一種鐵路貨車自供電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鐵路機車車輛電氣設備領域，尤其是涉及一種應用于鐵路貨車車輛的自供電裝置，用于解決貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護等車載設備的供電需求。
【背景技術】
[0002]鐵路是國家重要的基礎性設施，國民經濟的大動脈，交通運輸體系的骨干，具有運量大、成本低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，鐵路運輸業(yè)取得了令人矚目的成效。在客運方面，高速鐵路和動車組取得巨大的發(fā)展飛躍，尤其是動車組，由于每節(jié)車廂都有供電系統(tǒng)作電源，電子監(jiān)測與保護等車載設備在自動化、智能化方面得到很大的提升，確保了動車組運行的安全可靠，提高了乘坐的舒適度。而在貨運方面，“和諧型”交流傳動電力機車正逐步取代“韶山”系列直流傳動電力機車，貨物列車的速度和運量正在逐步提升。由于貨物列車與旅客列車在車輛結構、運用維護體制上存在較大差別，目前在鐵路貨車上尚未設計常規(guī)的供電系統(tǒng)，因此無法安裝電子監(jiān)測與保護等車載設備，嚴重制約了鐵路重載及提速貨車安全運行性能的提高。
[0003]長期的運營經驗表明，采用電子監(jiān)控與保護等車載設備，如電子防滑器，是提高鐵路貨車運行安全的有效手段。因此，亟待發(fā)明一種應用可靠且便于安裝的鐵路貨車自供電裝置，用于滿足貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護等車載設備的供電需求。
[0004]目前，針對上述技術問題，有的學者提出采用振動發(fā)電裝置方案解決車載設備供電問題。該方案原理為，當貨車運行時車輛上會產生多種振動，通過將振動產生的能量轉化為電能來為車載電子裝置供電。該振動發(fā)電裝置主要包括滾珠絲桿、行星齒輪、離合器軸承和發(fā)電機等。然而，此類裝置結構十分復雜、安裝不便，能量轉化存在較大的困難，因此在工程上較難實現(xiàn)。也有學者提出采用氣動馬達發(fā)電方案，該方案主要包括氣動馬達和發(fā)電機，氣動馬達由車輛制動缸排放的氣體驅動，發(fā)電機與馬達之間依靠軸承傳遞能量。但該裝置只有在列車制動或緩解時才能發(fā)出電來，且其輸出的電能十分有限，因此實用性也不強。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種鐵路貨車自供電裝置，結構簡單、環(huán)境適應性強、電氣性能好、可靠性高、維護檢修方便，能夠將車軸能量部分轉化為電能并儲存，以滿足貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護等車載設備的供電需求。
[0006]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型具體提供了一種鐵路貨車自供電裝置的技術實現(xiàn)方案，鐵路貨車自供電裝置，包括:傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元、控制單元和電壓變換單元。所述傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元和電壓變換單元依次相連，所述控制單元與所述儲能單元相連。
[0007]所述傳動單元與車軸相連，將來自于所述車軸的機械能傳遞至所述直流發(fā)電單元；
[0008]所述直流發(fā)電單元將所述傳動單元傳遞的機械能轉化為直流電能后輸出至所述儲能單元；
[0009]所述儲能單元根據所述控制單元發(fā)出的充電和停止充電控制信號進行充電和停止充電操作，并向所述電壓變換單元輸出直流電壓；
[0010 ]所述控制單元根據所述儲能單元輸出的直流電壓，向所述儲能單元發(fā)出充電和停止充電控制信號；
[0011]所述電壓變換單元對所述儲能單元輸出的直流電壓進行變換，并向貨車電子設備輸出所需的直流電壓。
[0012]優(yōu)選的，所述控制單元還與所述電壓變換單元相連，所述電壓變換單元向所述控制單元輸出所需的直流電壓。
[0013]優(yōu)選的，所述直流發(fā)電單元進一步包括發(fā)電機、整流器和調節(jié)器，所述發(fā)電機采用他勵異步發(fā)電機。所述發(fā)電機產生的交流電通過所述整流器整流成直流電并輸出至所述儲能單元。所述調節(jié)器分別與所述整流器，以及所述發(fā)電機的勵磁線圈相連，所述調節(jié)器根據所述整流器輸出的直流電壓調整所述勵磁線圈的勵磁電流，從而使所述整流器輸出的直流電壓保持恒定。
[0014]優(yōu)選的，所述直流發(fā)電單元進一步包括發(fā)電機和可控整流器，所述發(fā)電機采用永磁同步發(fā)電機。所述發(fā)電機與所述可控整流器相連，所述可控整流器采用基于可關斷器件的PffM脈沖整流電路，通過調節(jié)所述可關斷器件門極脈沖的占空比使所述可控整流器輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0015]優(yōu)選的，所述儲能單元進一步包括第一開關和蓄電池，所述第一開關與所述蓄電池相連，所述蓄電池并聯(lián)在所述電壓變換單元的輸入端。所述第一開關的開/合狀態(tài)由所述控制單元通過檢測所述蓄電池的輸出電壓進行控制，當所述蓄電池的輸出電壓低于第一電壓設定值時，所述控制單元控制所述第一開關閉合，所述直流發(fā)電單元向所述蓄電池充電。當所述蓄電池的輸出電壓達到第二電壓設定值時，所述控制單元控制所述第一開關斷開，從而使所述蓄電池停止充電。
[0016]優(yōu)選的，所述儲能單元進一步包括第一開關和電容，所述第一開關與所述電容相連，所述電容并聯(lián)在所述電壓變換單元的輸入端。所述第一開關的開/合狀態(tài)由所述控制單元通過檢測所述電容的輸出電壓進行控制，當所述電容的輸出電壓低于第一電壓設定值時，所述控制單元控制所述第一開關閉合，所述直流發(fā)電單元向所述電容充電。當所述電容的輸出電壓達到第二電壓設定值時，所述控制單元控制所述第一開關斷開，從而使所述電容停止充電。
[0017]優(yōu)選的，所述儲能單元還包括與所述蓄電池并聯(lián)的電容。
[0018]優(yōu)選的，所述裝置還包括溫控單元，溫控單元分別與所述直流發(fā)電單元、控制單元相連。所述直流發(fā)電單元為所述溫控單元提供工作電源，所述溫控單元將溫度信號傳送至所述控制單元，所述控制單元對溫度信號進行處理后對所述溫控單元進行散熱或加熱控制。
[0019]優(yōu)選的，所述溫控單元包括散熱器、溫度傳感器和第二開關，所述第二開關與所述散熱器相連。所述鐵路貨車自供電裝置設置在密封箱中，所述溫度傳感器檢測所述密封箱內的溫度并將溫度信號傳送至所述控制單元，所述控制單元根據溫度信號進行判別。當所述密封箱內的溫度低于第一溫度設定值時，所述控制單元控制所述第三開關閉合，啟動所述加熱器。
[0020]優(yōu)選的，所述溫控單元還包括加熱器和第三開關，所述第三開關與所述加熱器相連。當所述溫度傳感器檢測到所述密封箱內的溫度高于第二溫度設定值時，所述控制單元控制所述第二開關閉合，啟動所述散熱器。當所述密封箱內的溫度高于第一溫度設定值而低于第二溫度設定值時，所述散熱器和所述加熱器均不工作。
[0021]優(yōu)選的，所述鐵路貨車自供電裝置包括兩個以上由所述傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元、控制單元和電壓變換單元組成的模塊，每節(jié)鐵路貨車上均獨立設置有所述模塊，每個模塊的傳動單元均與本節(jié)鐵路貨車的車軸相連。
[0022]通過實施上述本實用新型提供的鐵路貨車自供電裝置的技術方案，具有如下有益效果:
[0023](I)本實用新型依靠貨車車輛本身的機械能轉化為電能，作為車載設備的電源，并部分存儲，用于貨車停車時使用，無需由外部提供電源；
[0024](2)本實用新型全部采用單元模塊化設計，便于后續(xù)使用、維護和檢修；
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