具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

目前，全世界各个国家的铁路制式各不相同，从而这也造成了每个国家的列车供电方式是不同的。例如：某些国家的铁路的供电方式是单线供电、钢轨回流；某些国家的铁路的供电方式是双线供电和回流。或者，某些国家的列车需要供给直流电，某些国家的列车需要供给交流电。目前在本领域中，每一种列车供电组件均只能够适用于一种铁路制式和列车供电方式，并不能够混合使用。因此，为了应对不同的铁路制式和供电方式的需求，必须要研发不同的列车供电组件。本公开的发明人经过认真的思考，花费了巨大的创造性成本，针对采用单线供电和钢轨回流以及向列车供给交流电的供电方式进行了研发，研发出了一种适用于该供电方式的列车供电组件。

本公开提供了一种列车供电组件，该列车供电组件不仅能够实现单线供电、钢轨回流，还能够向列车供给交流电。同时，该列车供电组还能够对过电压和电流进行吸收和滤波，从而防止过大的电流和电压对列车的电路造成损坏。

如图1所示，该列车供电组件可以包括变压器1和供电电路。其中，变压器1可以具有初级绕组11和次级绕组12，且初级绕组11可以与铁路接触网连接，该铁路接触网可以为列车提供初始电压。在本公开的一个实施例中，该铁路接触网可以为相对于铁轨架在空中的高压电线，但不限于此，该铁路接触网的形式也不限于上述所说的架在空中的高压电线，也可以其他形式，例如：与铁轨平行设置的供电轨道，这也在本公开的保护范围之内，可以根据实际需要进行选择。

上述次级绕组12可以具有第一输出端和第二输出端。当铁路接触网的提供的电压大于列车所需的电压时，该变压器1的初级绕组11的线圈匝数可以大于次级绕组12的线圈匝数，从而达到降低电压的目的；当铁路接触网的提供的电压小于列车所需的电压时，该变压器1的初级绕组11的线圈匝数可以小于次级绕组12的线圈匝数，从而达到升高电压的目的。上述第一输出端和第二输出端可以分别位于次级绕组12的两端，但不限于此。

在本公开的一个实施例中，变压器1的次级绕组12的标称容量可以为864KVA，标称电压可以为AC3100V，标称电流可以为279A，漏感可以为1.5mH，短路阻抗6％，该变压器1的次级绕组12可以承受2秒的短路电流。从而该变压器1的次级绕组12可以为供电电路提供3000V的交流电。但不限于此，变压器1的次级绕组12的标称容量、标称电压、标称电流、漏感和短路阻抗也可以不为上述值，也可以为其他的数值，例如：当供电电路需要4000V的交流电时，该变压器1的标称电压也可以为AC4000V，从而上述各值可以根据实际需要进行设定，这均在本公开的保护范围之内。

上述供电电路可以包括供电支路2、回流支路3和滤波组件4。其中，供电支路2用于向列车供电，可以理解的是，供电支路2用于向列车的各个用电器进行供电。该供电支路2可以包括第一开关21和车端连接器22。第一开关21可以具有第一接线端、第二接线端、开关信号输出端和第一控制端，其中第一接线端可以与第一输出端连接，第二接线端可以和车端连接器22连接。当该第一开关21断开的时候，供电支路2断开，此时供电支路2不会向列车供电；当该第一开关21闭合的时候，供电支路2导通，此时供电支路2可以向列车进行供电。

在本公开的一个实施例中，该第一开关21可以为接触器，该接触器可以具有两组触点，每组触点均具有一个常开触点和一个常闭触点。其中，其中一组触点为主触点，另一组触点为备用触点。在主触点出现问题的时候，可以使用备用触点，从而能够防止由于一组触点发生损坏而造成接触器的损坏，进而导致供电支路2发生异常。

进一步的，上述第一开关21的额定工作电压可以为AC3600V，最大工作电压可以为AC4000V，交流最大分断电流能力可以为(3600V)400A，短时耐受电流可以为8KA，控制电压可以为110V。但不限于此，该第一开关21的额定工作电压、最大工作电压、交流最大分断电流能力、短时耐受电流、控制电压也可以不为上述值，可以根据实际需要进行设置，这均在本公开的保护范围之内。

上述车端连接器22可以与列车连接，以用于向列车输出电流。该车端连接器22可以具有输入端和输出端。其中，车端连接器22的输入端可以与第一开关21的第二接线端连接；车端连接器22的输出端可以与列车连接，可以理解的是，列车可以设置有一个供电接口，该供电接口可以和列车的各个用电器连接，车端连接器22的输出端可以和该供电接口连接，以向列车的各个用电器输出电流。

上述回流支路3的一端可以连接第二输出端，且回流支路3的另一端可以接地。需要说明的是，此处所说的接地可以理解为，回流支路3可以通过大地进行回流，也可以通过钢轨进行回流。从而，该回流支路3能够实现钢轨回流。

上述滤波组件4可以具有第一电阻41和第一电容组42。其中，第一电容组42可以具有至少两个相互串联的第一电容421，第一电阻41的第一端可以与第一接线端连接，第一电阻41的第二端可以与第一电容组42的第一端里阿奴街，且第一电容组42的第二端可以接地。本公开通过设置滤波组件4，能够将过大的电压和电流进行吸收并进行滤波，从而防止过大的电压和电流对列车的电路造成影响，并能够保证输出的电流波形一致。

进一步的，为了保证滤波组件4的工作稳定性，该滤波组件4还可以设置有第二电阻43和第二电容组44。其中，第二电容组44可以具有至少两个相互串联的第二电容441，第二电阻43的第一端可以与第一电阻41的第一端连接，第二电阻43的第二端可以与第二电容组44的第一端连接，第二电容组44的第二端可以与第一电容组42的第二端连接，且第一电阻41的第二端可以与第二电阻43的第二端连接。从而，当滤波组件4中的其中一个电阻工作异常时，还可以应用另一个电阻进行工作，进而能够保证滤波组件4工作的稳定性。但不限于此，为了进一步提高滤波组件4的工作稳定性，还可以设置更多的电阻和电容，同时设置更多的电阻和电容也能够使得该滤波组件4的过电压和电流吸收以及滤波效果更好，可以根据实际需要进行选择。

在本公开的一个实施例中，第一电阻41和第二电阻43的电阻阻值可以为39Ω，功率可以为40W；每一个第一电容421和第二电容441的电容值可以为0.25uF，耐压值可以为4000V。但不限于此，第一电阻41和第二电阻43的电阻阻值和功率、每一个第一电容421和第二电容441的电容值也可以设置为其他数值，这均可以根据实际需要进行选择和更改，这均在本公开的保护范围之内。

在本公开的一个实施例中，供电支路2还可以包括第一隔离开关，该第一隔离开关可以具有第三接线端和第四接线端。其中，第三接线端可以与第一输出端连接，第四接线端可以与第一接线端连接。当供电支路2设置有第一电阻41的时候，该第四接线端在与第一接线端连接的同时，还与第一电阻41的第一端连接。

进一步的，该第一隔离开关可以为手动开关，但不限于此，该第一隔离开关也可以为自动开关。当在供电支路2设置第一隔离开关后，可以通过第一隔离开关将供电支路2断开，也就因此能够便于检修人员对供电支路2进行检修，以防止由于供电支路2带电而造成检修人员出现触电的风险。

在本公开的一个实施例中，回流支路3还可以包括第二隔离开关，该第二隔离开关可以具有第五接线端和第六接线端。其中，第五接线端可以与第二输出端连接，第六接线端可以与第一电容组42的第二端连接。该第二隔离开关也可以为手动开关，但不限于此，该第二隔离开关也可以为自动开关。当在回流支路3设置第二隔离开关后，可以通过第二隔离开关将回流支路3断开，也就因此能够便于检修人员对回流支路3进行检修，以防止由于回流支路3带电而造成检修人员出现触电的风险。

在本公开的一个实施例中，第一隔离开关和第二隔离开关可以为同一隔离开关23，该隔离开关23可以具有第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端。其中，第一连接端可以与第一输出端连接，第二连接端可以与第一接线端连接，并且第二连接端可以与第一电阻41的第一端连接，第三连接端可以与第二输出端连接，第四连接端可以与第一电容组42的第二端连接。从而，本公开可以仅仅通过控制一个隔离开关23的通断，切断整个列车供电组件的通断。

举例而言，该隔离开关23主触头和辅助触头。其中，隔离开关23的主触头的极数可以为两极，主触头的数量可以为两对，主触头的额定电压可以为AC3100V，主触头的额定电流可以为300A；隔离开关23的辅助触头可以为两组，其中一组为常开触头，另一组为常闭触头，辅助触头的额定电压可以为DC110V，辅助触头的额定电流可以为1A。上述仅仅是通过一个具体地例子解释了该隔离开关23的一种，但不限于此，可以根据实际需要改变隔离开关23的结构，这均在本公开的保护范围之内。

进一步的，当该隔离开关23为手动开关的时候，该隔离开关23可以具有手柄，通过手柄可以控制隔离开关23的主触头和辅助触头的通断。该手柄可以具有第一位置和第二位置，其中第一位置可以为供电位，第二位置可以为接地位。当手柄处于供电位时，主触头闭合，此时列车供电组件可以进行工作；当手柄处于接地位时，主触头断开，此时列车供电组件断开工作，检修人员可以安全的对列车供电组件进行检修。

在本公开的一个实施例中，列车供电组件还可以包括电压互感器5，该电压互感器5可以位于初级绕组11，以用来检测初级绕组11的电压。本公开的供电电路还可以包括：电流互感器31和电度表32。其中，电流互感器31的第一端可以与第一电容组42的第二端连接，并且该电流互感器31的第一端可以与第六接线端连接，电路互感器的第二端可以接地。通过该电流互感器31可以检测供电电路中的电流大小。

上述电度表32可以具有第一输入端、第二输入端和第三输入端。其中，第一输入端可以与电流互感器31的第一端连接，第二输入端可以与电流互感器31的第二端连接，第三输入端可以与电压互感器5连接。通过该电度表32，可以通过电压互感器5检测的电压和电流互感器31检测的电流准确计算整个列车消耗的电能。

进一步的，该电度表32还可以设置有数据传输端口，通过该数据传输端口，可以将列车消耗的电能数据进行传输或者通过专用的设备从该电度表32中进行下载。

但不限于此，上述电压互感器5、电流互感器31的位置可以根据需要进行改变，例如：电压互感器5也可以位于在次级绕组12，电流互感器31的第一端也可以与第一电阻41的第一端连接，电流互感器31的第二端也可以与接触器的第一接线端连接，这均在本公开的保护范围之内，可以根据列车供电组件实际需要的布置位置进行选择。

在本公开的一个实施例中，供电支路2还可以包括第一熔断器24，该第一熔断器24可以位于第一输出端和第一隔离开关之间，并且第一熔断器24的一端可以与第一输出端连接，第一熔断器24的另一端可以与第三接线端连接。举例而言，该第一熔断器24的额定电流可以为279A，额定电压可以为3100V，短路电流可以为7905A。该第一熔断器24的短路电流的计算方式可以为：其中I_{第一熔断器}为第一熔断器24的额定电流，本实施例中的第一熔断器24中的K_{第一熔断器}值的计算方式可以为：需要说明的是，该第一熔断器24的选取原则需满足:I_供电支路<I_{第一熔断器}<i_{第一熔断器}，其中，I_供电支路为供电支路2工作时的电流大小，I_{第一熔断器}为第一熔断器24的额定电流，i_{第一熔断器}为第一熔断器24的短路电流。在通常情况下可以按照第一熔断器24的额定电流大于或等于1.5倍的供电支路2工作时的电流来选取第一熔断器24。

进一步的，回流支路3还可以包括第二熔断器33，该第二熔断器33可以位于第二输出端和第二隔离开关之间，且第二熔断器33的一端可以与第二输出端连接，第二熔断器33的另一端可以与第五接线端连接。举例而言，该第二熔断器33的额定电流可以为279A，额定电压可以为3100V，短路电流可以为7905A。该第二熔断器33的短路电流的计算方式可以为：其中I_{第二熔断器}为第二熔断器33的额定电流，本实施例中的第二熔断器33中的K值的计算方式可以为：需要说明的是，该第二熔断器33的选取原则需满足:I_供电支路<I_{第二熔断器}<i_{第二熔断器}，其中，I_供电支路为回流支路3工作时的电流大小，I_{第二熔断器}为第二熔断器33的额定电流，i_{第二熔断器}为第二熔断器33的短路电流。在通常情况下可以按照第二熔断器33的额定电流大于或等于1.5倍的回流支路3工作时的电流来选取第二熔断器33。

通过在供电支路2中设置第一熔断器24，并在回流支路3中设置第二熔断器33，能够防止由于电流过大而导致列车用电器发生损坏。

在本公开的一个实施例中，供电支路2还可以电流传感器25和电压传感器26。其中，电流传感器25可以具有电流输入端、电流输出端和电流信号输出端。电流输入端可以与第四接线端连接，电流输出端可以与第一接线端连接，并且电流输出端可以与第一电阻41的第一端连接。通过设置电流传感器25，能够测量供电支路2的电流情况。

举例而言，该电流传感器25的额定测量电流可以为500A(rms)，额定测量输出电流可以为125mA(rms)，电流传感器25的电源电压可以为±(15～24)V，但不限于此，可以根据实际需要选择具有不同参数的电流传感器25，这均在本公开的保护范围之内。

上述电压传感器26可以具有第一电压输入端、第二电压输入端和电压信号输出端。其中，第一电压输入端可以与第四接线端连接，第二电压输入端可以与第六接线端连接。通过设置电压传感器26，能够测量供电电路的电压情况。

举例而言，该电流传感器25的额定测量电压可以为4200V(rms)，额定测量输出电流可以为70mA(rms)，电流传感器25的电源电压可以为±24V，但不限于此，可以根据实际需要选择具有不同参数的电压传感器26，这均在本公开的保护范围之内。

在本公开的一个实施例中，如图2所示，列车供电组件还可以包括控制模块6。该控制模块6可以具有电流信号输入端、电压信号输入端、第一状态信号输入端、第二状态信号输入端和第一控制信号输出端。举例而言，该控制模块6可以为列车网络控制单元，但不限于此，也可以为其他控制模块6，这均在本公开的保护范围之内。

其中，电流信号输入端可以与电流信号输出端连接，以用于接收由电流传感器25发出的电流信号。电压信号输入端可以与电压信号输出端连接，以用于接收由电压传感器26发出的电压信号。

第一状态信号输入端可以与第一熔断器24和第二熔断器33连接，以用于接收第一熔断器24和第二熔断器33的状态信号。进一步的，第一熔断器24可以具有第一状态信号输出端，第二熔断器33可以具有第二状态信号输出端。第一状态信号输入端可以与第一状态信号输出端和第二状态信号输出端连接，以用于接收第一熔断器24和第二熔断器33的状态信号。

进一步的，第二状态信号输入端可以与第一隔离开关和第二隔离开关连接，以用于接收第一隔离开关和第二隔离开关打开和闭合的状态信号。当第一隔离开关和第二隔离开关为同一隔离开关23时，该第二状态信号输入端可以和隔离开关23的辅助触头连接，以用于接收隔离开关23的通断状态信号。同时，由于辅助触头为一组常开，一组常闭，从而通过该方式能够防止状态信号的误报。

第三状态输入端可以与开关信号输出端连接，以用于接收第一开关21的通断状态。该开关信号输出端可以为接触器的备用触点，在状态反馈时，第一开关21的备用触点保持一常开，一常闭，以防止状态信号的误报。并且，第一控制信号输出端可以与第一控制端连接。当控制模块6判断第一开关21需要打开的时候，可以通过第一控制信号输出端向第一控制端发出打开信号，以使得第一开关21打开以切断电路；当控制模块6判断第一开关21需要闭合的时候，可以通过第一控制信号输出端向第一控制端发出闭合信号，以使得第一开关21闭合以导通电路。

在本公开的一个实施例中，本公开的列车供电组件可以具有三个工况，分别为：正常工况、故障工况和检修工况。

当控制模块6检测第一熔断器24和第二熔断器33的状态正常、隔离开关23的状态为处于供电位，此时可以判定列车供电组件处于正常工况。列车司机可以向控制模块6发出第一开关21闭合指令，此时第一控制信号输出端向第一控制端发出闭合信号，以使得第一开关21闭合以导通供电电路。进一步的，列车司机可以向控制模块6发出第一开关21打开指令，此时第一控制信号输出端向第一控制端发出打开信号，以使得第一开关21打开以切断供电电路。

当控制模块6检测第一熔断器24和/或第二熔断器33断开，或者电流传感器25和/或电压传感器26检测值出现异常，此时可以认为列车供电组件处于故障工况，控制模块6可以控制第一开关21断开。

当控制模块6检测到隔离开关23处于接地位时，此时可以为检修工况，此时不允许第一开关21闭合，以保证检修人员的安全。

进一步的，列车供电组件还可以包括供电控制继电器7。该供电控制继电器7可以具有输入端、输出端和控制输出端。该供电控制继电器7的输入端可以与第一控制信号输出端连接，且供电控制继电器7的控制输出端可以与第一控制端连接。当控制模块6向第一开关21发出打开或者闭合信号时，可以先控制供电控制继电器7打开或者断开，从而可以通过供电控制继电器7控制第一开关21打开或者闭合。由于供电控制继电器7为弱点，而第一开关21为强电，也就因此能够通过控制弱电而达到控制强电的目的，使得第一开关21的打开或者闭合能够更加容易控制。

进一步，列车供电组件还可以具有第一二极管71和第一稳压二极管72。其中，第一二极管71的输入端可以与第一控制信号输出端连接，第一二极管71的输出端可以与供电控制继电器7的输入端连接，以用于过滤由控制模块6发出的信号。第一稳压二极管72的一端可以与供电控制继电器7的输入端连接，第一稳压二极管72的另一端可以与供电控制继电器7的输出端连接，以用于稳定供电控制继电器7的电压，保证供电控制继电器7的正常工作。

在本公开的一个实施例中，列车可以具有主断控制回路8。该主断控制回路8至少可以包括第一控制开关81，该第一控制开关81可以用于控制变压器1的初始绕组的通断。当第一控制开关81闭合时，此时初始绕组可以导通，供电电路才可以进行工作；当第一控制开关81断开时，此时初始绕组断开，供电电路无法进行工作。

进一步的，控制模块6还可以暴扣第二控制信号输出端。列车供电组件还可以包括主断控制继电器9。该主断控制继电器9可以具有输入端、输出端和控制输出端。该主断控制继电器9的输出端可以至少与第一控制开关81连接，以用于控制第一控制开关81的打开和关断。由于主断控制继电器9为弱电，而第一控制开关81为强电，也就因此能够通过控制弱电而达到控制强电的目的，使得第一控制开关81的打开或者闭合能够更加容易进行控制。

当控制模块6模块检测主断控制回路8断开时，即第一控制开关81断开时，可以控制第一开关21断开。并且，当列车处于故障工况时，控制模块6可以控制主断控制回路8断开，并在一秒钟的延迟以后断开第一开关21，从而保证列车供电组件和列车上的用电器不会发生损坏。

进一步，列车供电组件还可以具有第二二极管91和第二稳压二极管92。其中，第二二极管91的输入端可以与第二控制信号输出端连接，第二二极管91的控制输出端可以与主断控制继电器9的输入端连接，以用于过滤由控制模块6发出的信号。第二稳压二极管92的一端可以与主断控制继电器9的输入端连接，第二稳压二极管92的另一端可以与主断控制继电器9的输出端连接，以用于稳定主断控制继电器9的电压，保证主断控制继电器9的正常工作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。