圖中可以看出，第一相控整流裝置204、第三二極管207和第二相控整流裝置216通過第一公共節(jié)點223相互連接，其中輔助電源202和路側(cè)電源220分別通過第一相控整流裝置204和第二相控整流裝置216與第一公共節(jié)點223相連。此外，第三二極管207、第一二極管206、第二二極管208和第一關(guān)鍵負載210通過第二公共節(jié)點224相互連接，其中機車線纜電源連接222通過接觸器裝置209和第二二極管208與第二公共節(jié)點224相連，其中接觸器裝置209和第二二極管208相互間并聯(lián)連接。而且，電池電源212和第二關(guān)鍵負載214通過第一二極管206與第二公共節(jié)點224相連。
如圖2所示，機車線纜電源通過機車線纜電源連接222提供給裝置200，其中，在正常工作情況下，接觸器裝置209處于開路狀態(tài)，并且第二二極管208阻止機車之間的電力流動。然而，當(dāng)機車引擎、輔助交流發(fā)電機和/或電池充電系統(tǒng)失效時，接觸器裝置209閉合，這允許機車組中任一其它機車通過第二二極管208(其它單元的)供電給第一關(guān)鍵負載210，并且通過第二二極管208(其它單元的)和第一二極管206供電給第二關(guān)鍵負載214。應(yīng)該理解的是，第二二極管208不僅在正常工作情況下防止機車間的電力流動，而且允許裝置200處于“備用”模式以向機車線纜上需要電力的任何其它機車供電。裝置200可以包括第二二極管208和接觸器裝置209，或者裝置200可以僅包括第二二極管208和接觸器裝置209中的一個。由此，第二二極管208和接觸器裝置209可以單獨選用，其中，如果只配置有第二二極管208則這些機車可以供電；如果只配置有接觸器裝置209則那些機車可以提供和接收電力。應(yīng)該理解的是，可以采用適于所希望的最終目標的其它部件和結(jié)構(gòu)。例如濾波電抗器、電容器、電流傳感器、電壓傳感器、熔斷器、電路斷路器和其它監(jiān)控與保護裝置也可在各種結(jié)構(gòu)中采用。
并且，接觸器裝置209的操作可以是遠程控制、手動控制(即，操作人員干預(yù))和/或通過處理裝置和/或控制邏輯來控制。應(yīng)該理解的是，機車線纜電源可以通過第一相控整流裝置204來主動限制，并且如果路側(cè)電源通過路側(cè)電源連接220(或任何其它適用的傳輸裝置和/或方法)處于可用狀態(tài)，則路側(cè)電源可以通過變壓器218、第二相控整流裝置216、和第三二極管207連接至第一關(guān)鍵負載210，并且路側(cè)電源可以通過變壓器218、第二相控整流裝置216、第三二極管207和第一二極管206連接至第二關(guān)鍵負載214。應(yīng)該理解的是，只要裝置200具有允許一個相控整流裝置連接至所希望的電壓源的開關(guān)能力，可以只采用一個相控整流裝置來替代第一相控整流裝置204和第二相控整流裝置216。此外，盡管在此公開的實施例表現(xiàn)為采用相控整流裝置來實現(xiàn)，但可以采用適于所希望的最終目標的任何類型的整流裝置和/或信號處理裝置。并且，可以要求變壓器218提供隔離和/或功率因數(shù)改進/修正，也可以不要求這些內(nèi)容。
參見圖3，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置200的第二實施例，并且其包括第三二極管207和第四二極管211。除路側(cè)電源可通過變壓器218、第二相控整流裝置216和與第二公共節(jié)點224相連的第四二極管211連接至第一關(guān)鍵負載210，且路側(cè)電源可以通過變壓器218、第二相控整流裝置216、第四二極管211和第一二極管206連接至第二關(guān)鍵負載214外，裝置200的第二實施例與裝置200的第一實施例相似。此外，機車線纜電源222可通過第三二極管207連接至第一關(guān)鍵負載210，并且通過第三二極管207、第一二極管206連接至第二關(guān)鍵負載214。
參見圖4，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置200的第三實施例，并且其包括第三二極管207、第四二極管211、第五二極管225和第六二極管227。除路側(cè)電源220可通過變壓器218、第二相控整流裝置216和與第二公共節(jié)點224相連的第四二極管211連接至第一關(guān)鍵負載210，且路側(cè)電源220可以通過變壓器218、第二相控整流裝置216和第六二極管227連接至第二關(guān)鍵負載214外，裝置200的第三實施例與裝置200的第二實施例相似。并且，機車線纜電源222可通過第三二極管207和第五二極管225連接至第一關(guān)鍵負載210，并且機車線纜電源222可通過第三二極管207和第一二極管206連接至第二關(guān)鍵負載214。
參見圖5，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置200的第四實施例，并且其包括第三二極管207和第四二極管211。除路側(cè)電源通過變壓器218、第二相控整流裝置216和與第二公共節(jié)點224相連的第四二極管211連接至第一關(guān)鍵負載210，且路側(cè)電源可通過變壓器218、第二相控整流裝置216、第四二極管211和第一二極管206連接至第二關(guān)鍵負載214外，裝置200的第四實施例與裝置200的第一實施例相似。
參見圖6，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(電池機車線纜)的裝置300的第五實施例，并且其包括輔助電源302、第一相控整流裝置304、第一二極管306、第二二極管308、第三二極管307、第一關(guān)鍵負載310、電池電源312、第二關(guān)鍵負載314、接觸器裝置316、第二相控整流裝置318、變壓器320、路側(cè)電源連接322和機車電源連接324。從圖中可以看出，第一相控整流裝置304、第三二極管307和第二相控整流裝置318通過第一公共節(jié)點326相互連接，其中第三二極管307和第一二極管306通過第二公共節(jié)點327與第一關(guān)鍵負載310相連接。此外，輔助電源302通過第一相控整流裝置304與第一公共節(jié)點326相連通。從圖中還可以看出，第二二極管308、電池電源312、第一二極管306、第二關(guān)鍵負載314和接觸器裝置316通過第三公共節(jié)點328相互連通，其中第二二極管308和接觸器裝置316還以相互并聯(lián)的方式與機車電源連接324相連接。并且，路側(cè)電源連接322與變壓器320相連接，變壓器320又通過第二相控整流裝置318與第一公共節(jié)點326相連通。
通過二極管和接觸器并聯(lián)設(shè)置的電路單元(類似于圖中所示的第二二極管308和接觸器316所構(gòu)成的結(jié)構(gòu))，電池總線可以通過機車線纜與其它機車及它們相關(guān)的關(guān)鍵負載相連。并且，在某些情況下，只有與電池相連的關(guān)鍵負載可以由另一電源供電，如機車。同時，裝置300可以包括第二二極管308和接觸器裝置316，或裝置300僅包括第二二極管308和接觸器裝置316中的一個。由此，第二二極管308和接觸器裝置316可以單獨選用。此外，應(yīng)該理解的是，只要裝置300具有允許一個相控整流裝置連接至所希望的電壓源的開關(guān)能力，可以只采用一個相控整流裝置來替代第一相控整流裝置304和第二相控整流裝置318。此外，可以要求變壓器320提供隔離和/或功率因數(shù)改進/修正，也可以不要求這些內(nèi)容。
參見圖7，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(輔助電壓機車線纜)的裝置400的第六實施例，并且其包括輔助電源402、第一相控整流裝置404、第一二極管406、第二二極管408、第一關(guān)鍵負載410、電池電源412、第二關(guān)鍵負載414、第一接觸器裝置416、第二相控整流裝置418、變壓器420、路側(cè)電源連接422、第二接觸器裝置424和機車線纜電源426。從圖中可以看出，第一相控整流裝置404和第一接觸器裝置416通過第一公共節(jié)點428與輔助電源402相連接。此外，第一相控整流裝置404、第一二極管406和第二相控整流裝置418通過第二公共節(jié)點430相互連接，其中第一二極管406還通過第三公共節(jié)點432與第一關(guān)鍵負載410和第二二極管408連接。第二二極管408還通過第四公共節(jié)點434與電池電源412和第二關(guān)鍵負載414連接。而且，第二相控整流裝置418通過第五公共節(jié)點436與變壓器420和第二接觸器裝置424連接，其中第一接觸器裝置416和第二接觸器裝置424通過第六公共節(jié)點438與機車線纜電源426連接。
應(yīng)該理解的是，盡管在圖7中電池充電器交流(AC)電源表現(xiàn)為通過機車線纜連接至其它機車及它們相關(guān)的關(guān)鍵負載，但是根據(jù)設(shè)備的能力，該機車線纜可以來自其它可用的交流(AC)電源，如輔助電機繞組電源、或輔助勵磁電源或牽引交流發(fā)電機電源。并且，還應(yīng)該理解的是，路側(cè)電源連接422也可以通過機車線纜連接。然而，可能需要變壓器將這些電源的一部分或全部轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷褐?、?或提供隔離和/或進行功率因數(shù)改進/修正。此外，只要裝置400具有允許一個相控整流裝置連接至所希望的電壓源的開關(guān)能力，可以只采用一個相控整流裝置來替代第一相控整流裝置404和第二相控整流裝置418。此外，可以要求變壓器420提供隔離和/或功率因數(shù)改進/修正，也可以不要求這些內(nèi)容。
參見圖8，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置500的第七實施例，并且其包括第一輔助電源(輔助電力單元(APU))502、第一相控整流裝置504、第一二極管506、第二二極管508、第一關(guān)鍵負載510、電池電源512、第二關(guān)鍵負載514、第二相控整流裝置516、第三相控整流裝置518、變壓器520、路側(cè)電源連接522和與輔助引擎526相連的第二輔助電源524。從圖中可以看出，第一輔助電源502與第一相控整流裝置504相連，第一相控整流裝置504又通過第一公共節(jié)點528與第一二極管506、第二相控整流裝置516和第三相控整流裝置518相連通。第一二極管506還通過第二公共節(jié)點530與第一關(guān)鍵負載510和第二二極管508連接，其中第二二極管508還通過第三公共節(jié)點532與電池電源512和第二關(guān)鍵負載514連接。并且，路側(cè)電源連接522與變壓器520相連，變壓器520又與第二相控整流裝置516相連。此外，第三相控整流裝置518還和連接至輔助引擎526的第二輔助電源524相連。
應(yīng)該理解的是，在圖8中，APU裝置500可以作為獨立的輔助電源使用，或者可用來為第一關(guān)鍵負載510和/或第二關(guān)鍵負載514提供附加電源。并且，如圖8所示，備用系統(tǒng)可以配置于機車上，并且可以取決于或者可以不取決于也通過機車線纜連接的其它負載。還應(yīng)該理解的是，只要APU裝置500具有允許單個和/或多個相控整流裝置連接至所希望的電壓源的開關(guān)能力，可以采用單個和/或多個相控整流裝置來替代第一相控整流裝置504、第二相控整流裝置516和/或第三相控整流裝置518。
參見圖9，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(輔助電力單元(APU)機車線纜)的裝置600的第八實施例并且其包括第一輔助電源602、第一相控整流裝置604、第一二極管606、第二二極管607、第一關(guān)鍵負載608、電池電源610、第二關(guān)鍵負載612、第二相控整流裝置614、第三相控整流裝置616、變壓器618、路側(cè)電源連接620、接觸器裝置622和第二輔助電源624，其中接觸器裝置622和第二輔助電源624與第二相控整流裝置614相連，并且第二輔助電源624還與輔助引擎626相連。從圖中可以看出，第一輔助電源602與第一相控整流裝置604相連，第一相控整流裝置604又通過第一公共節(jié)點628與第一二極管606、第二相控整流裝置614和第三相控整流裝置616相連通，其中第一二極管606還通過第二公共節(jié)點630與第一關(guān)鍵負載608和第二二極管607連接。第二二極管607還通過第三公共節(jié)點632與電池電源610和第二關(guān)鍵負載612連接。并且，路側(cè)電源連接620與變壓器618相連，變壓器618又與第三相控整流裝置616相連。
應(yīng)該理解的是，在圖9中，APU裝置600可以作為獨立的輔助電源使用，可用來為第一關(guān)鍵負載608和/或第二關(guān)鍵負載612提供附加電源和/或可以作為組中其它機車及其相關(guān)的關(guān)鍵負載的電源。并且，只要APU裝置600具有允許單個和/或多個相控整流裝置連接至所希望的電壓源必需的開關(guān)能力，可以采用單個或多個相控整流裝置來替代第一相控整流裝置604、第二相控整流裝置614和/或第三相控整流裝置616。此外，可以要求變壓器618提供隔離和/或功率因數(shù)改進/修正，也可以不要求這些內(nèi)容，并且可以在第二輔助電源624和接觸器裝置622之間配置接觸器，以便于在第二輔助電源624失效時第二輔助電源624不會使機車線纜電源短路。
參見圖10，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置600的第九實施例，并且，除機車線纜電源通過第二二極管607和與接觸器裝置622并聯(lián)設(shè)置的第三二極管698連接至第一關(guān)鍵負載612和機車線纜電源通過與接觸器裝置622并聯(lián)設(shè)置的第三二極管698連接至其它關(guān)鍵負載608外，裝置600的第九實施例與第八實施例相類似。而且，參見圖11，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置600的第十實施例，并且，除機車線纜電源通過與接觸器裝置622并聯(lián)設(shè)置的第三二極管698連接至第一關(guān)鍵負載612外，裝置600的第十實施例與第九實施例相類似。
參見圖12，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(牽引逆變器備份)的裝置700的第十一實施例，并且其包括第一輔助電源702、第一相控整流裝置704、第一二極管706、第二二極管707、第一關(guān)鍵負載708、電池電源710、第二關(guān)鍵負載712、第二相控整流裝置714、第三相控整流裝置716、變壓器718、路側(cè)電源連接720和接觸器/變換器開關(guān)裝置722，其中接觸器/變換器開關(guān)裝置722還與牽引逆變器724和/或牽引電機726相連。從圖中可以看出，輔助電源702與第一相控整流裝置704相連，第一相控整流裝置704又通過第一公共節(jié)點728與第一二極管706、第二相控整流裝置714和第三相控整流裝置716相連通，其中第一二極管706又通過第二公共節(jié)點730與第二二極管707和第一關(guān)鍵負載708連通。并且，第二二極管707還通過第三公共節(jié)點732與電池電源710和第二關(guān)鍵負載712連接。此外，路側(cè)電源連接720與變壓器718相連，變壓器718又與第三相控整流裝置716相連。而且，第二相控整流裝置714還與接觸器/變換器開關(guān)裝置722相連，接觸器/變換器開關(guān)裝置722與牽引逆變器724和/或牽引電機726相連。
應(yīng)該理解的是，圖12中的裝置可以通過將牽引逆變器從牽引電機斷開并將牽引逆變器經(jīng)由相控整流器連接至關(guān)鍵負載來支持電池充電器?？蛇x地，可以通過專用牽引逆變器來提供交流(AC)電壓，用以輔助或代替現(xiàn)有的牽引逆變器。還應(yīng)該理解的是，變壓器/濾波器可以用來提供隔離和/或功率因數(shù)改進/修正。
參見圖13，所示為用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線(牽引逆變器備份)的裝置800的第十二實施例，并且其包括第一輔助電源802、第一相控整流裝置804、第一二極管806、第二二極管807、第一關(guān)鍵負載808、電池電源810、第二關(guān)鍵負載812、第二相控整流裝置814、第三相控整流裝置816、變壓器818、路側(cè)電源連接820、與機車線纜電源824相連通的接觸器裝置822和接觸器/變換器開關(guān)裝置826，其中接觸器/變換器開關(guān)裝置826與牽引逆變器828和/或牽引電機830相連。從圖中可以看出，輔助電源802與第一相控整流裝置804相連，第一相控整流裝置804還通過第一公共節(jié)點832與第一二極管806、第二相控整流裝置814和第三相控整流裝置816相連通，其中第一二極管806還通過第二公共節(jié)點834與第二二極管807和第一關(guān)鍵負載808連通。并且，第二二極管807通過第三公共節(jié)點836與電池電源810和第二關(guān)鍵負載812連接。此外，路側(cè)電源連接820與變壓器818相連，變壓器818還與第三相控整流裝置816相連。而且，第二相控整流裝置814還通過第四公共節(jié)點838與接觸器裝置822和接觸器/變換器開關(guān)裝置826相連，其中接觸器/變換器開關(guān)裝置826還與牽引逆變器828和/或牽引電機830相連。
圖13所示為逆變器驅(qū)動交流(AC)總線通過機車線纜電源連接824供電給其它機車及其相關(guān)的關(guān)鍵負載。此外，也可采用前文所述的傳輸電力的方法。還應(yīng)該理解的是，與圖12中的裝置相比，對輔助電源再沒有通常的限制，并且牽引系統(tǒng)可以為單個或多個機車提供足夠的電力。
參見圖14，在具有第一機車和第二機車的機車組中，其中，第一機車包括與第一機車電負載相連的第一機車電源，而第二機車包括與第二機車電負載相連第二機車電源，并且第一機車電負載通過機車線纜電力總線與第二機車電負載相連。提供并示出一種用于允許第一機車與第二機車間可控地且電相互作用的方法900。如工作模塊902所示，方法900包括監(jiān)控第一機車電源和第二機車電源中至少一個的工作特性，以識別第一機車電源和第二機車電源中至少一個的故障。如工作模塊904所示，方法900還包括監(jiān)控工作特性，以識別第一機車電負載和第二機車電負載中至少一個的電力需求。如工作模塊906所示，如果識別出第一機車電源和第二機車電源中的至少一個的故障，且識別出來自第一機車電負載和第二機車電負載中的至少一個的電力需求，則方法900包括通過機車線纜電力傳輸總線從第一機車電源和第二機車電源中的至少一個可控地傳輸電力至第一機車電負載和第二機車電負載中的至少一個。
盡管第一關(guān)鍵負載208、308、408、508、608、708、808和第二關(guān)鍵負載212、312、412、512、612、712、812在此表示為單一的負載，即關(guān)鍵負載，但是應(yīng)該理解的是，第一關(guān)鍵負載208、308、408、508、608、708、808和/或第二關(guān)鍵負載212、312、412、512、612、712、812可以是以任何適合于所希望的最終目標的方式組成的單個或多個負載設(shè)備，如串聯(lián)和/或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。而且，應(yīng)該理解的是，在此公開的本發(fā)明的其它實施例可以設(shè)置成適于所希望的最終目標的任何配置方式，其中某些部件可以依據(jù)所選擇的配置方式加以選用。例如，參考附圖，標記為207、211、307、406、506、606、698、706和806的二極管可以選用。而且，如果電壓可以通過其它裝置進行調(diào)節(jié)，那么元件518和714可以是二極管整流器，元件524和724也是如此。
應(yīng)該理解的是，裝置200、300、400、500、600、700和800舉例說明了一種為交流(AC)機車的關(guān)鍵負載提供備用電源的途徑，其中機車的關(guān)鍵負載最初由機車的電池總線提供電力。備用電源可以是任何的機車交流(AC)源和/或直流(DC)牽引源，它們可以直接地和/或由另一機車通過機車線纜連接提供。還應(yīng)該理解的是，只要控制器的輸入具有開關(guān)能力，單個或多個相控整流裝置可以替代第一相控整流裝置、第二相控整流裝置和/或第三相控整流裝置而使用。還應(yīng)該理解的是，其它功率電子部件布局如整流器/斬波器/轉(zhuǎn)換器可以用來代替相控整流器而使用。而且，各種變壓器/濾波器裝置可以用來提供地隔離和/或交流(AC)源的功率因數(shù)改進/修正/調(diào)整。
此外，上文討論的用于允許大電流連接至機車的電力輸送總線的裝置200、300、400、500、600、700和800可以通過在機車內(nèi)的任何適合的位置(例如機車的任一端)使用一組通用的和/或定制的連接裝置和線纜來部分地或整體地實施，其中連接裝置和/或線纜能夠允許大電流連接至任何的機車電力輸送總線，包括但不局限于電池激勵(電池充電器輸出)總線、輔助電源總線和/或直流(DC)電池總線。應(yīng)該理解的是，盡管此處公開的實施例中的關(guān)鍵負載示出為直流(DC)負載，但本發(fā)明并不局限于直流(DC)負載，而可適用于直流(DC)和交流(AC)兩種負載。
盡管參照示例性實施例對本發(fā)明進行描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)和保護范圍的前提下，可以進行各種改變、省略和/或增加，并且可對其中的元件進行等效的替換。此外，在不脫離本發(fā)明保護范圍的前提下，可以進行許多修改以使特定的情況或材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)。由此表明，本發(fā)明并不局限于作為預(yù)期用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式而公開的特定實施例，但是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書范圍的所有實施方式。此外，除非特別聲明，術(shù)語第一、第二等的任何使用并不代表任何順序或重要性，而術(shù)語第一、第二等是用來將一個元件與另一元件區(qū)分開來。
權(quán)利要求
1.在具有至少一個通過機車電力輸送總線與至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)相連接的電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)的機車中，用于保證在所述至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間的電流連接的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，所述系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)包括第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)，其中所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)連接在所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述機車電力輸送總線之間以在第一電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)間提供電流連接；第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)，其中所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)連接在所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述機車電力輸送總線之間以在第二電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)間提供電流連接；和至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)，其中所述至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)連接到所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)與所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)中的至少一個，以保證在所述至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間的連續(xù)的電流連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其特征在于所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)還與機車線纜電力總線相連，其中當(dāng)所述機車是機車組中的一部分、機車組包括至少一個通過所述機車線纜電力總線與所述機車相連的另外的機車時，所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)通過所述機車線纜電力總線與所述至少一個另外的機車相連，以至少從所述至少一個另外的機車獲得電力或提供電力至所述至少一個另外的機車。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其特征在于，所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)和所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)中的至少一個以串聯(lián)方式與所述至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)和所述至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)相連。
4.在具有至少兩個通過機車線纜電力總線電連接的機車的機車組中，其中所述兩個機車各包括機車電力輸送總線和至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)，后者通過至少一個與所述機車電力輸送總線相連的電流整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804，216，318，418，516，614，714，814，207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)與至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)相連，用于保證在所述至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間的電流連接的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，所述系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)包括第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)，其中所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)連接在至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述機車電力輸送總線之間，以在第一電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間提供電流連接；第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)，其中所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)連接在所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述機車電力輸送總線之間，以在第二電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間提供電流連接；和至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)，其中，所述至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)連接到所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)與所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)中的至少一個，以保證在所述至少一個電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)之間的電流連接。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其特征在于，所述至少兩個機車包括具有至少一個第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)的第一機車和具有至少一個第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)的第二機車，并且所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)都連接至所述機車線纜電力總線，用以允許所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的一個與所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的另一負載可控地并且電相關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其中所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的一個與所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的另一負載可控地并且電相關(guān)聯(lián)，所述第一電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)和所述第二電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)中的至少一個通過所述機車線纜電力總線為所述第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)和所述第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個提供電力。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其特征在于，所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)通過二極管和開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)中的至少一個連接至所述機車線纜電力總線，當(dāng)至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)通過所述二極管和所述開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)連接至所述機車線纜電力總線時，所述二極管和所述開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)電排列成相互并聯(lián)。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(200，300，400，500，600，700，800)，其特征在于，所述第一整流裝置(204，304，404，504，518，604，704，804)和所述第二整流裝置(216，318，418，516，614，714，814)中的至少一個以串聯(lián)方式與所述至少一個輔助整流裝置(207，206，208，211，225，227，307，306，308，406，408，506，508，518，606，607，616，698，706，707，716，806，807，816)和所述至少一個電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)相連。
9.在具有第一機車和第二機車的機車組中，其中，第一機車包括連接至第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)的第一機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)，并且第二機車包括連接至第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)的第二機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)，并且第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)通過機車線纜電力總線與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)電連接，一種用于允許第一機車和第二機車之間可控地并且電相互作用的方法(900)，所述方法(900)包括監(jiān)控(902)第一機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與第二機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)中的至少一個的工作特性，用以識別第一機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與第二機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)中的至少一個的故障，并且識別來自第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個的電力需求；并且如果識別出第一機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與第二機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)中的至少一個的故障，并且識別出來自第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個的電力需求，通過所述機車線纜電力輸送總線從第一機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)與第二機車電源(202，220，222，302，322，324，402，422，426，502，522，524，602，620，624，702，720，802，820，824)中的至少一個可控地輸送電力(904)至第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的方法(900)，其特征在于第一機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個通過二極管和開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)中的至少一個連接至所述機車線纜電力總線，當(dāng)?shù)谝粰C車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)與第二機車電負載(210，214，310，314，410，414，510，514，608，612，708，712，808，812)中的至少一個通過所述二極管和所述開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)連接至所述機車線纜電力總線時，所述二極管和所述開關(guān)裝置(209，316，416，622，722，822，826)電排列成相互并聯(lián)。
全文摘要
在具有至少一個通過機車電力輸送總線與至少一個電源相連接的電負載的機車中，提供了一種用于保證在至少一個電源與至少一個電負載之間的電流連接的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一整流裝置，其中，所述第一整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第一電源和至少一個電負載之間提供電流連接。系統(tǒng)還包括第二整流裝置，其中，所述第二整流裝置連接在至少一個電負載和機車電力輸送總線之間，以在第二電源和至少一個電負載之間提供電流連接，還包括至少一個輔助整流裝置，其中至少一個輔助整流裝置連接到至少一個電負載和第一整流裝置與第二整流裝置中的至少一個，用以保證在至少一個電源和至少一個電負載之間的連續(xù)的電流連接。
文檔編號H02J9/06GK1758503SQ20051009806
公開日2006年4月12日 申請日期2005年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者H·J·布朗, J·L·戴格爾, A·K·庫馬 申請人:通用電氣公司