一种适用于公路运输的移动充电智轨系统的制作方法

    专利查询2026-05-18  8


    本发明涉及电气化公路,具体涉及一种适用于公路运输的移动充电智轨系统。


    背景技术:

    1、现有的公路运输中,普遍采用柴油重卡或电动重卡,但是,柴油重卡和电动重卡的运输费用高,且柴油重卡所产生的污染也较多。

    2、为此,很多运输只能采用电气化铁路技术进行运输。电气化铁路技术是用电力机车作为牵引动力的铁路,电气化机车上不设发动机,其电力由铁路电力供应系统提供,该系统由充电整流所和接触网构成。来自高压输电线路的高压电经充电整流所降压整流后,送至铁路架空接触网,电气机车通过滑线弓受电,牵引机车行驶。供电制式也为直流制。

    3、电气化铁路牵引供电部分是在铁路沿线建设若干个牵引变电站,有电力系统双电源供电,经牵引变压器降压后通过牵引弓向机车供电,机车受电后行驶在架空导线和钢轨之间。牵引变电站是供电系统的重要节点,主要是将电力系统中的三相高压电变化成适合电力机车使用的单相交流电。

    4、交通是能源消纳的重要领域,其对社会能源结构的调整和节能减排具有重要的影响和带动作用。在陆路交通方面,轨道交通的电气化发展方向相对清晰,而公路货运尚处于研究中。


    技术实现思路

    1、为了解决上述现有技术中存在的问题和不足,本发明提出了一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,可以将道路运输从依赖化石燃料转为可再生能源,污染少,且运输成本低。

    2、为了实现上述发明目的,本发明的技术方案具体如下:

    3、一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其包括沿着公路间隔设置的多个充电整流所、沿着公路上方架设的接触网和在公路上行驶的车辆;所述车辆的上方设有受电弓且所述车辆内设有由动力蓄电池、触网dc-dc或ac-dc转换器、牵引逆变器和永磁同步交流电机构成的车辆能量关系系统;其中,

    4、所述充电整流所将来自高压输电线的高压直流电或高压交流电降压后给所述接触网供电;

    5、所述受电弓与所接触网接触以将所述接触网上的直流电或者交流电供应到所述触网dc-dc或ac-dc转换器;

    6、所述触网dc-dc或ac-dc转换器将所述接触网上的直流电降压或交流电降压整流为直流电后供应到所述牵引逆变器;

    7、所述牵引逆变器将再次降压后的直流电转换成交流电以供应给所述永磁同步交流电机以及动力蓄电池;

    8、所述永磁同步交流电机驱动所述车辆前进。

    9、作为本发明优选地,所述接触网上的电流为1500v的直流电。

    10、作为本发明优选地,所述接触网上的电流为2kv的交流电。

    11、作为本发明优选地,所述接触网采用单边供电或双边供电。

    12、作为本发明优选地,所述车辆为重型卡车,包括柴油车、天然气车和动力电池车辆。

    13、在本发明中,对于公路上行驶的移动充电智轨车辆:

    14、车辆采用受电弓+动力蓄电池的混合动力方案,具备接触网供电和蓄电池供电两种工作模式,车辆上配备受电弓、触网dc-dc转换器或ac-dc转换器、牵引逆变器、永磁同步交流电机以及动力蓄电池。并且,整体具有受电弓智能控制、能量管理、高压绝缘监测、系统故障检测等功能,实现整车接触网和蓄电池双能源的平稳切换和功率的稳定输出。

    15、进一步地,在本发明中,对于受电弓的设计:

    16、受电弓是电气化公路运输系统的核心装置,本发明受电弓设计时速为90km/h,位于车辆顶部,从接触网取流,经柔性电缆传递至触网dc-dc转换器或ac-dc转换器,为车辆行驶提供能量。受电弓的升降由电动推杆、弹簧以及弓臂等铰接机构组成的升降结构控制,电动推杆的电源由车辆提供。受电弓通过控制指令进行升弓或降弓,使得与上方的接触网接触或脱离,并且在车辆偏离线路时,可以自动调整受电弓姿态,还能自动匀速降弓,安全可靠。

    17、本发明受电弓自带监控系统,实现自适应接触网智能化控制功能。受电弓的智能控制具体如下:

    18、1.驾驶员控制

    19、1.1.在有人驾驶模式,驾驶员通过视频、车道线和标识线判断车辆处于可升弓范围按下升弓控制按键,控制模块采集到升弓信号,判断车辆满足接触网充电条件,发送升弓指令,dc-dc变流柜接收到升弓指令,判断自身条件满足发送升弓指令,受电弓接收到dc-dc变流柜的升弓指令控制升弓。

    20、1.2.在即将变道脱离接触网路段或需要变道时,驾驶员进行手动按下降弓按键,控制模块采集到降弓信号,控制降低dc-dc变流柜输出功率,dc-dc接收到控制模块降弓指令且检测到输出功率小于阀值,发送降弓指令,受电弓接收到dc-dc变流柜的降弓指令控制降弓。

    21、1.3.驾驶员控制模式,受电弓处于升弓状态,自动驾驶系统检测判断车辆偏离车道中心超过阀值时,发送车道偏离指令给控制单元,控制单元发送降弓命令。

    22、1.4.当车辆紧急转向时,控制单元通过判断转向开关信号及eps发送方向盘目标角度发送降弓命令。

    23、2.自动驾驶模式自动识别控制

    24、2.1在自动驾驶模式,自动驾驶系统识别车辆位置为接触网路段,结合道路环境及路标,控制车辆行驶到接触网下方可连接接触网位置,发送升弓指令,控制模块采集到升弓指令,判断车辆满足接触网充电条件,发送升弓指令,dc-dc变流柜接收到升弓指令,判断自身条件满足发送升弓指令,受电弓接收到dc-dc变流柜的升弓指令控制升弓。

    25、2.2在自动驾驶模式,受电弓处于升弓状态,自动驾驶系统识别车辆位置及路况,在即将脱离接触网路段或需要变道或紧急转向,自动驾驶系统发送降弓指令,控制模块采集到降弓信号,控制降低dc-dc交流柜输出功率,发送降弓指令,dc-dc接收到控制模块降弓指令且检测到输出功率小于阀值,发送降弓指令,受电弓接收到dc-dc变流柜的降弓指令控制降弓。

    26、3.受电弓自保护控制

    27、3.1.受电弓自带行程开关,升弓后实时检测受电弓位置,当检测到升弓高度超出最大高度阈值时,能够自动降弓保护。

    28、3.2.受电弓自带行程开关,升弓后实时检测受电弓位置,受电弓检测到弓网横向偏差达到设定阈值时,能够自动降弓保护。

    29、4.移动充电智轨车辆保护控制

    30、车辆控制单元实时检测车辆状态,dc-dc变流柜实时检测自身状态,当有指定的故障时,主动发送降弓指令控制降弓。

    31、本发明受电弓所实现的功能,主要有以下几个:

    32、(1)电能传输功能

    33、电气化公路双极受电弓具备稳定的电能传输功能,可根据接触网触线的高度,上下调整升弓高度,具备从线网获取电源,传输给整车系统进行供电。

    34、(2)监控功能

    35、电气化公路双极受电弓配置一个摄像机,用于实时监控受电弓与接触网工作状态。

    36、(3)通讯功能

    37、移动充电智轨公路双极受电弓具备can通讯功能,通信负载电阻可配置,能够接受整车控制器的指令并向整车控制器反馈自身系统的运行状态,具备输入、输出参数、保护阀值参数等的标定。

    38、(4)自动降弓保护功能

    39、双极受电弓检测到升弓高度超出最大高度阈值时,能够自动降弓保护。

    40、双极受电弓检测到弓网横向偏差达到设定阈值时,能够自动降弓保护

    41、进一步地,在本发明中,控制单元通过通讯信号与dc-dc转换器完成数据交换,控制dc-dc变流柜的启停机,dc-dc变流柜对输入的1500v直流电压实现降压,为牵引逆变器供电,同时为动力蓄电池充电。dc-dc变流柜通过与控制单元的信息交互控制输出功率以满足牵引负载和蓄电池负载的功率。

    42、对于本发明dc-dc变流柜的功能,具体如下:

    43、(1)隔离变换功能

    44、高压隔离变换:将线网直流电压隔离变换成满足电驱动系统需求的输入电压,并控制调节能量的输入;

    45、(2)低压隔离变换:将整车低压平台电压隔离变换成满足该部件低压电源输入;

    46、(3)恒功率输出功能

    47、在输入电压范围内,能以输出恒功率方式输出能量输出限压保护;

    48、在输入电压范围内,当输出端电池电压大于输出限压阀值,可以自动保护停机,防止电池过充;

    49、(4)其他保护功能

    50、包括母线过流保护、反接保护、母线电压欠压保护、母线电压过压保护、超温保护、模块故障保护、通信故障保护和短路保护等;

    51、(5)can通信功能

    52、通过can实时上传电压、电流、温度及状态,支持软硬件版本号识别,支持故障诊断端口与can通信端口复用;

    53、(6)防倒灌功能

    54、输出侧设计成单向输出功能,防止在制动发电工况下,电流倒流dc-dc;

    55、(7)输入输出滤波功能

    56、输入输出端具备滤波功能,带输出接触器;

    57、(8)前端绝缘监测功能

    58、具备dc输入对dc壳体绝缘监测状态监控。

    59、进一步地,在本发明中,动力蓄电池用于存储和提供电能,在车辆降弓未连接接触网时,动力蓄电池可为车辆提供动力来源,车辆升弓连接接触网时,接触网为车辆提供动力的同时可为动力蓄电池充电。

    60、进一步地,对于本发明的充电整流所,本发明采用箱式充电整流所,箱式结构整体尺寸较小,占用土地面积较少,与土建充电整流所相比,可减少约1/3的土地占用。箱式充电整流所所有设备可以在出厂前一次安装、调试合格,现场安装仅需进行箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验等简单工作。并且由于普遍采用了全密封型设备和新型35kv环网柜等新设备,延长了维护周期,有的甚至达到了免维护水平,节省了运行维护成本。

    61、进一步地,本发明对充电整流所进行了改进,具体有以下内容:

    62、1.正线(主线路)充电整流所

    63、主接线

    64、35kv侧采用单母线接线。

    65、35kv进、出线回路分别通过断路器接于35kv母线。

    66、设置一套24脉波牵引整流机组,通过断路器接于35kv母线;设置一台配电变压器,通过断路器分别接于35kv母线。

    67、dc1500v侧采用单母线接线。

    68、设置1回dc1500v进线,接于整流器正极;dc1500v进线开关采用直流快速断路器。在整流器负极与dc1500v负母线之间设置电动隔离开关。

    69、设置4回dc1500v馈线,分别向左、右方向的上、下行接触网供电。

    70、配电变压器0.4kv侧直接接于交流屏进线,交流屏0.4kv侧采用单母线接线。

    71、交流屏一回馈线引至直流屏,直流屏采用单母线接线。

    72、35kv母线设置一组电压互感器,用于电压测量和继电保护。

    73、35kv母线设置一组避雷器,用于过电压保护。

    74、dc1500v正、负母线之间,以及正、负母线对地之间分别设置一台避雷器用于过电压保护。

    75、2.充电整流所运行方式

    76、2.1正常运行方式

    77、35kv进线电源、35kv母线、配电变压器、牵引整流机组运行,承担该所供电范围内的牵引负荷和动力照明全部负荷。

    78、2.2非正常运行方式

    79、当配电变压器解列时,该所供电范围内的动力照明一、二级负荷由ups电源供电。

    80、当正线任意一座充电整流所解列时,故障充电整流所退出,车辆通过储能设备通过无电区段。

    81、3.继电保护和自动装置

    82、充电整流所继电保护和自动装置的配置相互协调配合,以适应不同的运行方式,并满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

    83、35kv进、出线:光纤纵联差动保护、零序电流保护。

    84、牵引整流机组:电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护、整流变压器内部保护(温度保护)、整流器内部保护(二极管保护、过电压保护)。

    85、牵引直流设备设置一套框架泄漏保护,安装于负极柜内。

    86、配电变压器:电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护、配电变压器内部保护(变压器温度保护)。

    87、dc1500v进线开关:逆流保护。

    88、dc1500v馈线:大电流脱扣保护、电流速断保护、过电流保护、di/dt+δi保护、低电压保护。

    89、dc1500v馈线断路器设置带有故障性质判断的自动重合闸装置/功能。

    90、4.充电整流所用电系统

    91、4.1交流所用电系统

    92、每座充电整流所设置一套交流所用电系统,向充电整流所的交流所用电负荷提供电源。

    93、充电整流所交流所用电系统采用单母线接线,从充电整流所配电变压器低压侧引入一回独立可靠的0.4kv电源,作为充电整流所的交流所用电系统的进线电源。

    94、4.2直流所用电系统

    95、每座充电整流所的直流所设置一套dc220v高频开关电源装置,向充电整流所设备的控制、操作、继电保护及信号等提供电源。

    96、充电整流所的直流所用电系统由充电整流所的交流所用电系统引入电源,馈出母线采用单母线接线,输出电压dc 220v。

    97、设置一组阀控式免维护铅酸蓄电池,其容量保证事故停电2h,充电整流所内经常性负荷、冲击负荷的放电容量及事故放电末期最大冲击负荷容量的要求。

    98、5.充电整流所综合自动化系统

    99、每座充电整流所设置一套综合自动化系统,实现其供电范围内保护、控制、监视、闭锁、联锁、联动、电流、电压、功率测量、电能计量、远程通信等功能。

    100、充电整流所均按无人值班设计。

    101、6.配电变压器容量设置方案

    102、根据本发明动力照明负荷分布情况,各充电整流所配电变压器容量按照100kva设置。

    103、进一步地,关于本发明的接触网,有如下要求:

    104、本发明车辆采用直流架空接触网或/和交流架空接触网供电,在架设有接触网的道路上,电气化货运车通过受电弓取流提供行车动力;电气化货运车内部携带动力蓄电池,在未架设接触网的道路上行驶时,通过内部携带的能源提供动力。

    105、本发明的接触网满足电气化货运车辆正线最高运行速度90km/h的运营要求,且具有良好的弓网关系。接触网沿公路设置上行线与下行线,接触线敷设在电气化货运车行车道的正上方。车辆进出接触网断口需停车降弓、停车升弓。全线接触网采用简单链型悬挂。

    106、进一步地,本发明隔离开关的设置:

    107、充电整流所dc1500v馈电通过电动隔离开关上网。

    108、接触网隔离开关均采用户外型隔离开关。

    109、电动隔离开关均纳入电力监控系统控制。

    110、进一步地,关于本发明的电力监控系统,本发明的移动充电智轨公路设置一套电力监控系统,对本发明各充电整流所、牵引网等主要供电设施的运行状态进行实时监视、控制、数据采集及处理,并具有故障诊断、在线修改等功能。

    111、本发明电力监控系统构成:

    112、电力监控系统由设置在调度中心的电力调度系统、设置在各充电整流所的充电整流所综合自动化系统、以及用于数据传输的通信通道三大部分组成。下面将对电力监控系统各个组成部分做进一步地的解释说明。

    113、1、电力调度系统:

    114、电力调度系统以局域网络为架构,设置通信及应用服务器、历史服务器、配置服务器、调度员工作站、工程师工作站、大屏幕显示设备、ups电源等设备。局域网络采用双以太网构成,主要监控设备按冗余原则配置。网络节点按功能和地域分布。

    115、通信及应用服务器完成系统数据库、通信接口的管理;调度员工作站完成调度员的日常控制、监视和调度管理以及现场数据的归档、统计、报表、检索、维修计划等内容。通信及应用服务器、调度员工作站设备采用双重配置,互为热备。工程师工作站用于生成、修改和管理系统实时数据库、历史数据库及用户画面,定义、修改系统运行参数和维护、开发系统程序等。

    116、2、充电整流所综合自动化系统

    117、充电整流所综合自动化系统采用分层分布式、集中与分散相结合的结构形式,内部通信网络采用现场总线或工业以太网方式进行组网通信。

    118、充电整流所综合自动化系统由设置在充电整流所控制信号屏内的主控管理单元、各个开关柜内的微机保护测控单元等智能电子装置(ied)和所内通信网络等组成,完成充电整流所供电设备的控制、监视及运行数据的测量。

    119、充电整流所综合自动化系统与电力调度系统之间通过通信系统提供的以太网数据传输通道进行数据通信。以太网接口及传输通道采用主、备冗余配置,可以实现故障情况下主、备用通道自动及手动切换。

    120、充电整流所各间隔层设备采用保护测控一体化装置,安装在设备层各开关柜内,完成相应的继电保护和现场设备运行的监控功能。设备均需具备网络通信功能,以及自诊断、自恢复和故障报警功能。

    121、充电整流所其它智能设备,如直流屏管理单元等均支持现场网络通讯。

    122、3、数据传输通道

    123、电力调度系统与各充电整流所综合自动化系统、供电复示系统之间的数据传输通道,由通信系统统一配置,满足电力监控系统对数据传输的要求。通信通道采用冗余以太网通道,主、备通道具有自动和手动切换两种方式。

    124、本发明电力监控系统主要功能如下:

    125、遥控功能:控制命令的发布、控制条件的检查等。

    126、遥信功能:开关位置、当地/远方操作信息、充电整流所事故和报警等信号。

    127、遥测功能:现场数据(电流、电压、功率、电度)的采集和工程量值转换,越限检查。

    128、继电保护功能:供电线路、设备的继电保护。

    129、数据传输功能:支持继电保护设备保护定值的远方查阅及切换,故障录波数据的远方查阅。

    130、报警处理功能:报警条件的设定、报警的发布和确认等。

    131、数据处理及统计报表功能:实时数据、历史数据的收集,实时及历史曲线的显示,历史统计资料的存储,历史统计报表的生成、打印等。

    132、用户画面功能:接线图、曲线、图表等。

    133、自检、维护和扩展功能。

    134、安全管理功能:个人帐户的建立、操作权限检查、操作区域划分、操作过程记录等。

    135、系统组态功能:完成网络节点、路径、报警、安全等参数的设置。

    136、在线检测功能:包括在线自诊断和故障检测。

    137、时钟同步功能:通过软件,实现电力监控系统的时钟同步。

    138、培训功能等。

    139、进一步地,关于本发明的智轨道路:

    140、1、本发明的智轨道路采用标识线模拟轨道,标识线在道路上形成虚拟轨道。虚拟轨道标识线参照图9所示,采用反光型白色道路标识进行标记。

    141、2、为满足智能驾驶数据高速传输要求,每公里架设一个5g基站。

    142、进一步地,在本发明中,所示车辆具有全路段自动驾驶功能,具体如下:

    143、传感器技术:配备高精度的传感器,如激光雷达、毫米波雷达、摄像头等,实现对周围环境的准确感知。

    144、计算平台:具备强大的计算能力,能够快速处理传感器数据、路况信息等,并作出准确的预测、规划与决策。

    145、车辆控制技术:具备高效、精准的车辆控制能力,包括加速、减速、转向等操作。自动驾驶系统能够准确给整车下发驱动扭矩指令和加速度指令(行车状态)、减速度指令(制动状态)、转向角度及转向角度限制指令(转向系统允许工作状态)和停车使能及释放指令和故障状态下发送预定义的处理模式指令(报警、限功率和停车)等。

    146、自动驾驶系统:具备自主导航、自动避障、自动规划路线,能够自动跟车、自主变道、保证安全情况下自主超车,到达目的地自动泊车等功能,并能适应不同的路况和场景。

    147、其他辅助接口设备:车载数据终端、车载hmi数据显示屏、实现单车智能驾驶的前提下兼容obu功能可拓展(能够准确和rsu进行信息对接)、试用于测试员手动控制的手柄(含车端接受器,支持can协议,内容包含但不限于模拟油门百分比指令、刹车百分比指令、换挡指令、转向角度指令、车身姿态指令、紧急停车指令等)。

    148、数据管理:主要包括车辆信息(车辆状态、挡位信息、车速、故障等级及故障码等)、动力总成(动力电池soc、电机实际扭矩及转速等)信息、线控系统信息(电子驻车系统epb、线控转向系统eps、电子刹车系统ebs)和其他电子系统信息。

    149、对于道路场景上可能出现的常见障碍物和交通标志、其他车辆或交通参与者能有效识别并避让障碍物或者采取相应的动作,例如:其他卡车,社会车辆,警示灯,行人,信号灯,石块,标线,施工场景,支持测试路线上ab点自动过磅(起点和终点)等。对于不能识别的障碍物提供有效的安全措施避免事故。

    150、自动泊车:车辆到达试运行道路终点,能够自动根据停车位标识识别停车位,并自动泊车入位;在测试路线上面的特定点位可以识别并自动泊车。

    151、自动跟车:能够自动识别前车,并进行自动跟车;能够根据前车的速度和距离进行自动加减速。

    152、自动超车:

    153、能够自动识别前车,在前车速度明显缓慢的情况下,在保证安全的条件下,按照熟练驾驶员的驾驶行为进行自动超车。

    154、自动变道:能够自动识别车道,并在必要时根据交通情况,在保证安全的条件下进行自动变道以提升车辆运行效率。

    155、支持自动过磅:在路线的起点和终点,识别过磅标志,自动行驶至过磅区域完成自动过磅。

    156、v2x支持:可以支持与v2x设备(obu、rsu等)的通信和相关数据传输。

    157、ota:提供ota在线升级远程更新软件版本的功能。

    158、车辆监控与报警:对自动驾驶车辆的状态和常见指标提供实时监控和异常报警,并给整车下发预先定义的故障等级和故障码信息。

    159、本发明车辆自动驾驶技术架构如图22所示,其中包括:

    160、云端系统:智能调度,多车协调,远程驾驶;

    161、定位系统:部署高精地图到车端,通过环境的匹配和高精地图对比实时求解出当前位置;

    162、感知系统:采用多重感知技术识别周边环境中的各类交通参与者及运动信息;

    163、规控系统:结合起始点和终点规划出最优的行驶路径,通过车辆控制准确完成车辆的行驶路线。

    164、本发明车辆自动行驶与变道主逻辑如图22所示,其中包括:

    165、高精定位:车辆行驶过程中,利用高精度地图,使用多激光雷达、摄像头、gnss、imu、轮式里程计、v2x等数据实现高精度、多冗余的绝对定位;使用视觉感知、imu、轮式里程计等数据实现道路内、车道内相对位置定位;使用多激光雷达、高精度imu、轮式里程计、v2x、rtk等数据实现无卫星信号等特殊场景内的安全定位。

    166、融合感知:感知传感器由激光雷达、摄像头、超声波雷达构成,结合深度学习与传统方法,多传感器融合确保卡车感知的可靠性和安全冗余。车辆通过激光雷达来进行周边环境探测;配合车辆侧向补盲激光雷达、毫米波雷达以及遍布车辆四周的超声波雷达和感知相机来进行盲区探测,实现厘米级的感知精度,感知周围交通环境、交通信号灯、交通标志、其他交通参与者等,并通过预测算法预测其他交通参与者下一步的移动路线。

    167、路径规划:使用分层状态机的结构,首先会根据目标位置结合高精地图全局规划出一条最优路线作为主行道,当主行道拥堵时会尝试进行绕障或者变道,具体会根据相应的评估函数进行选择,主要考虑安全,轨迹平滑度等方面,例如前方车辆低速行驶,有安全的相邻车道可以选择就会进行变道。如果不安全则会进行跟车。

    168、跟车或变道的车辆控制:基于高精地图、规划的路线、本车位置、感知的周围环境和其他交通参与者状态,跟车的实现主要基于前方障碍物的预测轨迹所形成的s-t空间进行速度曲线的优化,会在保证安全距离的情况下尽量保证平稳舒适以及达到具有冗余的期望距离。最终会生成一条带有速度方向等信息的轨迹出来,交由控制器去跟踪,控制器会基于车辆运动学模型进行预测控制,输出速度或加速度,前轮转角,刹车压力等信息通过can协议等发给底盘执行。

    169、输出控制指令控制车辆:自动驾驶控制指令控制底盘执行机构完成驾驶动作如图21。

    170、进一步地,关于本发明的v2x路端设备:

    171、在道路上方布设供电接触网,接触网给无人驾驶重卡供电行驶,沿线供电接触网架设杆件(以下简称设杆件)供v2x设备架设。道路感知设备主要包括摄像机、雷达,mec等设备,设备的取电将另外通过市政交流电取电,网络回传采用物联网卡的方式,也可使用有线网络回传。

    172、智能网联道路基础设施提供终端的感知能力、c-v2x通信能力和边缘计算功能,具体功能描述如下:

    173、摄像机感知系统:通过安装在路段、路口的高清摄像机,完成对区域原始视频的采集,并将码流数据实时传输给边缘计算系统。

    174、雷达感知系统:雷达感知设备安装在路侧,作为感知摄像机的有效补充,具备目标检测、目标类型识别、车流量统计、车速检测、目标状态跟踪、车队长度检测等能力。雷达感知系统将监测到的目标的点云数据实时传输给边缘计算系统。

    175、c-v2x通信系统:可为车辆提供lte-v、4g融合网络服务,实现信息车路双向的快速传递,并提供时钟校准信息。

    176、边缘计算系统:边缘计算系统实现传感器采集的环境数据解析、融合及v2x报文编辑,包含采集传感、计算决策、通信汇聚、状态检测模块。本发明典型路口/路段设备部署可参考下表1所示:

    177、表1典型路口/路段设备部署

    178、

    179、部署在路侧的智能路侧rsu设备和其他感知设备,就近接入附近现有设备配电箱进行取电。采用原有道路配电箱供电。路口设备部署可参照图16-18所示,安装设备及设备箱采用万向节及抱箍安装于路口立杆上,设备保护接地和杆体防雷接地共同合用一个接地体的联合接地方式。接地线与设备及接地排连接时必须加装铜接线端子,并必须压(焊)接牢固。

    180、路口各个立杆部署的设备通过网线、光纤等方式连接起来,形成路口组网如图17所示。在有信号机的路口,信号机内部空间满足mec安装空间和供电需求时,优先将mec设备放置在信号机柜内,如不满足部署落地机柜,并将落地机柜部署在距离信号机柜相邻点位,方便与信号机对接互通如图18所示。

    181、各个抱杆箱通过网线汇聚到落地机柜的汇聚交换机。由于网线受传输距离限制,距离落地机柜较远的抱杆箱,需要通过光纤的方式接入。汇聚交换机通过光纤回传到数据中心机房内。

    182、进一步地,本发明的车辆还具有以下结构和功能:

    183、车辆具备车道偏离预警(ldw)、自动紧急制动(aeb)、前方碰撞预警(fcw)、车辆居中保持辅助(lck)等功能。

    184、车辆底盘配置电子线控转向系统、电子线控制动系统。

    185、车辆满足白晴天、白阴天及夜晚(具有一定的光照条件)识别虚拟轨道的能力。

    186、车辆配置前视摄像头具备视频数据错误检测和防led闪烁功能,至少1920*1080分辨率,可输出数字高清lvds信号输出,内部采用dc/dc电源芯片,可接收宽范围电压输入。

    187、车辆配置前向毫米波雷达,至少有两路can 2.0b接口,分别为can0和can1,其中一路支持休眠和唤醒,车辆同时还配置侧向毫米波雷达。

    188、车辆配置激光雷达对车辆前向的障碍物目标点云扫描,实现对障碍物的识别。

    189、进一步地,本发明还设置有防雷与接地系统,具体如下:

    190、(1)充电整流所35kv侧设置避雷器;

    191、(2)充电整流所dc1500v正、负母线之间,以及正、负母线对地之间分别设置一台避雷器用于过电压保护;

    192、(3)接触网每隔约200m设置避雷器;

    193、(4)充电整流所馈线上网隔离开关处设置避雷器;

    194、(5)车辆内设置与供电系统相适应的过电压保护措施;

    195、(6)每座充电整流所下方均设置接地网,接地电阻≤4ω。

    196、本发明的有益效果:

    197、1、运营成本低:由于电力比汽油/柴油更便宜,因此本发明的运行成本更低。据测算,考虑能耗成本,再加上车载受电弓等设备改造的综合成本,本发明的运输成本比普通柴油车低32%。

    198、2、绿色低碳:本发明不仅可以提高电动车辆的使用效率,还可以大大降低污染物排放,有助于环保。

    199、3、智能驾驶:本发明可以通过全局路径规划和路口信息标记确定运行路线,利用图像识别、电子地图、激光检测、卫星导航等多维感知手段,对路标进行分离、检测、识别,进行数据拟合,感知虚拟轨迹线,从而推动自动驾驶系统的发展,降低事故发生概率。

    200、4、减少谐波:本方案从供电端到接触网端中间部分采用多端直流抑波输电系统,能大大的降低谐波干扰。

    201、5、后台管理系统:本发明设置一套后台管理系统,对系统中的各充电整流所、牵引网等主要供电设施的运行状态进行实时监视、控制、数据采集及处理,实现对供电系统设备运行的自动化调度管理。


    技术特征:

    1.一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述智轨系统包括沿着公路(1)间隔设置的多个充电整流所(2)、沿着公路(1)上方架设的接触网(3)和在公路(1)上行驶的车辆(4);所述车辆(4)的上方设有受电弓(5)且所述车辆(4)内设有与受电弓连接的车辆能量管理系统;公路的车道上设置有虚拟轨道,虚拟轨道采用标识线模拟轨道。

    2.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述虚拟轨道布设于两侧公路的外侧车道上。

    3.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述车辆能量管理系统包括动力蓄电池(6)、触网dc-dc或ac-dc转换器、逆变器和永磁同步交流电机。

    4.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述车辆(4)配置前视摄像头、前向毫米波雷达、侧向毫米波雷达以及激光雷达。

    5.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述接触网(3)包括直流接触网和交流接触网。

    6.根据权利要求1所示的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述受电弓(5)设置有行程开关。

    7.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述接触网(3)上的电流为1500v的直流电或22kv的交流电。

    8.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述接触网(3)采用单边供电或双边供电。

    9.根据权利要求1所述的一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,其特征在于,所述车辆(4)为重型卡车或公共汽车。


    技术总结
    本发明涉及电气化公路技术领域,公开了一种适用于公路运输的移动充电智轨系统,本发明的智轨系统包括沿着公路间隔设置的多个充电整流所、沿着公路上方架设的接触网和在公路上行驶的车辆;所述车辆的上方设有受电弓且所述车辆内设有与受电弓连接的车辆能量管理系统;所述公路设置有虚拟轨道,虚拟轨道采用标识线模拟轨道。采用本发明的智轨系统进行公路运输,运行成本更低,并且还可以大大降低污染物排放,有助于环保。&选择说明书附图1为摘要附图。

    技术研发人员:奥凤廷,奥博,赵磊,高鹏,倪逗,张舵,王军,刘争乐,邬浩然,杨伟涛,张頔,杨蕾
    受保护的技术使用者:内蒙古蒙泰集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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