CN104608640B - 一种无轨电车集电头和无轨电车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无轨电车集电头和无轨电车。该无轨电车集电头包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，该集电头还包括一个前导导电接触装置，前导导电接触装置包括一个前导滑块，前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。本发明还涉及一种包括上述集电头的无轨电车。当无轨电车前进时，在其前进方向上前导导电接触装置设置在功率输送导电接触装置的前面，前导导电接触装置比功率输送导电接触装置更早地采集线网信息，并将信息传输给电车，电车根据该信息控制供电状态。

Description

一种无轨电车集电头和无轨电车

技术领域

本发明涉及一种无轨电车集电头和无轨电车。

背景技术

无轨电车以其“零排放”的优点，可满足大气污染治理的需求，且符合新能源汽车的发展方向，日益受到了人们的关注。

传统的无轨电车因存在高压安全问题而倍受争议，其无法实现与线网的高压隔离，当车辆绝缘失效时，易使车辆与大地连通，产生人身触电的伤害。且高压失效点多，失效风险大。若单独在整车电源系统中增加隔离装置，则存在模块重复、设计冗余等缺点。

同时，无轨电车因线网内阻而引起的整条馈线始末端电压相差大，针对整个无轨电车供电系统需要多座整流配电站结合，而配电站之间综合考虑线网得到合理的电源和便于电力调度，特别是在发生架空停电事故时，使其他区域车辆仍能继续运行，这就需要把整个的触线网分段供电区域，在断开触线处要接上能起绝缘作用，并能把触线衔接起来的设备，而在过分段绝缘区时，要求驾驶员切断整车的所有用电器，否则会因突然断电引起拉弧，损坏触电线、绝缘设施，或因停留在绝缘区中导致无法行车。

一个申请号为93210234.4，实用新型名称为“周转集电头”的中国实用新型专利，公开了一种集电头，包括：滑块和与滑块连接的导电铜片。该实用新型专利虽然能够将电能从线网传送给电车，但是电车在过分段绝缘区时，通过过分段绝缘区的时间很短，这就需要驾驶员在极短的时间内进行切断电器的操作，具有很大的难度，并且增大了驾驶员的劳动强度。而且，如果不及时切断，就会引起拉弧，损坏触电线、绝缘设施，或因停留在绝缘区中导致无法行车的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种无轨电车集电头和无轨电车，用以解决驾驶员在过分段绝缘区时，很难及时切断整车电器的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种无轨电车集电头，包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，所述集电头还包括一个前导导电接触装置，所述前导导电接触装置包括一个前导滑块，所述前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；所述功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

所述前导导电接触装置还包括用于导电连接所述信号传输线的连接件，所述前导滑块与连接件导电接触，且上下设置。

所述前导滑块的上表面与线网导电接触，前导滑块的下表面与所述连接件导电连接。

所述功率输送导电接触装置与一个集电杆铰接，所述集电杆固定在无轨电车上。

本发明的方案还包括一种无轨电车，包括无轨电车集电头，该无轨电车集电头包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，所述集电头还包括一个前导导电接触装置，所述前导导电接触装置包括一个前导滑块，所述前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；所述功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

所述前导导电接触装置还包括用于导电连接所述信号传输线的连接件，所述前导滑块与连接件导电接触，且上下设置。

所述前导滑块的上表面与线网导电接触，前导滑块的下表面与所述连接件导电连接。

所述功率输送导电接触装置与一个集电杆铰接，所述集电杆固定在无轨电车上。

本发明提供的无轨电车集电头具有以下有益效果：本发明提供的集电头包括用于采集线网信息的前导导电接触装置和用于为无轨电车传输功率的功率输送导电接触装置，两者在线网延伸方向上绝缘间隔设置。当无轨电车前进时，在其前进方向上前导导电接触装置设置在功率输送导电接触装置的前面，前导导电接触装置能够比功率输送导电接触装置更早地将线网状态传输给电车，电车进而根据该信息控制其供电状态。

本发明提供的无轨电车具有以下有益效果：在无轨电车前进方向上，前导导电接触装置在功率输送导电接触装置的前面，当经过绝缘分段区时(无论单线双线)，前导导电接触装置首先采集到线网信息，当线网信息满足一定条件时，停止为无轨电车的负载提供功率，此时整车由车载超级电容及动力电池提供动力，保持整车持续行驶的同时，切断整车对线网的功率需求，避免拉弧对触电线及滑块的损坏。

当通过绝缘分段区后，前导导电接触装置检测到稳定的线网信息，延迟一个时间T后，缓慢启动功率需求，当前导导电接触装置检测到的线网信息持续稳定时，响应整车的功率需求。

附图说明

图1是集电头左视图结构示意图；

图2是集电头主视图的剖面图；

图3是无轨电车控制系统简易图；

图4是无轨电车控制系统原理图；

图5是集电头其他的一个实施方式的结构示意图；

图6是集电头其他的另一个实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种无轨电车集电头，包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，集电头还包括一个前导导电接触装置，前导导电接触装置包括一个前导滑块，前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

一种无轨电车，包括无轨电车集电头，该无轨电车集电头包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，集电头还包括一个前导导电接触装置，前导导电接触装置包括一个前导滑块，前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

基于以上基本技术方案，结合附图，给出以下两个具体实施方式。

实施方式一

为了通过绝缘分段区时，驾驶员能够及时将无轨电车的电气元件切断，避免拉弧对触电线及炭滑块的损坏，提供一种如图1和图2所示的无轨电车的集电头。该集电头包括一个用于对线网限位的U型槽，但是也可以使用其他方式起到限位的作用，比如说：将上述U型槽的两个侧壁替换成垂直设置的挡杆，只要能够对线网起到限位作用即可。

该集电头包括用于与线网导电接触的导电滑块1，导电滑块1导电连接第一连接件2，导电滑块1与第一连接件2构成功率输送导电接触装置。该集电头还包括一个用于采集线网电压的前导滑块3，前导滑块3导电连接有第二连接件4，前导滑块3与第二连接件4构成前导导电接触装置，功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置，具体为：使用绝缘材料5绝缘间隔设置或者两者之间仅有空气进行绝缘间隔设置，为了提高绝缘效率，使用绝缘材料5进行绝缘间隔设置。

导电滑块1的上表面与线网导电接触，导电滑块1的下表面与第一连接件2导电连接；前导滑块3的上表面与线网导电接触，前导滑块3的下表面与第二连接件4导电连接。

第一连接件2导电连接集电杆7，并铰接，具体为第一连接件2通过转动销6与集电杆7铰接，集电杆7固定在无轨电车的集电座上，转动销6能够在使用中随时转动，并且保持良好的导电性能。第二连接件4导电连接电压信号传输线8，该电压信号传输线8用于将采集到的电压信号传送给电车，电车利用该信号做出相应的供电控制。

关于导电滑块1、第一连接件2、前导滑块3和第二连接件4给出一个具体实施方式：导电滑块1和前导滑块3均为炭滑块，第一连接件2和第二连接件4均为导电铜板。炭滑块与输电线接触并摩擦，铜板用来传输数据信息或者电能。但是，作为其他的实施方式，炭滑块可以替换为石墨滑块；铜板也可以使用其他的金属板替换，只要能够导电即可。

线网依次通过导电滑块1、第一连接件2、转动销6和集电杆7连接到无轨电车，给无轨电车提供功率。电压信号依次通过前导滑块3、第二连接件4和电压信号传输线8将电网的电压信号传输给无轨电车，无轨电车根据该电压信号作为相应的控制。

实施方式二

为了通过绝缘分段区时，驾驶员能够及时将无轨电车的电气元件切断，避免拉弧对触电线及炭滑块的损坏，提供一种如图1和图2所示的无轨电车的集电头。该集电头包括一个用于对线网限位的U型槽，但是也可以使用其他方式起到限位的作用，比如说：将上述U型槽的两个侧壁替换成垂直设置的挡杆，只要能够对线网起到限位作用即可。

该集电头包括用于与线网导电接触的导电滑块1，导电滑块1导电连接第一连接件2，导电滑块1与第一连接件2构成功率输送导电接触装置。该集电头还包括一个用于采集线网电压的前导滑块3，前导滑块3导电连接有第二连接件4，前导滑块3与第二连接件4构成前导导电接触装置，功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置，具体为：使用绝缘材料5绝缘间隔设置或者两者之间仅有空气进行绝缘间隔设置，为了提高绝缘效率，使用绝缘材料5进行绝缘间隔设置。

导电滑块1的上表面与线网导电接触，导电滑块1的下表面与第一连接件2导电连接；前导滑块3的上表面与线网导电接触，前导滑块3的下表面与第二连接件4导电连接。

第一连接件2导电连接集电杆7，并铰接，具体为第一连接件2通过转动销6与集电杆7铰接，集电杆7固定在无轨电车的集电座上，转动销6能够在使用中随时转动，并且保持良好的导电性能。第二连接件4导电连接电压信号传输线8，该电压信号传输线8用于将采集到的电压信号传送给电车，电车利用该信号做出相应的供电控制。

关于导电滑块1、第一连接件2、前导滑块3和第二连接件4给出一个具体实施方式：导电滑块1和前导滑块3均为炭滑块，第一连接件2和第二连接件4均为导电铜板。炭滑块与输电线接触并摩擦，铜板用来传输数据信息或者电能。但是，作为其他的实施方式，炭滑块可以替换为石墨滑块；铜板也可以使用其他的金属板替换，只要能够导电即可。

线网依次通过导电滑块1、第一连接件2、转动销6和集电杆7连接到无轨电车，给无轨电车提供功率。电压信号依次通过前导滑块3、第二连接件4和电压信号传输线8将电网的电压信号传输给无轨电车，无轨电车根据该电压信号作为相应的控制。

如图4所示，为无轨电车结构示意图，该无轨电车为双源无轨电车，由图1和图2所示的集电头、隔离DCDC模块、车载能源、驱动电路、高压电器负载、整车控制模块构成。

其中，车载能源可以是无轨电车原来就有的，也可以是后来人工加上去的。

前导导电接触装置通过电压信号传输线8与整车控制模块连接，整车控制模块控制连接驱动电路，驱动电路用来驱动隔离DCDC模块中的开关元件(S1、S2、S3、S4)导通与否，如图4所示。功率输送导电接触装置通过集电杆连接到隔离DCDC模块的输入端，隔离DCDC模块的输出端连接车载能源，车载能源输出连接无轨电车的负载。

在集电头与隔离DCDC的输入端之间的线路上有一个预充电电路，该预充电电路包括二极管D11、电阻R1、开关K1和开关K2，二极管D11、电阻R1和开关K2串联后与开关K1并联。该预充电电路的作用是：防止电容器C1瞬间导通产生的短路电流过大而损坏元件。

在挂网运行时，无轨电车集电头接触线网，从线网取电。在无轨电车前进方向上，前导导电接触装置在功率输送导电接触装置的前面，整车控制模块接收前导导电接触装置实时采集的线网电压信息。一般情况下，线网都是双线，一个无轨电车需要两个集电头，这两个集电头存在着前后顺序，也就相应的会出现一前一后不同时到达绝缘分段区的情况。当前一个集电头经过绝缘分段区时(后一个集电头还没有到达)，线网电压立即跌落，当跌落至设置点时，整车控制模块控制关断隔离DCDC模块的功率输出，整车由车载能源提供动力，保持整车持续行驶的同时，切断整车对线网的功率需求，避免拉弧对触电线及滑块的损坏。

前导导电接触装置持续检测线网电压，当后一个集电头通过绝缘分段区后(前一个集电头已经通过了绝缘分段区)，整车控制模块通过前导导电接触装置检测到稳定的线网电压，延迟一个时间T后，控制恢复隔离DCDC模块的功率输出。另外，当前导导电接触装置采集到的线网电压持续稳定时，响应整车的功率需求。

当无轨电车只有一个集电头时，也就不存在一前一后的顺序问题，直接采集线网电压并判断即可。

上述实施方式中，导电滑块1与第一连接件2构成功率输送导电接触装置，前导滑块3与第二连接件4构成前导导电接触装置，作为其他的实施方式，如图5所示，功率输送导电接触装置可以只有导电滑块10，导电滑块通过集电杆导电连接电车；前导导电接触装置也可以只有前导滑块11，信号传输线连接该前导滑块，该前导导电接触装置也能够实现采集线网信号，并将该信号传输给电车。

上述实施方式中，导电滑块和前导滑块的上表面与线网导电连接；下表面与连接件导电接触，作为其他的实施方式，导电滑块和前导滑块的上表面可以与连接件导电连接；下表面可以与线网导电接触，如图6所示，当线网在滑块的下表面与U型槽之间时，滑块的下表面与线网导电接触，上表面导电连接连接件。

上述实施方式中，通过采集线网的电压信号作为电车供电与否的依据，作为其他的实施方式，也可以采集线网其他的信号，比如说电流信号，在信号处理时，将采集的其他信号转换为电压信号就可以实现判断电车供电与否的目的。

上述实施方式中，集电杆与电车之间固定连接，与连接件之间铰接，作为其他的实施方式，集电杆可以与连接件之间固定连接，与电车之间铰接，也能够实现集电头的转动。

上述实施方式中，控制模块根据电压信号控制DCDC中的开关元件导通与否，但是，作为其他的实施方式，控制模块不一定控制DCDC中的开关元件，还可以控制其他的开关元件，只要该元件的通断能够实现电车有供电与断电两种状态即可。

上述实施方式中，控制模块通过驱动电路驱动控制隔离DCDC中的开关元件，作为其他的实施方式，控制模块也可以不通过驱动电路，直接驱动控制隔离DCDC中的开关元件的导通与否。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无轨电车集电头，包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，其特征在于，所述集电头还包括一个前导导电接触装置，所述前导导电接触装置包括一个前导滑块，所述前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；所述功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

2.根据权利要求1所述的无轨电车集电头，其特征在于，所述前导导电接触装置还包括用于导电连接所述信号传输线的连接件，所述前导滑块与连接件导电接触，且上下设置。

3.根据权利要求2所述的无轨电车集电头，其特征在于，所述前导滑块的上表面与线网导电接触，前导滑块的下表面与所述连接件导电连接。

4.根据权利要求3所述的无轨电车集电头，其特征在于，所述功率输送导电接触装置与一个集电杆铰接，所述集电杆固定在无轨电车上。

5.一种无轨电车，包括无轨电车集电头，该无轨电车集电头包括用于将线网电能传输给电车的功率输送导电接触装置，其特征在于，所述集电头还包括一个前导导电接触装置，所述前导导电接触装置包括一个前导滑块，所述前导滑块用于与线网导电接触，且导电连接有信号传输线；所述功率输送导电接触装置和前导导电接触装置在线网延伸方向上间隔绝缘设置。

6.根据权利要求5所述的无轨电车，其特征在于，所述前导导电接触装置还包括用于导电连接所述信号传输线的连接件，所述前导滑块与连接件导电接触，且上下设置。

7.根据权利要求6所述的无轨电车，其特征在于，所述前导滑块的上表面与线网导电接触，前导滑块的下表面与所述连接件导电连接。

8.根据权利要求7所述的无轨电车，其特征在于，所述功率输送导电接触装置与一个集电杆铰接，所述集电杆固定在无轨电车上。