具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

如图1所示，本实施例所提供的一种机车受电弓控制方法，包括以下几个步骤：

步骤1：根据运输任务，确定运输线路的路况信息以及机车的负载信息；路况信息包括坡道信息。

调度人员在排运输任务时，已经明确运输线路以及负载信息，即机车在实施运输任务前，可以获知机车的负载信息以及所要行驶的线路。根据负载信息和运输线路进行机车的灵活编组，使机车能够满足执行运输任务的各种需求，例如牵引力和牵引功率需求。

步骤2：根据路况信息和负载信息确定机车在整条运输线路中所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率。

例如，6个动力单元可以在12‰坡道上牵引12000吨的负载。如果牵引的货物增加2000吨，则需要增加一个动力单元；或者负载重量不变，但线路条件改变，如最大坡道变成20‰，则通过牵引计算来确定动力单元的数量。《TB/T 1407.1-2018列车牵引计算第1部分：机车牵引式列车》规定了机车牵引计算的相关参数和要求，根据该标准，在确定坡道和负载的情况下，可以计算出至少需要多少牵引力和牵引功率才能满足机车在载有该负载的情况下能够在该坡道上正常起车。正常起车是指机车能否在坡道上从停车状态起动。

如果机车所需发挥的牵引力和牵引功率能够在整条运输线路的最大坡道上正常起车，则机车在整个运输线路上均能正常起车，因此，本实施例根据标准计算出机车在整条运输线路的最大坡道上至少需要的牵引力和牵引功率，再加上留有的安全余量，即可得到机车在整条运输线路中所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率。本实施例中，安全余量为计算值的10％～20％，优选20％，计算值是指机车在整条运输线路的最大坡道上至少需要的牵引力和牵引功率。

步骤3：根据所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率确定动力单元的数量，根据动力单元的数量确定受电弓的总数量，进而确定需受流的受电弓数量。

以所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率作为选择动力单元数量的依据，所选数量的动力单元的总牵引力和总牵引功率分别大于所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率。

本实施例中，一个受电弓可以满足3个动力单元的供电需求，同时考虑受电弓故障时有其它受电弓可以替代，动力单元数量和受电弓总数量对应关系如表1所示：

表1动力单元数量与受电弓总数量的对应关系

再根据单个受电弓可以满足3个动力单元的供电需求，进而可以得到需受流的受电弓数量。例如，6个动力单元，需受流的受电弓数量为2；9个动力单元，需受流的受电弓数量为3；1～3个动力单元，需受流的受电弓数量均为1，4～6个动力单元，需受流的受电弓数量均为2，7～9个动力单元，需受流的受电弓数量均为3，以此类推。

步骤4：在进行运输任务时，根据需受流的受电弓数量以及各受电弓的状态信息控制相应数量的受电弓升起，以满足整条运输线路牵引力和牵引功率的需求。

本实施例中，控制相应数量的受电弓升起的具体实现过程为：

步骤4.1：根据机车的行驶方向确定操作节，操作节是指驾驶员所在节车；

步骤4.2：获取受电弓选择开关的位置信息，位置信息包括前弓位、后弓位、自动位以及单机位；

步骤4.3：获取各受电弓的状态信息；

步骤4.4：根据位置信息和状态信息控制对应的受电弓升起。

如图2所示24轴机车，24轴机车由6个(B0～B0)动力单元组成，且从左至右六节车分别为A节车、C1节车、D1节车、D2节车、C2节车以及B节车。根据表1，6个动力单元对应的受电弓的总数量为4，则在A节车顶部设有第一受电弓1，在D1节车顶部设有第二受电弓2，在D2节车顶部设有第三受电弓3，以及在B节车顶部设有第四受电弓4时，第一受电弓1和第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3和第四受电弓4互为冗余，在进行运输任务时，需要控制2个受电弓升起并受流，具体实现过程为：

当选择开关在前弓位、操作节为A节车时，控制第一受电弓1和第三受电弓3升起。

当选择开关在前弓位、操作节为B节车时，控制第二受电弓2和第四受电弓4升起。

当选择开关在后弓位、操作节为A节车时，控制第二受电弓2和第四受电弓4升起。

当选择开关在后弓位、操作节为B节车时，控制第一受电弓1和第三受电弓3升起。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且所有受电弓均正常时，控制第二受电弓2和第四受电弓4升起。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且第二受电弓2故障时，控制第一受电弓1和第四受电弓4升起。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且第四受电弓4故障时，控制第二受电弓2和第三受电弓3升起。第四受电弓4故障理解为B节车受电弓异常，当运行中B节车受电弓(第四受电弓4)故障保护性降弓后，通过扳键开关再次给出升弓指令，控制单元将控制第二受电弓2和第三受电弓3自动升起，如图3所示。控制单元所发出的指令、各受电弓的状态信息均通过MVB总线传输，且控制系统将这些指令或状态信息的等级设为最高传输级别，降低了信息传递延迟带来的不同步，使第二受电弓2和第三受电弓3同步动作。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且第二受电弓2和第四受电弓4均故障时，控制第一受电弓1和第三受电弓3升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且所有受电弓均正常时，控制第一受电弓1和第三受电弓3升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且第三受电弓3故障时，控制第一受电弓1和第四受电弓4升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且第一受电弓1故障时，控制第二受电弓2和第三受电弓3升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且第一受电弓1和第三受电弓3均故障时，控制第二受电弓2和第四受电弓4升起。

当选择开关在单机位、操作节为A节车或B节车时，控制第一受电弓1、第二受电弓2、第三受电弓3和第四受电弓4升起。

当选择开关在前弓位或后弓位时，即指定了前弓或后弓，其他受电弓被排除在候选列表之外，不参与受流工作，即使指定的某个受电弓故障，其他受电弓也无法替补。只有在自动位时，所有受电弓均加入到候选列表中，在某个受电弓故障时，控制对应的冗余受电弓升起，减少了受电弓故障时影响正常运输工作。单机位主要用于对各受电弓能否正常工作进行测试，一般在机车行驶过程中不会用到，当所有受电弓同时升起时，可以检测到哪些受电弓存在故障。

如图4所示由9个动力单元组成的机车，且从左至右九节车分别为A节车、C1节车、D1节车、D2节车、C2节车、D3节车、D4节车、C3节车以及B节车，根据表1，9个动力单元对应的受电弓的总数量为6，则在A节车顶部设有第一受电弓1，在D1节车顶部设有第二受电弓2，在D2节车顶部设有第三受电弓3，在D3节车顶部设有第四受电弓4，在D4节车顶部设有第五受电弓5，以及在B节车顶部设有第六受电弓6时，第一受电弓1和第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3和第四受电弓4互为冗余，第五受电弓5和第六受电弓6互为冗余，在进行运输任务时，需要控制3个受电弓升起并受流，具体实现过程为：

当选择开关在前弓位、操作节为A节车时，控制第一受电弓1、第三受电弓3和第五受电弓5升起。

当选择开关在前弓位、操作节为B节车时，控制第二受电弓2、第四受电弓4和第六受电弓6升起。

当选择开关在后弓位、操作节为A节车时，控制第二受电弓2、第四受电弓4和第六受电弓6升起。

当选择开关在后弓位、操作节为B节车时，控制第一受电弓1、第三受电弓3和第五受电弓5升起。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且所有受电弓均正常时，控制第二受电弓2、第四受电弓4和第六受电弓6升起。

当选择开关在自动位、操作节为A节车，且存在故障受电弓时，当互为冗余的两个受电弓中存在一个故障受电弓时控制另一个非故障受电弓升起，当互为冗余的两个受电弓中不存在故障受电弓时按照正常情况控制相应受电弓升起。例如，当存在一个故障受电弓且第二受电弓2为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，则控制第一受电弓1升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第四受电弓4和第六受电弓6升起；例如，当存在一个故障受电弓且第四受电弓4为故障受电弓时，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，则控制第三受电弓3升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第二受电弓2和第六受电弓6升起；例如，当存在一个故障受电弓且第六受电弓6为故障受电弓时，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第五受电弓5升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第二受电弓2和第四受电弓4升起。例如，当存在两个故障受电弓且第二受电弓2和第四受电弓4均为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，则控制第一受电弓1和第三受电弓3升起，另外一对互为冗余的受电弓中不存在故障受电弓，则按照正常情况控制第六受电弓6升起；例如，当存在两个故障受电弓且第四受电弓4和第六受电弓6均为故障受电弓时，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第三受电弓3和第五受电弓5升起，另外一对互为冗余的受电弓中不存在故障受电弓，则按照正常情况控制第二受电弓2升起。例如，当存在三个故障受电弓且第二受电弓2、第四受电弓4和第六受电弓6均为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第一受电弓1、第三受电弓3以及第五受电弓5升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且所有受电弓均正常时，控制第一受电弓1、第三受电弓3和第五受电弓5升起。

当选择开关在自动位、操作节为B节车，且存在故障受电弓时，当互为冗余的两个受电弓中存在一个故障受电弓时控制另一个非故障受电弓升起，当互为冗余的两个受电弓中不存在故障受电弓时按照正常情况控制相应受电弓升起。例如，当存在一个故障受电弓且第一受电弓1为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，则控制第二受电弓2升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第三受电弓3和第五受电弓5升起；例如，当存在一个故障受电弓且第三受电弓3为故障受电弓时，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，则控制第四受电弓4升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第一受电弓1和第五受电弓5升起；例如，当存在一个故障受电弓且第五受电弓5为故障受电弓时，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第六受电弓6升起，另外两对互为冗余的受电弓中无故障受电弓，则按照正常情况控制第一受电弓1和第三受电弓3升起。例如，当存在两个故障受电弓且第一受电弓1和第三受电弓3均为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，则控制第二受电弓2和第四受电弓4升起，另外一对互为冗余的受电弓中不存在故障受电弓，则按照正常情况控制第五受电弓5升起；例如，当存在两个故障受电弓且第三受电弓3和第五受电弓5均为故障受电弓时，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第四受电弓4和第六受电弓6升起，另外一对互为冗余的受电弓中不存在故障受电弓，则按照正常情况控制第一受电弓1升起。例如，当存在三个故障受电弓且第一受电弓1、第三受电弓3和第五受电弓5均为故障受电弓时，第一受电弓1与第二受电弓2互为冗余，第三受电弓3与第四受电弓4互为冗余，第五受电弓5与第六受电弓6互为冗余，则控制第二受电弓2、第四受电弓4以及第六受电弓6升起。

当选择开关在单机位、操作节为A节车或B节车时，控制第一受电弓1、第二受电弓2、第三受电弓3、第四受电弓4、第五受电弓5和第六受电弓6升起。

在控制对应数量的受电弓升起时，可以自动避开故障受电弓，实现机车受流冗余，并实现多个受电弓间的同步操作。

本实施例还提供一种机车受电弓控制系统，在进行运输任务前，根据运输任务确定运输线路的路况信息以及机车的负载信息，所述路况信息包括坡道信息；根据所述路况信息和负载信息确定机车在整条运输线路中所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率(可参见《TB/T1407.1-2018列车牵引计算第1部分：机车牵引式列车》)；根据所需发挥的最大牵引力和最大牵引功率确定动力单元的数量，根据动力单元的数量确定受电弓的总数量(如表1所示)，进而确定需受流的受电弓数量。在进行运输任务时，如图2所示，该控制系统包括：

状态反馈单元，用于获取各受电弓的状态信息并反馈给控制单元，例如处于升弓位/降弓位/故障/正常。

控制单元，用于根据需受流的受电弓数量以及各受电弓的状态信息控制相应数量的受电弓升起，以满足整条运输线路牵引力和牵引功率的需求。

所述控制单元具体用于：根据机车的行驶方向确定操作节，所述操作节是指驾驶员所在节车；获取受电弓选择开关的位置信息，所述位置信息包括前弓位、后弓位、自动位以及单机位；获取各受电弓的状态信息；根据所述位置信息和状态信息控制对应的受电弓升起。选择开关用于对位置信息进行选择；执行机构，用于分别控制对应的受电弓升起；扳键开关，用于在故障受电弓保护性降弓后，再次给出升弓指令。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。