CN101774355A - 太阳能供电的轨道交通系统 - Google Patents

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Abstract

太阳能供电轨道交通系统由太阳能板、安装架、供电轨、和供车辆运行的轨道及装有集电器可由电机驱动的轨道车辆或公路车辆组成，其特征在于：太阳能板和供电轨通过安装架安装在轨道上方或两侧；线路上运行的车辆由集电器与供电轨接触，为车载电机提供电力驱动车辆；可满足300km以上的高速轨道车辆运行。太阳能区间供电系统由多个连续但互不相连的独立供电区间组成，不仅可为轨道车辆提供电力，还可为装有集电器可由电机驱动的汽车提供电力，解决了纯电动汽车蓄电池安装空间大，自重增加多续驶里程短的缺点，使纯电动汽车和双模式车辆可以得到广泛大规模应用，装有轻型钢轮的汽车在钢轨线路上运行可节能百分之四十至百分之七十以上节能环保。

Description

太阳能供电的轨道交通系统
技术领域
本发明涉及一种轨道交通系统，具体说是涉及由太阳能电池板直接供电的轨道交通系统。
背景技术
目前的太阳能板主要采取直接安装在交通车辆上，驱动车辆前进，由于目前太阳能板(电池)的转化效率还较低，单位面积产生的电量较小，加之车辆上可供安装太阳能板的面积有限，所以只能满足轻型车辆试验性的运行，无法实现真正意义上的载人载物运行。
发明内容
本发明提供一种通过安装架在轨道系统沿线的上方或两侧的空间，大规模安装太阳能板，并分段将太阳能板产生的电力直接输送到区间内线路的供电轨上，运行在区间内轨道上的车辆，通过集电器由供电轨上获取电力，由车载电机驱动车辆运行。
太阳能供电的轨道交通系统由太阳能板、安装架、供电轨、和供车辆运行的轨道及安装有集电器可以由电机驱动的轨道车辆或公路车辆组成，其特征在于：所述的太阳能板通过安装架安装在轨道的上方或侧面，供电轨安装在安装架的一侧或上方，或铺设在路基或路面上；线路上运行的车辆由集电器与供电轨接触，为车载电机提供电力；
所述的轨道线路供电系统由一个或多个连续，但互不相连的独立供电区间组成；
所述的独立供电区间由太阳能板和供电轨组成，或由太阳能板和供电轨及路面轨道组成；所述的独立供电区间内的太阳能电池的正负两极分别与位于安装架上的两条供电轨相连，或正极或负极分别与供电轨和路面轨道相连。
所述的公路车辆中心线上安装有至少一个两侧都带有导向轮缘的钢轮，钢轮运行在铺设在路面的单轨上，车辆由运行在单轨上的钢轮导向，由运行在路面上橡胶驱动轮驱动。
所述的只安装一个钢轮的公路车辆，钢轮安装在车辆下方前端的中心线上，钢轮运行在铺设在路面的单轨上，车辆由运行单轨上的前钢轮导向，由运行在路面上的橡胶驱动轮驱动。
所述的公路车辆上同时装有橡胶轮和至少一对带有导向轮缘的钢轮；所述的只安装一对钢轮的车辆，钢轮安装在车辆下方的前端，或安装在橡胶轮前轮的一侧，车辆由运行在铺设于路面上的轨道上的前钢轮导向，由运行在路面上橡胶驱动轮驱动。
所述的供公路车辆运行的单轨钢轨轨面中线上设有导向槽，同时公路车辆上安装的钢轮踏面中间设导向轮缘，导向轮缘插入运行在钢轨导向槽中为车辆导向，导向轮缘两侧的钢轮踏面运行在轨槽两侧的钢轨轨面上；所述的轨道线路的进入端，钢轨导向槽的前端开口呈喇叭状，向两侧扩展。
所述公路车辆上的集电器通过伸缩装置或收折装置安装在汽车一侧或上方或下方或前端或后端的集电器仓内，集电器仓仓口上设可开闭的密封仓盖；车辆通过集电器获取供电轨上的电力为车辆供电。
所述的轨道为单轨的线路前端设小段进路轨，进路轨后端可转动的安装在单轨前端或前端路面上；进路轨通过前方或两侧设置的位置传感器，探测汽车钢轮的横向位置，由伺服装置带动控制进路轨前端横移对正钢轮，使钢轮顺利进入钢轨；所述的小段进路轨的前端呈尖角状，或设有导向槽的小段进路轨的前端开口呈喇叭状，向两侧扩展。
由于通过钢轮和轨道运行的车辆，其单位能耗和驱动功率不到公路车辆的十分之一，由轨道系统上方或两侧大规模安装的太阳能板，分段对区域内运行的轨道车辆进行集中直接供电，完全可以满足轨道车辆的电力需求，克服了目前太阳能板(电池)的转化效率较低，单位面积产生的电量较小，运行中的车辆上可供安装太阳能板的面积有限等缺点，使太阳能发电技术可以迅速在轨道交通领域得到广泛大规模的普及应用。特别是安装在轨道线路上的太阳能电池板不占用土地，节约资源，绿色环保。
同时，由太阳能板供电的轨道系统，不仅可以为轨道车辆提供电力，还可以为安装有集电器，可以由电机驱动的汽车提供电力，解决了目前纯电动汽车，蓄电池安装空间大，自重增加多，续驶里程短的缺点，使纯电动汽车和双模式车辆可以得到广泛大规模的普及应用。
另外，汽车上的轻型钢轮所需安装位置空间小，重量轻，无需升降装置或压力装置，可以直接固定安装在车辆下方；与传统的升降钢轮相比，安装空间大幅降低，安装费用大幅下降；并且钢轨的铺设对路面的要求低，简单方便，铺设成本可以下降百分之四十以上。汽车在钢轨线路上运行时可节能百分之四十至百分之七十以上，特别是可以大大增加由电池供电的环保汽车的续驶里程，节能环保。
由于采用了太阳能独立区间直接供电，使轨道交通供电系统大大简化，成本大幅降低。
附图说明
图1为车辆在线路中的运行示意图。
图1-1为图1的侧视图。
图2为太阳能电池板的立体安装示意图。
图3为集电器仓设置在汽车(公路车辆)一侧的示意图。
图3-1为带有集电器和钢轮的公路车辆在由太阳能板供电的轨道线路中运行的示意图。
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
参见图1，图中所示，太阳能板1通过安装架6安装在轨道线路4上方，运行在轨道线路上的轨道车辆5由其上方的集电器2与安装架上安装的供电轨3接触，为车辆供电。轨道线路采用区域分段独立供电，也就是在一定的长度区间范围内，太阳能电池通过供电轨直接向车辆供电；按照目前一般的太阳能电池，每平方米面积可产生0.2kw的功率计算，轨道上方铺设宽度为3m的太阳能板，每1km线路区间上方的3000平方米面积的太阳能电池板可产生600kw的电力，按照轨道车辆每小时120km速度，每1t重量需要3kw的驱动功率计算，在光照充足的条件下，每km供电区间产生的电力，理论上完全可以满足重量为200t的轨道车辆以每小时120km的速度运行。
按照高速列车每小时300km的速度，每1t重量需要17～18kw的驱动功率计算，在光照充足的条件下，每km供电区间可以满足重量为30t的轨道车辆以每小时300km以上的速度运行。如果将供电区间长度定为10km，则区间内太阳能电池可产生6000kw的电力，可以充分满足时速300km重量为300t的高速轨道车辆运行。
如果在轨道线路的一侧同时设置太阳能电池板，还可以大幅增加独立供电区间内的供电功率。
在光照充足太阳能电池产生的电量富裕的条件下，独立供电区间产生的多余电力可以储存在与区间独立供电系统相连的蓄电池中，或者为车载蓄电池充电。在光照不足太阳能电池产生的电量较小的条件下，与区间独立供电系统相连的蓄电池，可以将其储存的电力重新返回供电区间，由供电轨通过集电器提供给车辆，驱动车辆运行。同时，车载蓄电池也可以在区间供电不足的条件下，驱动车辆运行。
应用中，路面钢轨可以作为供电系统的地线；或供电轨上同时设火线和地线即同时设正负两极，集电器上也同时设正负极两个部分，与供电轨上的正负极同时接触，形成回路，为车辆供电。
应用中，在光照条件较差的地区，也可以附设辅助供电线路，需要时由电网对线路进行供电。
实施例2
参见图3，图中所示，在纯电动车或双模式汽车7的一侧设集电器仓10，集电器11通过伸缩装置或收折装置安装在集电器仓内，当车辆进入轨道系统，钢轮8在钢轨4上运行时，由自动控制装置打开集电器仓的密封仓盖，集电器通过伸缩装置或收折装置由集电器仓中伸出，与安装在安装架一侧的供电轨接触，为车辆供电，驱动车辆中的驱动电机，通过仍然与路面接触的橡胶驱动轮使车辆运行。图中所示，当钢轮进入钢轨运行时，橡胶前轮9脱离路面。
应用中，钢轮可以固定安装在橡胶轮轮毂的一侧，或安装在车辆底盘上。车辆底盘的前后两端可以同时安装钢轮，或仅在底盘前端安装钢轮。车辆由钢轮承担大部分车辆重量，通过仍然与钢轨两侧路面接触的橡胶驱动轮驱动，车辆由钢轮导向在轨道线路上运行。
应用中，可以在车辆纵向中轴线上安装一个或多个钢轮，钢轮位于车辆中轴线的前端或前后两端。同时路面铺设单轨线路，供钢轮运行。应用中，位于中轴线上的钢轮可以是两侧都带有导向轮缘的钢轮，也可以是导向轮缘位于钢轮踏面中间的钢轮。两侧都带有导向轮缘的钢轮，通过两侧的导向轮缘与钢轨两侧的接触，为车辆运行导向。导向轮缘位于钢轮踏面中线上的钢轮，通过导向轮缘插入钢轨中间的轨槽中为车辆导向，同时导向轮缘两侧的钢轮踏面运行在轨槽两侧的钢轨轨面上。
应用中，在轨道线路的进入端，钢轨前端导向槽的开口呈喇叭状，向两侧扩展，以方便导向轮缘进入轨槽运行。
应用中，轨道为单轨的线路前端可以设小段进路轨，进路轨的后端可转动的安装在单轨前端或单轨前端路面上；进路轨通过其前方或两侧设置的位置传感器，主动探测汽车钢轮的横向位置，由伺服装置(转辙器)带动进路轨前端横移，使其对正钢轮，从而使钢轮顺利进入钢轨运行。
和实施例1相同，应用中，路面钢轨可以作为供电系统的地线；或供电轨上同时设火线和地线即同时设正负两极，集电器上也同时设正负极两个部分，与供电轨上的正负极同时接触，形成回路，为车辆供电。

Claims (7)

1.太阳能供电的轨道交通系统，由太阳能板、安装架、供电轨、和供车辆运行的轨道及安装有集电器可以由电机驱动的轨道车辆或公路车辆组成，其特征在于：所述的太阳能板通过安装架安装在轨道的上方或侧面，供电轨安装在安装架的一侧或上方，或铺设在路基或路面上；线路上运行的车辆由集电器与供电轨接触，为车载电机提供电力；
所述的轨道线路供电系统由一个或多个连续，但互不相连的独立供电区间组成；
所述的独立供电区间由太阳能板和供电轨组成，或由太阳能板和供电轨及路面轨道组成；所述的独立供电区间内的太阳能电池的正负两极分别与位于安装架上的两条供电轨相连，或正极或负极分别与供电轨和路面轨道相连。
2.根据权利要求1中所述的太阳能供电的轨道交通系统，其特征在于：所述的公路车辆中心线上安装有至少一个两侧都带有导向轮缘的钢轮，钢轮运行在铺设在路面的单轨上，车辆由运行在单轨上的钢轮导向，由运行在路面上橡胶驱动轮驱动。
3.根据权利要求1中所述的太阳能供电的轨道交通系统，其特征在于：所述的只安装一个钢轮的公路车辆，钢轮安装在车辆下方前端的中心线上，钢轮运行在铺设在路面的单轨上，车辆由运行单轨上的前钢轮导向，由运行在路面上的橡胶驱动轮驱动。
4.根据权利要求1中所述的太阳能供电的轨道交通系统，其特征在于：所述的公路车辆上同时装有橡胶轮和至少一对带有导向轮缘的钢轮；所述的只安装一对钢轮的车辆，钢轮安装在车辆下方的前端，或安装在橡胶轮前轮的一侧，车辆由运行在铺设于路面上的轨道上的前钢轮导向，由运行在路面上橡胶驱动轮驱动。
5.根据权利要求1中所述的太阳能供的电轨道交通系统，其特征在于：所述的供公路车辆运行的单轨钢轨轨面中线上设有导向槽，同时公路车辆上安装的钢轮踏面中间设导向轮缘，导向轮缘插入运行在导向槽中为车辆导向；所述的钢轨导向槽的前端开口呈喇叭状，向两侧扩展。
6.根据权利要求1中所述的太阳能供电的轨道交通系统，其特征在于：所述公路车辆上的集电器通过伸缩装置或收折装置安装在汽车一侧或上方或下方或前端或后端的集电器仓内，集电器仓仓口上设可开闭的密封仓盖；车辆通过集电器获取供电轨上的电力，为车辆供电。
7.根据权利要求1中所述的太阳能供电的轨道交通系统，其特征在于：所述的轨道为单轨的线路前端设小段进路轨，进路轨后端可转动的安装在单轨前端或前端路面上；进路轨通过前方或两侧设置的位置传感器，探测汽车钢轮的横向位置，由伺服装置带动控制进路轨前端横移对正钢轮，使钢轮顺利进入钢轨；所述的小段进路轨的前端呈尖角状，或设有导向槽的小段进路轨的前端开口呈喇叭状，向两侧扩展。
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