CN102089176A - 集电弓装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆(13)的集电弓装置，包括至少一个集电弓(1)和一个断路器模块(2)，所述断路器模块具有经由一个第一端与集电弓(1)电连接的断路刀(4)。为了使提供驱动能量所需要的空间减至最小，本发明建议，设有至少一个驱动装置(15)，经由所述驱动装置能用相同的驱动能量类型来驱动集电弓(1)和断路器模块(2)的断路刀(4)。本发明还涉及一种具有相应的集电弓装置的轨道车辆(13)。

Description

集电弓装置

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的集电弓装置，包括至少一个集电弓和一个断路器模块，所述断路器模块具有经由第一端与集电弓电连接的断路刀。本发明还涉及一种具有这种集电弓装置的轨道车辆。

背景技术

集电弓用作从导电的滑接馈电线或架空线向车辆、典型地轨道车辆或无轨电车的电气装置传递电能。架空线常常用几千伏特的工作电压工作，在有轨电车中有时用几百伏特的工作电压工作。这样的架空线电压(其通常是高电压)在运行时被集电弓分接并且从该集电弓传向轨道车辆的不同的构件，它们以高电压运行。对此可以看作轨道车辆的驱动装置，但也看作构件如总开关、变压器以及电流或电压互感器。集电弓在若干轨道车辆中不永久地与这些构件电连接，而经由断路器连接，所述断路器可以闭合和断开连接。断开的电连接是打开的电连接。断路器特别用于将轨道车辆的这些构件与集电弓并因此与高电压分离。

断路器也可以包括接地隔离开关的功能。在这种情况下不仅可以闭合和打开在两个极之间的电连接，而且也可以将所述两个极之一与外壳或接地电连接。由此可以将与该极电连接的构件(在这种情况下为集电弓)接地，这对于各个集电弓的运行的接地以及对于维护或修理工作的实施是必要的。断路器(如将其用于集电弓)通常包括导电的断路刀，其通过运动与极的触点处于接触或从该极的触点移开。不仅断路刀而且各触点优选由金属制成。因此按机械的方法实现电连接的打开和闭合。

可以闭合和打开断路器的电连接，在规定的时期可以处于高电压下。特别是它可以处在由集电弓分接的架空线电压下。将该高电压与轨道车辆的不设计用于高电压的装置的区域和人可以处于其中的区域隔离。由于为此需要的隔离距离，断路器常常处在轨道车辆的顶盖上。这在各种方面是成问题的：一方面总体上尽可能低的车辆是值得追求的，因为通过小的高度改善空气动力学并且例如可以驶过低的隧道或过道，其对于较高的车辆是不可以通过的。另一方面值得追求的是，在给定的车高时必须为车辆的内部空间提供该高度的尽可能大的部分而相反必须为顶盖结构设置尽可能小的部分，因为通过较大的内部空间特别为乘客加高提供的可用空间。此外，对顶盖的受影响的结构由于其流动不利的形状比在相应的提高的顶盖的情况下空气动力学处于更强的程度。

法国公开文献FR 028 65 973 A1描述一种集成在集电弓的底框架内的断路器及对地断路开关的功能性。它还包括电压表和过电压防护。

不过该现有技术具有缺点，一方面为了实施断路刀的开关运动和另一方面为了实施集电弓运动必须设置多个单独的用于不同的驱动能量类型的部件。断路器由于其在轨道车辆的顶盖上的位置本来就不应单独地用手来转换。因此必须设定为该运动提供需要的能量的可能性。但这需要附加的空间，其还为此结构决定地经常必须设置在顶盖上。

发明内容

因此本发明的目的是，进一步构成所述型式的集电弓装置，而将为提供驱动能量所需要的空间减至最小。

以上导出的和指出的目的在开头所述型式的集电弓装置中这样达到，即设有至少一个驱动装置，经由它能用相同的驱动能量类型来驱动集电弓和断路器模块的断路刀。特别是集电弓和断路刀对此可以具有共同的驱动装置。该驱动装置在按照本发明的意义上是一种构件或系统，其由提供的辅助能量(以下也称为驱动能量)引起集电弓或断路器模块的机械运动。用于产生辅助能量的装置是轨道车辆的构件。

由于必须使集电弓运动，以便或通过集电弓的上升建立与架空线的接触，或通过集电弓的下降中断该接触，为此本来必须串联用于相应的驱动能量类型的驱动装置。由于该驱动能量类型也用于断路器模块的断路刀，可以几乎完全节省在现有技术中为提供单独的驱动能量类型对于断路器模块所需要的空间。优选在这种情况下只还需要用于使用唯一的驱动能量类型的装置或只还需要唯一的驱动装置。由此总体上减小各部件在轨道车辆的顶盖上的体积和重量，由此也改善轨道车辆的空气动力学。

可能的驱动能量类型涉及例如液压的驱动能量、气动的驱动能量或电动的驱动能量。液压的驱动装置优选(但不是仅仅)具有水或油的压缩机、用于水或油的高压管道、水箱或油箱和/或缸系统。气动的驱动装置优选(但不是仅仅)具有空气压缩机、压缩空气管道、蓄气器或至少一个进气口和/或缸系统。电动的驱动装置可以特别具有电机、电池和/或蓄电池。

例如可以由唯一的液压的驱动装置使不仅断路刀而且集电弓运动，或可以由两个不同的油压缩机包括分开的高压管道和缸系统使断路刀和集电弓运动，它们使用两个相同的油箱并从而尽管如此仍使用相同的驱动能量类型。相应地，在只使用气动的或电动的驱动能量类型时同样适用。

在本发明的目的上，车辆可以涉及轨道车辆如例如高速列车或有轨电车。不过也可以涉及其他的车辆，其从架空线取得电流，例如涉及无轨电车。集电弓可以涉及剪式集电弓或单桅杆集电弓。集电弓优选具有包括滑接件的弓形件，借其建立与架空线的接触。

固定集电弓的底框架可以通过绝缘体与车辆顶盖隔离，或绝缘体可以处在集电弓的连杆中。断路器模块是具有断路器的构件。断路器模块可以只包括一个断路器，但它也可以包括一个断路器和其他的构件。断路器模块可以处在相同的底框架如集电弓上。断路器具有至少两个极，在所述两个极之间通过断路刀的机械运动可以闭合或打开电连接。断路刀的材料可以涉及金属。

按照本发明的集电弓装置的实施形式设定，断路刀与集电弓经由连接元件相连接，从而可以自动地与断路刀的运动一起发生集电弓的工作运动。这特别意味着，集电弓的上升引起断路器模块的闭合而相反集电弓的下降引起断路器模块的打开。对此优选在集电弓在上升过程中经由带有滑接件的弓形件接触架空线之前断路器模块闭合。相应地，对此在其下降过程中优选只在集电弓以在弓形件上的滑接件不再接触架空线以后断路器模块才打开。如上所述说明在空间上的强制分级。或者也可设想在时间上的强制分级，例如这样，断路刀的运动经由定时继电器延时起动集电弓的驱动装置。此外可设想在逻辑上的分级，例如这样，首先断路刀的运动脱接集电弓的驱动装置或运动。

如果集电弓下降，则它不再与架空线接触并且因此不再供应架空线电压。在这种状况下，轨道车辆的高电压部件也可以不再供应架空线电压，因此通过断路刀的运动将断路器模块导入打开的状态，可以断开其与集电弓的电连接。在这种情况下也可以附加将集电弓接地，以便确保它处在外壳电位上。

如果另一方面集电弓上升，则其接触架空线并且因此通常供应架空线电压。如果在这种状态下拟将架空线电压供应给轨道车辆的高电压部件，则应该通过断路刀的运动将断路器模块导入闭合的状态，相应地闭合与集电弓的电连接。在这种状态下应该尽可能没有集电弓的接地。通过集电弓与断路刀之间的连接，防止断路刀在集电弓上升过程中接触接地的极。因此通过集电弓的位置确定断路刀的所需的位置。

集电弓与断路刀之间的连接可以由机械连接构成。如果集电弓上升，则借助于该机械连接使断路刀处于闭合的位置。如果集电弓下降，则借助于该机械连接，断路刀则返回到打开的或接地的位置。特别是该机械连接具有一种结构，它将集电弓的运动转变为断路刀的运动或反之。该结构可以具有单独的、特别是铰接支承的在集电弓与断路刀之间的连杆，但也可以具有在轨道车辆的顶盖上支承的杠杆系统，也可以通过一个或多个弹簧的使用实现集电弓与断路刀之间的连接。断路刀也可以直接地固定在集电弓上。

按照本发明的集电弓装置的另一实施形式设定，驱动装置连接于集电弓，因此该驱动装置直接使集电弓运动，相反地，断路刀经由集电弓与连接刀之间的连接被带动。

按照本发明的集电弓装置的再另一实施形式，驱动连接于断路刀。驱动装置因此直接使断路刀运动。相反地，集电弓经由断路刀与集电弓之间的连接被带动。

按照本发明的集电弓装置的另一实施形式，断路器模块至少部分地集成在集电弓中。例如只断路刀以其第一端的固定集成在集电弓中。断路器模块也可以完全集成在集电弓中。因此断路器模块可以构成集电弓的构件或模块。

也可设想，断路器模块至少部分地作为组件加装在集电弓上。例如可以只断路刀以其第一端的固定作为组件加装在集电弓上。断路器模块也可以完全作为组件加装在集电弓上。因此将断路器模块可以设置用于在集电弓上节省空间的加装或拆卸并具有规定的接口，用于接触和固定。

按照另一实施形式，断路器的断路刀能旋转地支承。断路刀的一端可运动地连接于第一极。通过回转运动，可以使断路刀的另一端与第二极处于机械接触，此时闭合电连接。反过来，可以同样通过断路刀的回转运动重新取消机械接触，借此中断电连接。

还可设想，断路器模块的断路刀能平移地支承。如已提到的，断路刀的一端可运动地连接于第一极。通过平移运动可以使断路刀的另一端与第二极处于机械接触，此时闭合电连接。反过来，可以同样通过断路刀的平移运动重新取消机械接触，借此中断电连接。断路刀还可以在其运动中不仅能旋转地而且能平移地支承，亦即这样支承，即：在其运动过程中实施由旋转和平移的组合。

按照再次另一实施形式，断路刀的第二端在断路器模块的闭合的状态下经由电触点连接于至少一个高电压部件。在断路器模块的闭合的状态下，断路刀的第二端与第二极处于机械接触并且与其电连接。按该实施形式，断路刀的第二端间接地经由该极可以连接于所述至少一个高电压部件。因此，所述至少一个高电压部件由此连接于从集电弓分接的架空线电压。

也可设想，该电触点处在支柱绝缘子、进线绝缘子、过电压放电器、电压互感器和/或电流互感器上。在这种情况下，断路刀的第二端连接于支柱绝缘子、进线绝缘子、过电压放电器、电压互感器和/或电流互感器。按照再另一实施形式，断路刀的第二端在断路器模块的打开的状态下电连接于轨道车辆的接地。在这种情况下作为断路器构件的构件存在第三级，向该第三极如同向第二极一样经由机械接触可以建立与断路刀的电连接。该第三极连接于轨道车辆的接地并且由此处在地电位上。在断路器模块打开时因此取消断路刀与第二极之间的连接并且建立在断路刀与第三极之间的连接。由于断路刀仍然连接于第一极，其又电连接于集电弓，由此接着，集电弓在该状态下同样接地。在断路器模块闭合时重新取消断路刀与第三极的连接并且建立在断路刀与第二极之间的连接。

还可设想，所述至少一个驱动装置是液压的或气动的驱动装置。这意味着，借助于油压或水压或借助于空气压力实现驱动。

也可设想，所述至少一个驱动装置是电动的驱动装置。这意味着，借助于电能来实现驱动。

按照另一实施形式，所述至少一个驱动装置具有至少一个弹簧，特别是复位弹簧。可以通过断路器模块的驱动或通过集电弓的驱动或间接通过集电弓的运动来张紧弹簧。在断路器模块闭合时，借助于驱动弹簧使断路刀运动。也可以通过气动的、液压的或电动的驱动装置实现断路器模块的闭合，此时在闭合过程中张紧复位弹簧。在断路器模块打开时则可以通过该复位弹簧使断路刀运动。

按照本发明的另一教导提供具有上述的集电弓装置的轨道车辆。

附图说明

现在具有大量按照本发明的集电弓装置的实施形式和进一步构成。对此一方面应该参阅权利要求1后置的诸权利要求，另一方面参阅实施例结合附图的描述。其中：

图1按照本发明的集电弓装置的第一实施例，

图2按照本发明的集电弓装置的第二实施例，

图3按照本发明的集电弓装置的第三实施例，以及

图4按照本发明的集电弓装置的第四实施例。

具体实施方式

图1示意示出轨道车辆13的集电弓装置的第一实施例，所述集电弓装置包括断路器模块2。用于与架空线的滑接馈电线接触导通的集电弓1固定在轨道车辆13的顶盖上，所述集电弓在这里构成为单桅杆集电弓，集电弓1包括具有滑接件14的弓形件，其中滑接件14在行驶过程中接触所述滑接馈电线并且从所述滑接馈电线接收电流。所述集电弓1为了与架空线接触可以升起并且为了中断与架空线的接触可以下降。这经由液压的驱动装置15来实现，它包括驱动机器11(在这种情况下为电动机)、液压管道10和液压缸系统9。液压缸系统9可以将由驱动机器11经由液压管道10供给的机械能转变为可以使集电弓1上升或下降的运动。集电弓1还经由连接电缆3与断路器模块2的第一极5电连接，而且这样，当集电弓1以在弓形件上的滑接件14与架空线接触导通时，断路器模块2的第一极同样与架空线电连接。

断路器模块2除第一极5之外还包括断路刀4，其可运动地与第一极5连接。断路刀4可以实施旋转的运动和也可以实施平移的运动。该运动同样通过液压缸系统9驱动。如果液压缸系统9也使集电弓1上升或下降，则优选总是自动地通过液压缸系统9实现断路刀4的运动。而且优选在集电弓1上升时闭合断路器模块，即：断路刀4这样地运动，使得其从集电弓的规定的提升高度起机械地接触第二极7。在集电弓1下降时又优选断开断路器模块2，即：断路刀4这样运动，使其不接触第二极7，而机械地接触第三极6。相应地经由液压管道10从驱动机器11中取得用于集电弓1的运动和用于断路刀4的运动的能量。

由断路器模块2包括的第二极7与高电压部件电连接，在这种情况下与轨道车辆的变压器8电连接。由断路器模块2包括的第三极6经由电连接线12与轨道车辆13的接地连接。

在断路器模块12的图1所示的闭合的状态下，断路刀4机械地接触所述极7。由于优选同时升起集电弓1并以弓形件的滑接件14与架空线接触导通，因此极7并从而变压器8也电连接于架空线的电压。

相反地，在断路器模块2(其未示出)的打开的状态下，或者断路刀4可以不接触所述两个极7或6，但或者断路刀4可以机械地接触所述极6。在断路器模块2的打开的状态下，在断路刀4接触所述极6的情况下，集电弓1间接地经由断路刀4与轨道车辆13的接地12连接。优选同时使集电弓1下降并因此从架空线上分离弓形件的滑接件14。这特别是对于在集电弓1上的或在弓形件的滑接件14上的维护或修理工作是值得推荐的。

图2示意地示出轨道车辆13的集电弓装置的第二实施例，所述集电弓装置包括断路器模块2。用于接触架空线的滑接馈电线的集电弓1在该实施例中也固定在轨道车辆13的顶盖上并且与第一实施例的集电弓1相应。集电弓1包括具有一滑接件14的弓形件并且为了接触架空线可以升起，并且为了中断与架空线的接触可以下降。这经由驱动装置15来实现，该驱动装置与集电弓1机械地连接。

断路器模块2除了第一极5外还包括断路刀4，其可运动地与第一极5连接。断路刀4可以实施旋转的运动和也可以实施平移的运动。通过使断路刀4这样地运动，即：将所述断路刀从集电弓1的规定的提升高度起与第二极7机械地接触导通，可以闭合断路器模块2。此外，通过使断路刀4这样运动，即：使断路刀不接触第二极7，而与第三极6机械地接触导通，可以断开断路器模块2。

集电弓1经由连接元件16(在这里是铰链杆)与断路器模块2的断路刀4机械地连接，而且这样集电弓1的上升引起断路刀4的运动，借其建立向第二极7的机械接触并由此闭合断路器模块2。此外连接元件16实现，集电弓1的下降引起断路刀4的运动，借其建立向第三极6的机械接触并由此断开断路器模块2。

集电弓1还与第一极5电连接。可以经由连接元件16实现该电连接，但其也可以按另一种方法来实现，例如经由在这里未示出的在集电弓1与第一极5之间的电缆。

由断路器模块2包括的第二极7与高电压部件电连接，在这种情况下，也与轨道车辆的变压器8电连接。由断路器模块2包括的第三极6经由电连接与轨道车辆13的接地12连接。

图3示意示出轨道车辆13的集电弓装置的第三实施例，所述集电弓装置包括断路器模块2。包括具有滑接件14的弓形件的集电弓1在其构造和功能方式上相应于借助图6描述的集电弓1。

包括第一极5、断路刀4、第二极7和第三极6的断路器模块2与图2中所示的断路器模块2相应。

经由驱动装置15实现断路刀4的运动，该驱动装置机械地连接于断路刀4。驱动装置15可以涉及液压的驱动装置、气动的驱动装置或电驱动装置。

集电弓1如在图2所示的第二实施例中经由连接元件16(在这里同样是铰链杆)机械地连接于断路器模块2的断路刀4，而且这样，断路刀4的运动(通过所述运动建立向第二极7的机械接触并由此闭合断路器模块2)引起集电弓1的上升。此外连接元件16实现，断路刀4的运动(通过所述运动建立向第三极6的机械接触并由此断开断路器模块2)引起集电弓1的下降。

如图2中所示的第二实施例，集电弓1与第二极5电连接并且由断路器模块2包括的第二极7与高电压部件电连接，亦即同样与轨道车辆的变压器8电连接，同样由断路器模块2包括的第三极6经由电连接与轨道车辆13的接地12连接。

图4示意示出轨道车辆13的集电弓装置包括断路器模块2的第四实施例。集电弓1具有包括一个滑接件14的弓形件。集电弓1可以经由与集电弓1机械连接的驱动装置15上升和下降。经由连接元件16将断路器模块2的断路刀4与集电弓1不仅机械地连接而且电连接。

断路器模块2除了断路刀4外还包括一个在断路刀4与连接元件16之间的连接点上的第一极5。不论何时集电弓1上升或下降，断路刀4实施运动。通过使断路刀4通过集电弓1的上升这样运动，即：使断路刀从集电弓1的规定的提升高度起机械地接触第二极7，可以闭合断路器模块2。通过使断路刀4通过集电弓1的下降这样运动，即：使断路刀不接触第二极7，而与第三极6机械地接触，还可以断开断路器模块2。

由断路器模块2包括的第二极7与高电压部件电连接，同样以轨道车辆的变压器8形式。由断路器模块2包括的第三极6经由电连接与轨道车辆13的接地12连接。

由于所述的集电弓1经常具有规定的运动范围用于在工作中补偿不同的滑接馈电线高度。有利的是，即使在相应的垂直的补偿运动过程中也确保与断路器模块2的电连接。

这在图4所示的装置中可以例如通过相应宽的接触区域、特别是相应宽的滑接部分，或通过弹性柔软的触点或电极达到。如果将与断路刀4的机械连接构造成使从到达规定的集电弓1的提升高度起实现在断路刀4与极7之间的接触，并且不再有断路刀4的其他的随动(位置改变)，则也可以达到相同的效果。在这种情况下集电弓1在其工作范围的预定的限度内可以自由地上下运动，而不使断路刀4运动。只当集电弓1低于规定的下面的位置时才必须重新开始断路刀4的随动，即向打开的方向的随动，该下面的位置应该稍低于允许的下面的工作位置。

为了到达下面的极6同样可以适用：在集电弓1到达其下降的终端位置之前，断路刀4在集电弓1下降时接触极6。通过设置宽的接触区域、弹性柔软的极6或断路刀4的在与极6开始接触之后被带动的端部，而且在保持接触压力下，可以将该接触一直保留到完全下降。

为确保与断路器模块2的电连接的上述各种技术可能性，即使在相应的垂直的补偿运动过程中也可以设置在图1和图2、部分地也在图3中所示的实施例中。不过在图3的实施例中驱动装置15作用到断路刀4上并因此只间接地经由连接元件16使集电弓1运动，因此在这种情况下断路刀4的在与相应的极开始接触之后被带动的一端的方案是没有意义的。

Claims (16)

1.用于轨道车辆(13)的集电弓装置，包括：

至少一个集电弓(1)，

断路器模块(2)，该断路器模块具有经由一个第一端与集电弓(1)电连接的断路刀(4)；

其特征在于，设有至少一个驱动装置(15)，经由所述驱动装置能够用相同的驱动能量类型来驱动集电弓(1)和断路器模块(2)的断路刀(4)。

2.按照权利要求1所述的集电弓装置，其特征在于，集电弓(1)和断路刀(4)具有一个共同的驱动装置(15)。

3.按照权利要求1或2所述的集电弓装置，其特征在于，断路器模块(2)的断路刀(4)经由连接元件(16)与集电弓(1)连接、优选机械地连接。

4.按照权利要求1至3之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)与集电弓(1)连接。

5.按照权利要求1至4之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)与断路刀(4)连接。

6.按照权利要求1至5之一项所述的集电弓装置，其特征在于，断路器模块(2)至少部分地集成在集电弓(1)中。

7.按照权利要求1至6之一项所述的集电弓装置，其特征在于，断路器模块(2)至少部分地作为组件加装在集电弓(1)上。

8.按照权利要求1至7之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述断路刀(4)能旋转地和/或能平移地支承。

9.按照权利要求1至8之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述断路刀(4)的一个第二端在断路器模块(2)的闭合的状态下经由电触点(7)与至少一个高电压部件(8)连接。

10.按照权利要求9所述的集电弓装置，其特征在于，电触点(7)处在支柱绝缘子、进线绝缘子、过电压放电器、电压互感器和/或电流互感器上。

11.按照权利要求1至10之一项所述的集电弓装置，其特征在于，断路刀(4)的一个第二端在断路器模块(2)的打开的状态下与轨道车辆(13)的接地(12)电连接。

12.按照权利要求1至11之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)是液压的驱动装置。

13.按照权利要求1至12之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)是气动的驱动装置。

14.按照权利要求1至13之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)是电动的驱动装置。

15.按照权利要求1至14之一项所述的集电弓装置，其特征在于，所述至少一个驱动装置(15)具有至少一个弹簧、特别是复位弹簧。

16.轨道车辆(13)，所述轨道车辆包括一种按照权利要求1至15之一项所述的集电弓装置。

Images