随着我国经济的快速增长和科技创新能力的提升,铁路货运车辆逐步向重载、快捷、安全、智能及信息化方向转型升级。为解决铁路货运车辆日益突出的运行安全问题,以及未来实施货运列车信息化管理的要求,采用智能监控设备对货运车辆实时监测与控制是大势所趋。然而铁路货运车辆与客运列车运用维护体制不同,货车车厢基本未安装供电装置,而且车厢在运输中频繁拆挂、重新编组,导致铁路货运车辆缺乏监控,适用于铁路货车的供电技术一直是当前亟待解决的问题。因此,本文提出了关于铁路货运车辆供电装置的总体设计方案。首先本文对国内外铁路货车供电装置的相关技术发展现状进行分析和总结,对现有铁路货车及客运列车的供电方式展开论证,对各种系统的工作原理、组成架构和功能分析等方面进行详细描述。综合对比各种供电方案,确定了车轴轴端供电和风力供电的双系统模式,再结合蓄电池储能系统实现可持续供电。然后规划双系统供电装置总体设计方案,重点对车轴供电与风力供电两种模式展开方案设计,先详细描述了轴端发电机的改进方案和新型设计方法,再分析风能采集发电装置中风力机的设计架构和最大风能利用率、最佳功率曲线,然后对锂离子电池储能系统、供电装置控制系统架构与程序流程图进行分析。此外针对双系统供电装置的硬件电路展开设计,采用STM32F103单片机作为主控制器,详细设计了整流电路、Buck电路、稳压电路、逆变电路、检测电路、耗能负载控制电路的结构图以及供电装置提供电能的等效电路图。最后对风力供电装置机械系统和整体系统建立Simulink仿真模型,设置相应模拟数值进行仿真测试,利用制作的车轴供电实物模型和风力供电实物模型进行实验分析,得到在不同转速、不同风速状况下供电装置输出的电能质量。仿真与实验结果表明,双系统供电装置总体方案设计合理,达到了预期的设计目标。该装置可以相互独立地为铁路货车智能监控设备提供稳定电能,极大地提高了铁路货车的运行安全性能,促进了我国铁路货运的持续健康发展,在铁路供电领域具有非常广阔的应用前景。