CN103879308A - 自绝缘模块化电力供应线路 - Google Patents

Abstract

一种用于交通工具的自绝缘电力供应线路，其中，容置在绝缘壳体（3）中的磁可吸收柔性带元件（7）顺序向多个彼此隔开并且在壳体（3）的外部的传导元件（10）提供电力供应。提供了适于在路面的绝缘状态不良的情况下测量工作中的传导元件（10）和与工作中的传导元件（10）相邻的传导元件之间流动的耗散电流（I_L）的检测器电路（30）。

Description

自绝缘模块化电力供应线路

技术领域

本发明涉及自绝缘模块化电力供应线路。

背景技术

专利EP-B-0761493描述了一种模块化电力供应线路，其中每个模块包括界定了在直线方向延伸的内部腔体、由绝缘材料制成的长形壳体。绝缘壳体在使用中适于嵌入路面中，其较高部分与所述路面平齐。内部腔体容置了设置有由铁磁材料制成的部分的柔性带元件，该柔性带元件适于与由沿着电力供应线路移动的交通工具（例如铁路交通工具）产生的磁场进行交互。

此外电力供应线路包括由壳体的较高部分承载的在直线方向上排列并且基本与路面平齐的多个平坦传导元件。

在没有磁引力的情况下，带元件贯穿模块的长度被布置为处于其基本上是直线而没有变形的空闲位置，并且传导元件没有通电和/或连接到负参考电位（接地）。在没有磁激活的情况下电力供应线路自动进入绝缘状态。

在有传过壳体的源自交通工具的磁引力的情况下，带元件受磁场影响的部分向上弯曲，大致变形成正弦波的形状；带元件的设置在激活位置中的所述升起部分在壳体内部的正电力供应线路与连接到正电力供应线路的至少一个传导元件之间产生电桥连接。布置在元件侧面的传导元件连接到参考电位（接地）。

交通工具相对于壳体的移动使带元件的升起部分沿着内部腔体移动，从而允许传导元件的连续电力供应。

电动交通工具设置有收集器装置，该收集器装置产生上述磁引力并且使在工作中的传导元件能够连接到为电动交通工具提供电力供应的电极。

上述自绝缘电力供应线路具有一系列的缺点，包括：

a）涉及确保平坦传导元件的安全以及因此上述绝缘的状态的维持的问题；

b）在受干扰的外部环境条件下使用线路，其会引起从在工作中的平坦传导元件扩散到路面上的表面耗散电流；

c）在发生故障或者线路崩溃的情况下传导元件的安全管理。

关于以上示出的b）点，在正常工作期间，上述类型的自绝缘线路由于多个原因不能在通电的传导元件与连接到参考电位的传导元件之间提供高水平的绝缘并且最重要的是不能随时间维持该高水平的绝缘，原因包括：

·其中传导元件顺序连接到正电力供应线路和接地线的上述线路的内在操作-为此在具有相反极性的传导元件之间的物理距离被限为能够向移动的交通工具连续供应电力；

·传导元件被定位并且安装在只有在一定的工作状态下才能保证足够的绝缘水平的路面上（完全干燥并完全干净的路面）。

在路面上有湿气、灰尘或水的情况下绝缘水平下降到非常低的值。

归因于所述不良的绝缘，在线路的几乎所有工作状态下都存在工作中的传导元件与连接到参考电位的传导元件之间流动的耗散电流。

与存在这种耗散电流相关的主要问题如下：

·耗散电流不能与由交通工具吸收的牵引电流相区别；

·在测量整个传输的电流时吸收了耗散电流；以及

·耗散电流会在路面上产生危险的电位。

专利WO98/36933描述了在专利EP-B-0761493中描述的类型的电力供应线路，其设置有由布置在空闲位置的带元件关闭并且由布置在激活位置的带元件开启的一系列传感器（开关）。尤其是传感器包括彼此电隔离并且由壳体承载的导电衬垫以及由带元件承载的互连装置，该互连装置适于提供用于布置在空闲位置的带元件的部分的导电衬垫之间的电桥连接。

根据文献WO98/36933末尾描述的变化，使用了适于测量导电衬垫与壳体的金属部分之间的阻抗的阻抗测量装置，以检测在低阻抗的情况下在壳体内部导电剂（例如水和蒸汽）的存在。

文献WO98/36933不是提供仅关于壳体内部的绝缘的指示，而不能提供壳体外部的耗散状态的任何指示。尤其是在文献WO98/36933末尾描述的解决方案不能检测当路面局部导电时从工作中的平坦传导元件扩散到路面上的表面耗散电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决已知线路的缺点的自绝缘电力供应线路。

通过本发明实现了前述目的，因为本发明涉及一种用于交通工具的自绝缘电力供应线路，其中，具有由铁磁材料制成的部分的柔性带元件被容置在由绝缘保护壳体制成的长形腔体中并且被配置成随着源自该绝缘壳体外部的磁引力在下述位置之间移动：处于空闲的变形的低位置，其中，该带元件在壳体内部的第一电力供应线路与所述壳体外部的属于沿着所述壳体相互隔开的多个传导元件中的至少一个传导元件之间提供桥连接；以及处于激活的变形的高位置，其中，该带元件的磁性吸引部分在壳体内部的第二电力供应线路与至少一个所述传导元件之间提供电桥接触以使得能够向传导元件供应用于交通工具的牵引的电力；交通工具沿着所述线路的移动移动所述壳体内部的所述带元件的变形部分，使得能够对传导元件连续供应电力；

所述绝缘线路包括在所述壳体外部并且从所述路面可到达的至少一个牵引电流返回电力供应线路，

其特征在于，该电力供应线路包括检测装置，所述检测装置适于检测第一电力供应线路中电流的存在以检测潜在的危险；此外所述检测装置适于测量随着在工作中的传导元件和与工作中的传导元件相邻的传导元件之间的路面上的电耗散而在第一电力供应线路（9-M）中流动的耗散电流（I_L）；所述检测装置适于区别以下二者：

a）当所述耗散电流存在但是低于阈值时的正常工作状态；以及

b）当所述耗散电流高于所述阈值时的真实风险状况。

附图说明

现在参考示出了本发明优选实施例的附图对本发明进行说明，其中：

图1在俯视图中以示意性方式示出了根据本发明而生产的电力供应线路；

图2在侧视图和纵截面中示出了图1的线路；

图3-a、图3-b和图3-c示出了根据在图2中示出的线路的平面A-A、平面B-B和平面C-C的三个截面。

具体实施方式

在附图中，附图标记1指示整个自绝缘电力供应线路。

电力供应线路1是已知类型的，例如在文献EP-B-0761493中描述的类型。

为此示意性地描述电力供应线路1。

具体地电力供应线路1包括彼此耦接的多个模块2（为了简化起见在图1中示出了两个模块）。每个模块包括由绝缘材料制成的界定出在直线方向D上延伸的内部腔体5（在示例中具有矩形截面）的长形壳体3（在图3-a、图3-b和3-c中示意性地示出）（图1）。

在使用时，绝缘壳体3适于嵌入到路面6中，其较高部分3-up与所述路面6平齐。

内部腔体5容置了设置有由铁磁材料8制成的部分（图2）的柔性带元件7，该柔性带元件7适于与由交通工具9（例如沿着导轨移动的铁路交通工具，未示出）产生的磁场进行交互，其具有下面将要描述的特征。

电力供应线路1包括由壳体3的较高部分3-up承载的多个平坦传导元件10，其沿着方向D排列并且与路面6平齐。

在没有磁引力的情况下，带元件7贯穿模块的长度被布置于其基本上是直线而没有变形并且传导元件10没有通电和/或连接到第一负参考电力供应线路9-M（接地）的低的空闲位置（图3-a）。

在存在通过壳体3的源自交通工具的磁引力的情况下，带元件7受磁场影响的部分向上弯曲（图2和图3-b），大致变形成正弦波的形状（图2），形成较高接触部分7-up，在该较高接触部分7-up中，带元件7在壳体3内部的第二正电力供应线路11-P（图3-a至图3-c）与连接到正电力供应线路11-P的至少一个传导元件10-P之间产生电桥连接。布置在元件10-P的侧面的传导元件10连接到第一参考电力供应线路9-M（接地）。

电力供应线路11-P具有能够允许足够的电流流过、例如800至1200安培、以确保铁路交通工具的电力供应的尺寸。

在示出的示例中（图3-a至图3-c），每个传导元件10连接到容置在壳体中的转接器13，转接器13由于包括垂直部分14、较低的平坦水平部分15以及面向部分15的较高的水平部分16，因此具有大致是C形的截面。第一电力供应线路9-M包括基本上与较低部分15平齐并且与较低部分15隔开了距离d1的传导元件，而第二电力供应线路11-P包括基本上与较高部分16平齐并且与较高部分16隔开了距离d2的传导元件。

带元件7具有比d1或d2大的宽度d3，并且提供以下部件之间的桥连接：

当带元件7被布置在较低的非变形位置时，在第一电力供应线路9-M与较低部分15之间提供桥连接（图3-a）-以这种方式，转接器13将传导元件10连接到第一电力供应线路9-M；以及

当带元件7被布置在较高的变形位置时，在第二电力供应线路11-M（图3-c）与较高部分16之间提供桥连接-以这种方式，转接器13将传导元件10连接到第二电力供应线路11-P。

电力供应线路1还包括在方向D上排列的用于牵引电流返回20、21的第一电力线和第二电力线，其在壳体3的外部并且布置在传导元件10的相对侧的路面上。用于牵引电流返回20的电力供应线路具有能够允许足够的电流流过、例如800至1200安培、以确保铁路交通工具的电力供应的尺寸。

交通工具9相对于壳体3的移动导致带元件7的升起部分7-up沿着内部腔体5移动，使得能够对传导元件10连续供应电力。

对电动交通工具9设置有收集装置25，该收集装置25产生上述磁引力并且使得工作中的传导元件10-P连接到为电动交通工具9供应正电力供应的第一电极E1。

由与第一电流返回线路20和第二电流返回线路21耦接的第二电极对E2确保牵引电流返回。

在使用时，电动交通工具9被布置在电力供应线路2的上方，收集器25面向传导元件10。收集器25被降低直到收集器25的底壁被搁置在路面6上。

在该位置，由收集器承载的磁体向包含在壳体3内部的带元件移近；从磁体延伸出来的场线经由升高并且弯曲变形成波浪形状的带元件的各个部分7-up-sx与部分7-up-dx闭合（图2）。

收集器的第一电极E1被布置成与连接到正电力供应线路11-P的传导元件10-P相接触，从而允许对在其电动机的推力下可相对于壳体3移动的电动交通工具9的电动机提供动力。由收集器25承载的第二电极E2在第一电流返回线路20和第二电流返回线路21上连续滑动，以确保牵引电流的返回。与文献EP-B-0761493中所描述的系统不同，第一电力供应线路9-M不携带牵引电流；如下面将要阐明的那样，在正常的工作状态下，第一电力供应线路9-M不携带任何电流。

交通工具9相对于壳体3的相对位置的变化意味着带元件7的不同的部分向上变形，因此之前通电的传导元件被断电并且相邻的传导元件10被连接到线路11。这样，随着壳体内部的带元件的变形部分的移动，传导元件10被顺序通电。由于以上示出的布置，工作中的传导元件10总是被收集器25的壳体（未示出）覆盖，从而保证线路的安全以及第一电极E1与工作中的传导元件10之间的连接。

没有连接到正电压的传导元件10自动连接到第一电力供应线路9-M。

在很多工作状态下，路面6处于不好的绝缘状态下（例如归因于湿气、水、碎片或者路面上的液体的存在）；在这些状态下，工作中的传导元件10与连接到参考电位的传导元件10之间流过耗散电流I_L；在这些异常情况下，产生了沿着电力供应线路9-M流动的电流。根据本发明，检测不等于零的电流（指示潜在的危险）并且分析电流的时间趋势以识别真实危险情况。

根据本发明，提供了电流检测器装置30（在图1中示意性地示出），该电流检测器装置30适于检测并且测量在第一电力供应线路9-M中向负点（接地）流动的耗散电流（I_L）。

所述电流检测器30适于检测电流的存在（并由此适于检测潜在的危险状况）。因此电流检测器适于区别以下二者：

a）当测量到的耗散电流几乎为零时或者在任何低于阈值I_S的情况下验证的正常工作状态；（I_L<I_S，例如80安培）以及

b）当测量到的耗散电流高于阈值I_S（I_L>I_S）时的真实风险状态。

在b）的情况下，高耗散电流对于经过路面并且与传导元件接触或者踩踏在传导元件上的用户会在路面上产生潜在的危险电压（例如高于50V）。在所述状态b）中，电流检测器30适于向正电力供应线路11-P的控制单元32发送命令HS以中断向线路1的电力供应。

通常电流检测器30适于测量耗散电流随时间的变化（d（I_L）（d（t））以验证耗散电流的危险趋势的存在。

在这种情况下，电流检测器适于区别以下二者：

a1）当耗散电流时间的变化低于阈值I_D时的正常工作状态；与

b1）如果耗散电流时间的变化高于阈值I_D时的真实风险状况。

情况a1）指示损耗电流逐渐增加，其可以指示随着大气活动从干燥的状态到覆盖水的状态的路面渐变。这些是正常工作状态，不是必然使用户承受风险。

另一方面，状态b1）可以指示沿线的故障，归因于例如柔性元件没有随着其磁引力返回空闲位置。

数值示例：

可接受耗散电流的值取决于导体的电气尺寸，其构成第一电力供应线路9-M和线路本身距离保护的最大距离。

例如，上述导体的截面等于240mm²的铜（或铜等同物）并且与保护的最大距离3km确保了对于高达200安培的连续的耗散电流、可到达的元件的电压低于50V。只有当存在高导电性0.05-0.1S/m的若干厘米的水的情况下可以得到所述值。

高于所述值时，对线路1的电力供应被中断（命令.HS.）。在按比例增加导体截面的情况下，相对于安装了该系统的环境类型的即使更高的电流值也认为是可接受的。

另一方面，突然的变化与所涉电流的绝对值无关，并且仅取决于其梯度。

在这种情况下，对线路1的电力供应同样被中断（命令.HS.）。

Claims (2)

1.一种用于交通工具的自绝缘电力供应线路，其中，具有铁磁材料的部分（8）的柔性带元件（7）被容置在实施在绝缘保护壳体（3）中的长形腔体（5）内并且被配置成随着源自所述绝缘壳体外部的磁引力在下述位置之间移动：

处于空闲的变形的低位置，其中，所述带元件在所述壳体的第一内部电力线路（9-M）与所述壳体外部的属于被所述壳体相互隔开的多个传导元件（10）中的至少一个传导元件（10）之间形成桥连接；以及

处于激活的变形的高位置，其中，所述带元件（7）的磁性吸引部分在所述壳体内部的第二电力线路（11-P）与至少一个传导元件（10-P）之间产生桥式电接触，以使得能够向所述传导元件（10-P）供应电力从而牵引所述交通工具；

所述交通工具沿着所述线路的移动产生了所述壳体内部的所述带元件的所述变形部分的移动，从而允许所述传导元件的连续电力供应；

所述绝缘线路包括在所述壳体外部并且从所述路面可到达的至少一个牵引电流返回电力线路（20、21），

其特征在于，所述电力供应线路包括检测装置（30），所述检测装置（30）适于测量所述第一电力供应线路中的电流的存在以检测潜在的危险；所述检测装置（30）还适于测量随着在工作中的所述传导元件（10）和与所述传导元件（10）相邻的传导元件之间的路面上的电耗散而在所述第一电力供应线路（9-M）中流动的耗散电流（I_L）；

所述检测装置（30）适于区别以下二者：

a）当所述耗散电流存在但是低于阈值时的正常运行状态；以及

b）当所述耗散电流高于所述阈值时的真实风险状况。

2.根据权利要求1所述的电力供应线路，其中，所述检测装置（30）能够检测所述电流的随时间变化（d（I_L）（d（t））；

所述检测装置适于区别以下二者：

当所述电流的变化低于所述阈值时的所述正常运行状态，以及

当所述电流的变化高于所述阈值时的真实风险状况。

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