一种铁路车辆供电系统

技术领域

本申请涉及车辆运输技术领域，具体而言，涉及一种铁路车辆供电系统。

背景技术

目前在利用铁路车辆运输需要冷藏的物品时(比如海运冷链易腐蚀食品)，通常需要将物品置于冷藏集装箱中，通过设置于拖车骨架上的供电设备为冷藏集装箱中的制冷机组供电使得冷藏集装箱保持低温以防止物品变质。但置于拖车骨架上的供电装置一般以一带多的形式工作，即一台供电设备为车组中多个冷藏集装箱供电，这样会产生如下问题，第一，在运输少量物品时会造成能量浪费；第二，采用人工值守供电设备以确保其正常工作会产生较高成本。基于此，如何降低铁路车辆供电系统的运营成本是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的实施例提供了一种铁路车辆供电系统，能为冷藏集装箱智能化制冷，在一定程度上能降低供电系统的运营成本，同时提高供电系统的可靠性。

具体的，本申请的技术方案如下：

本申请提供了一种铁路车辆供电系统，所述供电系统包括：制冷机组，所述制冷机组用于为铁路车辆的冷藏集装箱提供冷量；供电装置，所述供电装置设置于所述冷藏集装箱上，与所述制冷机组连接，用于为所述制冷机组提供电量；本地控制单元，所述本地控制单元与所述制冷机组通过CAN总线连接，与所述供电装置通过RS485总线连接，用于控制所述制冷机组和所述供电装置按照预设的工作模式运行，所述工作模式包括循环工作模式和连续工作模式。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括温度检测单元，所述温度检测单元与所述本地控制单元连接，用于检测所述冷藏集装箱内的温度。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述本地控制单元还用于设置所述工作模式的运行参数，所述运行参数包括所述制冷机组的目标制冷温度、回差温度、制冷时长、待机时长，以及所述供电装置的启动时间、供电时长、待机时长、停机时间。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括数据采集单元，所述数据采集单元与所述本地控制单元连接，用于采集所述供电装置的运行数据。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述运行数据包括压力数据、温度数据、转速数据、频率数据、油量数据、电压数据、以及电流数据，所述数据采集单元包括：油压传感器，所述油压传感器用于采集所述供电装置油箱的压力数据；温度传感器，所述温度传感器用于采集所述供电装置散热回路中冷却液的温度数据；转速传感器，所述转速传感器用于采集所述供电装置发电机的转速数据；频率传感器，所述频率传感器用于采集所述供电装置发电机的频率数据；油位传感器，所述油位传感器用于采集所述供电装置油箱的油量数据；电压传感器，所述电压传感器用于采集所述供电装置产生的电压数据；电流传感器，所述电流传感器用于采集所述供电装置产生的电流数据。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述本地控制单元还用于当监测到所述数据采集单元传输的运行数据存在异常时，控制所述制冷机组和所述供电装置停止运行。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括启动故障识别单元，所述启动故障识别单元与所述本地控制单元连接，用于当所述供电装置在预设次数内未被启动时，生成启动故障信号。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述本地控制单元还用于当所述制冷机组或所述供电装置处于维修状态时，禁止启动所述制冷机组和所述供电装置。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括定位单元，所述定位单元与所述本地控制单元连接，用于采集所述铁路车辆的位置信息。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括远程控制单元，所述远程控制单元与所述本地控制单元通过无线通讯连接，用于远程控制所述制冷机组和所述供电装置按照预设的工作模式运行。

本申请提供的铁路车辆供电系统包括用于为铁路车辆的冷藏集装箱提供冷量的制冷机组；设置于所述冷藏集装箱上，与所述制冷机组连接，用于为所述制冷机组提供电量的供电装置；与所述制冷机组通过CAN总线连接，与所述供电装置通过RS485总线连接，用于控制所述制冷机组和所述供电装置按照预设的工作模式运行的本地控制单元，所述工作模式包括循环工作模式和连续工作模式。首先，由于将供电系统的供电装置设置于冷藏集装箱上，能实现供电装置以一对一的形式工作，即一台供电装置为一组制冷机组供电，进而能实现小批量运输冷藏物品时避免能量浪费；其次，在供电系统中设置本地控制单元，能根据实际情况自动化控制供电装置和制冷机组的工作模式，无需人工连接供电装置与制冷机组，能避免供电装置在运输过程中不间断工作造成的能量浪费，进而能降低铁路车辆供电系统的运营成本；最后，由于本地控制单元能实时监测供电装置在运行过程中的运行参数，使得相关用户能及时发现和处理供电装置的故障情况，提高了供电系统的可靠性。

附图说明

图1示出了本申请的铁路车辆供电系统的架构示意简图。

附图标记说明如下：

100—远程控制单元，              200—本地控制单元，

300—制冷机组，                  400—供电装置，

500—定位单元，                  600—启动故障识别单元，

700—温度检测单元，              800—数据采集单元。

具体实施方式

体现本申请特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本申请能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供了一种铁路车辆供电系统，为了使本领域技术人员更好的理解本方案提出的铁路车辆供电系统，下面将结合图1进行具体说明。

参见图1，示出了本申请的铁路车辆供电系统的架构示意简图。

如图1所示，铁路车辆供电系统包括制冷机组300，供电装置400，以及本地控制单元200。

其中，制冷机组300用于为铁路车辆的冷藏集装箱提供冷量；供电装置400设置于所述冷藏集装箱上，与所述制冷机组300连接，用于为所述制冷机组300提供电量。

需要说明的是，所述供电装置400设置于所述冷藏集装箱上，一般是外挂于冷藏集装箱端部，安装位置一般离地面3米左右。

还需要说明的是，供电装置400在接收到启动指令后开始启动，在启动成功后会经历一定时长(比如30s)的怠速运行工况后进入正常运行工况，开始正常供电，在正常供电之后制冷机组300开始工作，当供电装置400接收到停机指令之后，供电装置400也会经历一定时长(比如30s)的怠速运行工况后停止工作，同时制冷机组300停止工作。可见，在本申请中无需人工每次将供电装置400的电线电缆与制冷机组300连接，消除了人工在高处操作的完全隐患。

继续参见图1，其中，本地控制单元200与所述制冷机组300通过CAN总线连接，与所述供电装置400通过RS485总线连接，用于控制所述制冷机组300和所述供电装置400按照预设的工作模式运行，所述工作模式包括循环工作模式和连续工作模式。

在一些实施方式中，本申请的供电系统还包括远程控制单元100，所述远程控制单元100与所述本地控制单元200通过无线通讯连接，用于远程控制所述制冷机组300和所述供电装置400按照预设的工作模式运行。可以理解，所述远程控制单元100可以是设置于运维中心的监控平台，也可以是手机客户端，具体的本申请不做限定；所述无线通讯连接可以是通过4G、5G、北斗、GPS等方式连接。

需要说明的是，对制冷机组300和供电装置400的控制既可以通过本地控制单元200也可以通过远程控制单元100控制(即远程控制单元下发指令至本地控制单元，本地控制单元执行远程控制单元下发的指令)，当然，所述远程控制单元100与本地控制单元200连接，除了可以控制制冷机组300和供电装置400的工作模式，还可以与所述本地控制单元200之间共享数据信息，即本地控制单元200所接收的数据信息都会传输至远程控制单元100，以便于相关用户对供电系统进行远程监控。

还需要说明的是，所述远程控制单元100和所述本地控制单元200还可以在制冷机组和供电装置在运行中下发待机或停机命令。

在一些实施方式中，本申请的供电系统还包括温度检测单元700，所述温度检测单元700与所述本地控制单元200连接，用于检测所述冷藏集装箱内的温度。所述温度检测单元700可以是温度传感器。

在一些实施方式中，所述本地控制单元200还用于设置所述工作模式的运行参数，所述运行参数包括所述制冷机组300的目标制冷温度、回差温度、制冷时长、待机时长，以及所述供电装置400的启动时间、供电时长、待机时长、停机时间。可以理解，针对供电装置和制冷机组不同的工作模式，可以在本地控制单元200或远程控制单元100中设置不同的运行参数。

需要说明的是，本申请提出的制冷机组300和供电装置400的循环工作模式包括两种循环工作模式。

第一种循环工作模式，供电装置运行第一预设供电时长之后进入待机，在经历第一预设待机时长之后再开启运行，供电装置以此方式重复执行直至停机。相对应的，制冷机组也是在运行第一预设制冷时长之后进入待机，在经历第一预设待机时长之后再开启运行，制冷机组以此方式与供电装置同步重复执行直至停机。

如果按照第一种循环工作模式运行，则运行参数的设定可以有多种设置方式，示例性的，在一种实施方式中，可以在本地控制单元中设置供电装置的启动时间、第一预设供电时长、第一预设待机时长以及停机时间等运行参数。在另一种实施方式中，可以在本地控制单元中设置第一预设供电时长、第一预设待机时长等运行参数，即在设置第一种循环工作模式之后立即启动供电装置，在一定时长之后人工下发供电装置的停机指令，则无需设置供电装置的启动时间和停机时间。当然，也可以根据具体的应用场景，在需要控制制冷机组和供电装置按照第一种循环工作模式运行时设置具体的运行参数，本申请在此不做限定。

第二种循环工作模式，通过冷藏集装箱内当前的温度数据(即通过温度检测单元700检测的温度数据)确定供电装置的启动时间，即监测到冷藏集装箱内的温度不达标时(即当前温度高于目标制冷温度时)开始启动供电装置，当监测到冷藏集装箱内的温度达到目标制冷温度时，供电装置停止运行进入待机状态，当监测到冷藏集装箱内的温度高于目标制冷温度+回差温度时，供电装置再次开启运行，制冷机组和供电装置以此方式重复执行，直至停机。

示例性的，可以设置制冷机组的目标制冷温度为-15℃，回差温度为3℃，如果通过温度检测单元700检测到冷藏集装箱当前的温度为-10℃，则立即开启供电装置，相应的制冷机组也开始工作，当制冷机组工作到一定时间之后检测到冷藏集装箱的温度到达了-15℃，则此时供电装置进入待机，相对应的制冷机组也停止工作；当检测到冷藏集装箱内的温度为-12℃(即-15℃+3℃)时，再次启动供电装置，以此方式循环直至供电装置停机。

可以理解，如果按照第二种循环工作模式运行，则运行参数的设定可以是设置制冷机组的目标制冷温度、回差温度等；也可以是设置制冷机组的目标制冷温度、回差温度、供电装置的停机时间等。

还需要说明的是，本申请提出的制冷机组和供电装置的连续工作模式是指供电装置持续工作，不根据制冷机组的任何状态改变而待机，直至工作至预设的停机时间，或者本地控制单元下发停机指令才停止工作。

在本实施例中，通过设计并控制供电装置400和制冷机组300按照不同的工作模式进行运行，能增强不同品牌制冷机组的适用性，比如有些品牌的制冷机组只能连续工作，则可以按照连续工作模式进行运行。可以理解，如果控制供电装置400和制冷机组300按照第二种循环工作模式进行运行，能大大提高供电装置400的利用率，即降低供电装置400中燃油的消耗，使得减少冷藏物品的运输成本及运输环境污染。

继续参见图1，本申请提出的供电系统还包括数据采集单元800，所述数据采集单元800与所述本地控制单元200连接，用于采集所述供电装置400的运行数据。

其中，所述运行数据包括压力数据、温度数据、转速数据、频率数据、油量数据、电压数据、以及电流数据，所述数据采集单元800包括：油压传感器，所述油压传感器用于采集所述供电装置油箱的压力数据；温度传感器，所述温度传感器用于采集所述供电装置散热回路中冷却液的温度数据；转速传感器，所述转速传感器用于采集所述供电装置发电机的转速数据；频率传感器，所述频率传感器用于采集所述供电装置发电机的频率数据；油位传感器，所述油位传感器用于采集所述供电装置油箱的油量数据；电压传感器，所述电压传感器用于采集所述供电装置产生的电压数据；电流传感器，所述电流传感器用于采集所述供电装置产生的电流数据。

在一些实施方式中，所述本地控制单元200还用于当监测到所述数据采集单元800传输的运行数据存在异常时，控制所述制冷机组300和所述供电装置400停止运行。需要说明的是，可以通过供电保护断路器控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当油压传感器监测的压力数据低于第一预设压力时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查；当油压传感器监测的压力数据低于第二预设压力(第二预设压力<第一预设压力)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，供电装置由发电机主体和散热装置组成，发电机主体中设置散热回路用于为发电机主体进行散热，当散热回路中冷却液的温度超过一定值时需要开启散热装置以对冷却液进行降温。因此当温度传感器采集的温度数据大于第一预设温度(比如60℃)时，则开启所述散热装置以对冷却液进行降温；当温度传感器采集的温度数据大于第二预设温度(比如105℃)时发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施实施方式中，当转速传感器采集的转速数据低于第一预设转速时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当转速传感器采集的转速数据低于第二预设转速(第二预设转速<第一预设转速)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当转速传感器采集的转速数据高于第三预设转速时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当转速传感器采集的转速数据高于第四预设转速(第三预设转速<第四预设转速)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施实施方式中，当频率传感器采集的频率数据低于第一预设频率时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当频率传感器采集的频率数据低于第二预设频率(第二预设频率<第一预设频率)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当频率传感器采集的频率数据高于第三预设频率时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当频率传感器采集的频率数据高于第四预设转速(第三预设频率<第四预设频率)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当油位传感器监测到供电装置在运行过程中，油箱的油量数据异常时发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。可以理解，当油量数据异常可能是油箱存在漏油的情况，此时供电装置400和制冷机组300停止运行能避免安全事故发生。

在一些实施方式中，当电压传感器采集的电压数据低于第一预设电压时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当电压传感器采集的电压数据低于第二预设电压(第二预设电压<第一预设电压)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当电压传感器采集的电压数据高于第三预设电压时则会发出预警信息至本地控制单元200以提醒相关用户进行检查，当电压传感器采集的电压数据高于第四预设电压(第三预设电压<第四预设电压)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，当电流传感器采集的电流数据高于第一预设电流时则会发出预警信息至本地控制单元以提醒相关用户进行检查，当电流传感器采集的电流数据高于第二预设电流(第一预设电流<第二预设电流)时则会发送故障信息至本地控制单元200(即本地控制单元监测到运行数据异常)，则本地控制单元200会控制制冷机组300和供电装置400停止运行。

在一些实施方式中，本申请的供电系统还包括启动故障识别单元600，所述启动故障识别单元600与所述本地控制单元200连接，用于当所述供电装置400在预设次数内未被启动时，生成启动故障信号。

示例性的，当供电装置400接收到开启指令后，首先会控制设置于供电装置400中的声光报警器工作10s以作为启机前的警示，当声光报警器工作完毕后，再启动供电装置，若启动失败则等待30s后再次启动，重复三次对供电装置400的启动操作仍旧未成功启动供电装置400，则生成启动故障信号，并传输至本地控制单元200以及时提醒相关用户对供电装置400进行检查。

在本申请中，供电系统中通过设计数据采集单元800，启动故障识别单元600等，能实时监测供电装置400在运行过程中的运行数据，并能及时提醒相关用户对出现的运行故障进行处理，能避免安全事故的发生，能保证供电系统的安全运行，进而增强供电系统的可靠性。

在一些实施方式中，本申请本地控制单元200还用于当所述制冷机组300或所述供电装置400处于维修状态时，禁止启动所述制冷机组300和所述供电装置400。

可以理解，当维修人员在对制冷机组300或供电装置400进行维修时，可以通过维修按钮将当前正在维修的状态传输至本地控制单元200，则当本地控制单元接收到对供电装置400和制冷机组300的任何启动均禁止执行，能提高维修安全性。

在一些实施方式中，本申请的供电系统还包括定位单元500，所述定位单元500与所述本地控制单元200连接，用于采集所述铁路车辆的位置信息。

具体的，可以通过GPS+北斗双系统来定位铁路车辆的位置。可以理解，通过采集铁路车辆的位置信息，可以通过无线通讯将位置信息传输至远程控制单元100，便于用户实时了解铁路车辆对冷藏物品的运输情况。

在一些实施方式中，还可以在本地控制单元200中设置远程模式和本地模式。远程模式即如果当本地控制单元200接收到远程控制单元100下发的执行指令(包括工作模式以及运行参数设置等)时，本地控制单元200无需进行判断直接按照远程控制单元100下发的执行指令对供电装置400和制冷机组300进行控制。本地模式即如果当本地控制单元200接收到远程控制单元100下发的执行指令(包括工作模式以及运行参数设置等)时，本地控制单元200则按照在本地控制单元200设置的工作模式及运行参数设置等控制供电装置400和制冷机组300进行运行。

需要说明的是，本地控制单元200中设置的远程模式和本地模式可以在供电设置400和制冷机组300运行过程进行切换，且在切换过程中供电装置400和制冷机组300不停止运行。示例性的，供电装置400和制冷机组300刚开始是在远程模式下按照远程控制单元下发的执行指令运行的，在运行过程中远程模式被切换为了本地模式，则供电装置400和制冷机组300将按照在本地控制单元中设置的相关工作模式及运行参数来运行。

在本实施例中，通过在本地控制单元200中设置远程模式和本地模式能更为便捷的控制供电系统，即当相关用户在制冷机组和供电装置运行过程中发现当前的工作模式不适合，可以随时根据实际情况切换当前的工作模式。

在本申请的一些实施例所提供的技术方案中，铁路车辆供电系统包括包括用于为铁路车辆的冷藏集装箱提供冷量的制冷机组300；设置于所述冷藏集装箱上，与所述制冷机组300连接，用于为所述制冷机组提供电量的供电装置400；与所述制冷机组300通过CAN总线连接，与所述供电装置400通过RS485总线连接，用于控制所述制冷机组300和所述供电装置400按照预设的工作模式运行的本地控制单元200，所述工作模式包括循环工作模式和连续工作模式。首先，由于将供电系统的供电装置400设置于冷藏集装箱上，能实现供电装置400以一对一的形式工作，即一台供电装置400为一组制冷机组300供电，进而能实现小批量运输冷藏物品时避免能量浪费；其次，在供电系统中设置本地控制单元200，能根据实际情况自动化控制供电装置400和制冷机组300的工作模式，无需人工连接供电装置400与制冷机组300，能避免供电装置400在运输过程中不间断工作造成的能量浪费，进而能降低铁路车辆供电系统的运营成本；最后，由于本地控制单元200能实时监测供电装置400在运行过程中的运行参数，使得相关用户能及时发现和处理供电装置400的故障情况，提高了供电系统的可靠性。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离申请的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。