阅读说明：本技术 一种轨道车辆及其充电系统、充电极性调整方法 (Rail vehicle, charging system thereof and charging polarity adjusting method ) 是由 陈立胜 皮凯俊 付金 李先岭 娄超 于 2020-07-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轨道车辆及其充电系统、充电极性调整方法,包括极性调整装置、控制器、车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块以及沿轨道延伸方向安装在充电桩两侧的两个传感器；控制器用于根据接收到的所述检测信号的顺序、车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息来确定轨道车辆的充电极性；极性调整装置用于当轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性不一致时,调整充电桩的充电极性。由于采用了上述技术方案,与现有技术相比,本发明通过判断经过两个传感器的先后顺序,再结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息,即可判断出轨道车辆的充电极性,从而实现轨道车辆的充电极性检测,并可通过极性调整装置来实现充电极性的调整。(The invention discloses a rail vehicle, a charging system thereof and a charging polarity adjusting method, wherein the rail vehicle comprises a polarity adjusting device, a controller, a vehicle occupation end acquisition module, a vehicle running direction acquisition module and two sensors which are arranged on two sides of a charging pile along the extending direction of a rail; the controller is used for determining the charging polarity of the rail vehicle according to the sequence of the received detection signals, the current vehicle occupation end information and the current vehicle running direction information; the polarity adjusting device is used for adjusting the charging polarity of the charging pile when the charging polarity of the railway vehicle is inconsistent with the charging polarity of the charging pile. Due to the adoption of the technical scheme, compared with the prior art, the charging polarity of the rail vehicle can be judged by judging the sequence of passing through the two sensors and combining the current vehicle occupation end information and the current vehicle running direction information, so that the charging polarity detection of the rail vehicle is realized, and the charging polarity can be adjusted through the polarity adjusting device.)

一种轨道车辆及其充电系统、充电极性调整方法

技术领域

本发明涉及轨道车技术领域，具体涉及一种轨道车辆及其充电系统、充电极调整方法。

背景技术

随着储能技术在交通领域的广泛应用，充电桩技术也不断发展。轨道交通领域供电方式多采用单极受流、钢轨回流的方式，但也存在充电桩采用双极供电方式。机车车辆上装有双极受电臂，其正负极性相对机车固定。由于机车车辆运用过程中可能会调头，从而车上导电臂的极性相对充电桩的极性将发生变化，导致装在机车车辆上的受流臂的正负极性与充电桩的正负极性不一致。通过人工去判断受电臂的极性，充电时可能由此发生事故；或者按照固定方向去充电的方式，自动化程度低。因此，本发明采用无线控制的方式解决受电臂极性检测及调整的问题，安全可靠，自动化程度高。

申请公布号为CN110768314A的中国发明专利申请公开了一种轨道车辆及其充电系统、充电控制装置和方法，该充电控制装置可以在轨道车辆通过充电站的充电装置充电时，无需改变取流装置和/或充电装置的结构，即可使充电装置的充电口极性与动力电池的正负极性保持一致，其缺点在于：该系统没有配备充电极性检测装置。

发明内容

为解决背景技术中现有充电系统没有配备用于判断轨道车辆行车方向的方向检测装置的问题，本发明提供了一种轨道车辆充电系统，具体技术方案如下。

一种轨道车辆充电系统，包括极性调整装置、控制器、车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块以及沿轨道延伸方向安装在充电桩两侧的两个传感器；所述车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块以及两个所述传感器均与所述控制器通信，所述控制器与所述极性调整装置通信；所述传感器用于检测是否有轨道车辆经过，并在检测到有轨道车辆经过时发出检测信号；所述车辆占用端采集模块用于发送车辆当前占用端信息，所述车辆运行方向采集模块用于发送车辆当前运行方向信息，所述控制器用于根据接收到的所述检测信号的顺序、车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息来判断轨道车辆的充电极性；所述极性调整装置用于当轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性不一致时，调整充电桩的充电极性。

本发明所采用的极性调整装置为现有技术，本发明对极性调整装置本身并未做出改进。例如，该极性调整装置可以采用申请公布号为CN110768314A 的中国发明专利申请“一种轨道车辆及其充电系统、充电控制装置和方法”中公开的充电控制装置。通过上述方案，当轨道车辆需要停靠在充电桩区域进行充电时，会先后经过两个传感器，通过判断经过两个传感器的先后顺序，即可判断出轨道车辆的进站方向，再结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，即可判断出轨道车辆的充电极性，从而实现轨道车辆的充电极性检测。完成轨道车辆的充电极性检测后，控制器会比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性(已预先设定好)，若两者不一致，则向极性调整装置发出指令，通过极性调整装置来调整充电桩的充电极性，从而使轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性保持一致。

具体地,判断轨道车辆的充电极性具体包括：

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第一传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第二传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为正；

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第二传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第一传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为负。

优选地，所述传感器为红外传感器或雷达传感器。

优选地，还包括RFID阅读器和RFID标签，所述RFID标签位于轨道车辆的两端，用于存储轨道车辆的车辆类型；所述RFID阅读器与所述控制器通信，所述RFID阅读器用于识别轨道车辆的车辆类型；所述充电桩包括整流模块，所述整流模块与所述控制器通信；所述控制器根据所述RFID阅读器的识别结果向所述整流模块发送调压指令，所述整流模块用于根据所述调压指令调整所述充电桩的充电电压。

针对不同类型的轨道车辆，需要不同的充电策略，即不同的充电电压。上述方案将不同的车辆类型以及相应的充电策略一一对应地存储在所述控制器中，并通过RFID阅读器来识别存储有轨道车辆的车辆类型的RFID标签，即可识别待充电轨道车辆的类型，控制器即可找到相应的充电策略，并根据相应的充电策略通过整流模块对充电桩的充电电压进行调整，实现充电策略的匹配。

优选地，还包括无线网络通信模块，所述传感器、车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块均与所述控制器通过所述无线网络通信模块通信。

采用无线网络通信模块实现无线通讯，机车车辆与充电桩无需硬线接口，易于实现。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种轨道车辆，该轨道车辆安装有上述轨道车辆充电系统。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种充电极性调整方法，包括如下步骤：

S1、检测是否有轨道车辆经过，并在检测到有轨道车辆经过时发出检测信号；

S2、根据接收到所述检测信号的顺序、车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，判断轨道车辆的充电极性；

S3、比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性，若两者不一致，则调整充电桩的充电极性。

通过上述方法，当轨道车辆需要停靠在充电桩区域进行充电时，会先后经过两个传感器，通过判断经过两个传感器的先后顺序，即可判断出轨道车辆的进站方向，再结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，即可判断出轨道车辆的充电极性，从而实现轨道车辆的充电极性检测。完成轨道车辆的充电极性检测后，控制器会比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性(已预先设定好)，若两者不一致，则向极性调整装置发出指令，通过极性调整装置来调整充电桩的充电极性，从而使轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性保持一致。

具体地，判断轨道车辆的充电极性具体包括：

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第一传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第二传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为正；

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第二传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第一传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为负。

优选地，所述步骤S3之后还包括步骤S4、识别轨道车辆的车辆类型，并根据识别结果调整充电桩的充电电压。

针对不同类型的轨道车辆，需要不同的充电策略，即不同的充电电压。上述方案将不同的车辆类型以及相应的充电策略一一对应地存储在所述控制器中，并通过RFID阅读器来识别存储有轨道车辆的车辆类型的RFID标签，即可识别待充电轨道车辆的类型，控制器即可找到相应的充电策略，并根据相应的充电策略对充电桩的充电电压进行调整，实现充电策略的匹配。

具体地，步骤S1还包括如下步骤:获取车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明通过判断经过两个传感器的先后顺序，即可判断出轨道车辆的进站方向，再结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，即可判断出轨道车辆的充电极性，从而实现轨道车辆的充电极性检测。完成轨道车辆的充电极性检测后，控制器比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性，若两者不一致，则向极性调整装置发出指令，通过极性调整装置来调整充电桩的充电极性，从而使轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性保持一致，实现充电极性的调整。

附图说明

图1为本发明轨道车辆充电系统的结构示意图；

图2为本发明轨道车辆充电系统的电路连接示意图；

图3为本发明轨道车辆充电系统进行充电极性调整的逻辑图；

图4为本发明充电极性调整方法的流程图；

图5为车辆进站情况汇总表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种轨道车辆充电系统，包括极性调整装置、控制器、辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块和两个传感器(传感器1 和传感器2)，两个所述传感器沿轨道延伸方向设置在充电桩的两侧；所述车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块以及两个所述传感器均通过无线通信模块与所述控制器通信，所述控制器与所述极性调整装置通信。车辆占用端采集模块、车辆运行方向采集模块为现有轨道车辆上的现有模块，极性调整装置、控制器集成设置在充电桩内。所述传感器用于检测是否有轨道车辆经过，并在检测到有轨道车辆经过时向控制器发出检测信号；所述传感器为雷达传感器，型号为AWR1843。所述车辆占用端采集模块用于向控制器发送当前占用端信息，所述车辆运行方向采集模块用于向控制器发送车辆当前运行方向信息，所述控制器用于根据接收到的所述检测信号的顺序、车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息来确定轨道车辆的充电极性。当轨道车辆需要停靠在充电桩区域进行充电时，会先后经过两个传感器，通过判断经过两个传感器的先后顺序，即可判断出轨道车辆的进站方向，再结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，即可判断出轨道车辆的充电极性，从而实现轨道车辆的充电极性检测。所述极性调整装置用于当轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性不一致时，调整充电桩的充电极性。轨道车辆的充电极性检测完成后，控制器比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性，若两者不一致，则向极性调整装置发出指令，通过极性调整装置来调整充电桩的充电极性，从而使轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性保持一致。

具体如图1-图3所示，在充电桩的两侧设置两个传感器，两个传感器沿轨道延伸方向布置，用于检测轨道车辆进入充电桩的方向。当机车车辆进入充电桩区域时，传感器2先检测到轨道车辆，传感器1后检测到轨道车辆，传感器2和传感器1先后将检测信号通过无线通信模块发送给控制器，控制器根据接收到所述检测信号的先后顺序，判断出车辆的进站方向，结合车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，即可判断出轨道车辆的充电极性。然后，控制器将轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性进行比较，若不一致则调整充电桩充电输出的极性，从而保证充电桩的输出与机车车辆上受电臂正负极性的一致性。

图1仅示意出其中一种车辆进站情况，其它情况在图5中展示。

图5中，占用端(即车辆当前占用端信息)：1表示占用，0表示未占用；

向前(即车辆当前运行方向信息)：1表示以当前占用端视为列车头部向前运行(从车尾向车头)；

向后(即车辆当前运行方向信息)：1表示以当前占用端视为列车头部向后运行(从车头向车尾)；

传感器：1表示车辆先从该传感器端进站。

本实施例中，充电桩的充电极性定义为正。

判断轨道车辆的充电极性具体包括：

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第一传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第二传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为正，即图5中第1、4、6、7行，此时轨道车辆的充电极性为正，由于充电桩的充电极性也为正，两者一致，因此无需调整极性。

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第二传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第一传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为负，即图5中第2、3、5、8行，此时轨道车辆的充电极性为负，由于充电桩的充电极性也为正，两者不一致，因此需要调整极性。

基于相同的原理，也可以将充电桩的充电极性定义为负，此方案也在本申请的保护范围之中。

如图2所示，进一步地，所述轨道车辆充电系统还包括RFID阅读器和RFID标签，所述RFID标签位于轨道车辆的两端，用于存储轨道车辆的车辆类型；所述RFID阅读器设置在充电区域，并与所述控制器通信，所述RFID 阅读器用于识别轨道车辆的车辆类型，所述控制器用于根据所述RFID阅读器的识别结果调整充电策略，即充电电压。将不同的车辆类型以及相应的充电策略一一对应地存储在所述控制器中，并通过RFID阅读器来识别存储有轨道车辆的车辆类型的RFID标签，即可识别待充电轨道车辆的类型，控制器即可找到相应的充电策略，并根据相应的充电策略对充电桩的充电电压进行调整，实现充电策略的匹配。

实施例2

如图4所示，一种利用实施例2所述的轨道车辆充电系统进行充电极性调整的方法，包括如下步骤：

S1、检测是否有轨道车辆经过，并在检测到有轨道车辆经过时发出检测信号；

S2、根据接收到所述检测信号的顺序、车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息，确定轨道车辆的充电极性；

S3、比较轨道车辆的充电极性与充电桩的充电极性，若两者不一致，则调整充电桩的充电极性。

S4、识别轨道车辆的车辆类型，并根据识别结果调整充电桩的充电电压。

具体地，判断轨道车辆的充电极性具体包括：

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第一传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第二传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为正；

当车辆当前运行方向信息为从占用端I到占用端II，且先收到第二传感器发送的检测信号，或车辆当前运行方向信息为从占用端II到占用端I，且先收到第一传感器发送的检测信号时，将轨道车辆的充电极性定义为负。

具体地，步骤S1还包括如下步骤:获取车辆当前占用端信息以及车辆当前运行方向信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。