CN1046908C - 用于连接弹性和刚性接触线系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明通过使用弹性连接提供一种从挠性的、悬挂的线装置向刚性的导体轨道的弹性变换，弹性连接杆的挠性强度在接触线头部和导体轨道之间逐渐增加。以串联方式进行连接，即，在导体轨道和接触线之间没有横向偏移。使用按照本发明的装置，弹性杆可容易地适合于满足运行的需要并特别适合于公共运输事业车辆的所需要的运行速度。这是通过修改凹槽的形状和间距而达到的，弹性杆容易修改满足任何运行的需要但保持制做的简单。连接区在机加工上完善地适合地轨道部分特别是挠性强度，并能得到一个经由具有倾斜的上和下侧以及纵向凸条的接触表面的两部分的非临界的、低损耗的电气连接。

Description

用于连接弹性和刚性接触线系统的方法和装置

本发明涉及一种用于连接弹性和刚性接触线系统的方法和装置。为了向电动车辆，尤其是有轨车辆，供给电力，以在轨道上方悬挂金属线装置的形式设置接触线。其中这些金属线装置经集电器将电能引向电动车辆。架空的接触线是按照欧洲标准并且每条架空的接触线依靠悬挂线以短间隔悬挂在一根吊索上，其中各支持点安置在吊索上，比架空接触线高约30～180cm。从轨道至支持点的垂直距离称作系统高度。由于经济的原因，在隧道里和在有上层建筑的情况下系统高度必须是很小的尺寸。此外，架空接触线和吊索以8～30KN力被机械拉紧，以便允许经集电器的滑动摩擦接触速度高达500公里/小时。所必需的拉紧装置是难以组装的复杂装置，特别是在隧道的地下区段中，因为它们需要额外的空间。还有，集电器以70-300N的力向上压在架空接触线上，这需要更大的空间。由于这些理由，对于具有有限空间的地点例如在隧道中或有上层建筑时，引入了刚性的接触轨道，从而特别地降低了系统高度。然而，从弹性接触线向刚性接触轨道转换，即在以悬挂线装置形式的接触线和刚性接触轨道之间的转换存在一些问题。通常是将接触线的架空接触金属线引导为平行于刚性接触轨的悬挂的金属线装置。然而，这使得以高速通过更困难并增加集电器的磨损。还有，存在集电器在架空接触金属线间被纠缠和被拉下来的危险，这将引起运行停顿。

本发明的任务是提供一种方法和设备，能消除上述缺点，并特别以低成本、在悬挂的金属线装置形式的弹性接触线和刚性接触轨道之间得到可能的好的连接，在刚性接触轨道上，集电器可以高速驱动，并且具有极小的磨损和长的使用寿命。

通过权利要求1中指明特性的方法以及权利要求4中指明特性的设备解决了这个任务。从所附的权利要求书中可获得本发明的有利的实施方案和进一步的发展。

本发明的基本原理包括弹性接触线和刚性接触轨道的串联。更准确地说，在接触线系统的纵向方向，在刚性接触轨道和悬挂的金属线形式的挠性接触线之间形成一个弹性转接区。这个弹性转接区或连接区域是通过一个特别制作的弹性杆实现的，此弹性杆的弹性从其在刚性接触轨道侧的一端向挠性接触线侧的一端增大。这样，在刚性和挠性接触线部件之间的连接地段被分配穿过较大距离，因此在架空接触线上作为集电器和架空接触线之间相互作用结果而产生的挠性类型应力穿过较大的物理长度被分配，这样更有效地被衰减。架空接触线相对刚性接触轨道和悬挂的金属线装置形式的接触线被串行方引导，即没有导电路径的横向偏移。由于弹性连接，因金属疲劳在架空接触金属线上发生断裂的危险被大大减小。

按照本发明的进一步的展开，弹性杆有和刚性接触轨道基本相同的横截剖面；然而，在纵向方向上弹性杆有一些凹槽，这些凹槽在其纵向方向上恒定地改变弹性杆的机械刚度。

弹性杆与刚性接触轨道的连接是依靠对接搭板而实现的，对接搭板安置在接触轨道和弹簧杆型廓的内部并具有纵向凸条。这样，对接搭板在机械上和电气上连接弹性杆与接触轨道系统，优选地是对接搭板的横截面有锥形或渐缩的形状。

在下文中，通过附图较详细地阐述本发明，其中：

图1显示一个连接装置的实施方案；

图2显示按照本发明的几个实施方案的弹性杆的不同侧视图；

图3显示在对接搭板区域内穿过弹性杆的横断面；

图4显示对接搭板的横断面；

图5显示一个带对接搭板的连接点的平视图和缩小的对接搭板的横截面图；

图6显示刚性接触轨道与由它支持的架空接触线的横截面。

在图1中，显示了接触轨道系统(1)，此系统包括刚性接触轨道(3)和架空接触线部分(4.1)，以及以悬挂的线装置形式的弹性接触线系统(2)和吊索(5)，几条悬挂线(6)和架空接触线部分(4.2)。总体上，悬空接触线用(4)表示。分配给刚性接触轨道的架空接触线(4)的一部分用(4.1)表示，而分配给以悬挂装置的形式的挠性线装置的一部分用(4.2)表示。

在两个架空接触线段(4.1和4.2)间的转接或连接区域中，配置一个有弹力的弹性杆(8)，此弹性杆依靠对接搭板(7)安装在刚性接触轨道(3)上，并且这些对接搭板(7)与接触轨道(3)在机械上和电气上连接起来。如进一步在图3和6中所阐明的，架空接触线(4)钳入弹性杆和接触轨道的型廓内，即以这样方式使得它以向下方向从型廓中凸出，从而与车辆的集电器形成接触。架空接触线(4.1)沿整个接触轨道铺设。这样，接触轨道型廓不接管架空接触线的功能。而后者保持其功能，这样产生一个优点其中集电器总是可以从同一导体上获得电流，架空接触线例如可由铜线构成。此外，有一个优点其中架空接触线，作为一个磨损和撕裂部件在被消耗后可以简单地被更换而基体材料，即接触轨道可以保持其原有的横截面不被磨损和撕裂。原则上，弹性杆(8)有和接触轨道相同横截面的型廓。然而，沿其长度分布几个凹槽(11)，其深度从接触轨道(3)向悬挂的架空接触线(4.2)增加，因此弹性杆的弹性也以同方向增加。这样，在凹槽(11)之间，完整型廓的部分(12)保持直立。

接触轨道(3)和弹性杆(8)依靠安装搭接板(14)和在支点上未示出的绝缘体(15)连接。这些支点例如彼此间的距离是8米。在一个表示进入隧道入口的例子中依靠固定部件和电绝缘体(17)构成吊索(5)的连接。

图2显示弹性杆(8)的各种侧视图，架空接触线(4)被放置在弹性杆内并附在其上。架空接触线(4)被串联，即，以成一直线和连续的方式与弹性杆连接，这样连接完全防止(在接点)电压下降和在集电器行进中被击穿。弹性杆(8)在其纵向方向有几个凹槽，在凹槽之间完整型廓的部分(12)保持直立。在图2a的例子中，各凹槽(11)有渐增的深度并分别有水平的并与架空接触线平行延伸的底面。在为以140公里/小时驱动速度设计的特殊例子中，架空接触线由电解铜组成并且其直径是12.25mm。架空接触线拉力是12KN。架空接触线在轨道上边缘上面的高度是4.85m。集电器压力保持近70N(静态的)。线装置的系统高度是1.60m和拱顶高度，即在加空接触线和隧道顶间的距离，在架空接触线上面保持近40cm高。在这个例子中(比较图2a)弹性杆的全长(a)是12m。从支点到弹性杆的挠性端的距离(b)是9m。从第一凹槽的起点到弹性杆(8)的自由端弹性区的长度(c)是2.88m。凹槽的长度(d)是0.42m和凹槽之间的处于直立状态的部分(12)的长度(c)是6cm。总共，提供六个凹槽(11)。从弹性杆的自由端至隧道开口的距离保持近3m。

在图2b的实施方案的情况下，凹槽(11)的底面沿一直线向斜对角延伸。对于图2c的实施方案凹槽(11)的底面沿一曲线延伸，即从弹性杆的刚性区开始更急剧地下降而向端部则变得较平。由于此曲线的进程，在弹性杆的纵向上的弹性值可以以特殊方式变化。

对于图2d的实施方案，凹槽(11)从刚性端向挠性端在宽度上增大并同时按照图2a也增大深度。因此弹性值也变化。自然，也可将图2d的实施方案与图2b和2c的实施方案结合起来。

对于所有的实施方案，条件被满足其中弹性杆，由于其凹槽或切口，一方面提供充分的夹持力用于固定架空接触线(4)并在另一方面，向挠性端有轻微的刚性。第一个条件由完全型廓的部分(12)达到，它提供充分的夹持力。第二个条件表明凹槽必须连续地变深。在弹性杆的自由挠性端的区域，型廓的惯性矩是很小的并且主轴线保持尽可能深地接近架空接触线的平面，以便在架空接触线摆动过程中在架空接触线和弹性杆端之间仅发生很小的相对的作用力。因此，尤其是，可防止由于金属疲劳发生的断裂。相应地挠性的、悬挂的架空接触线由集电器激励产生的摆动具有相对高的频率，此频率明显地保持高于刚性接触轨道的摆动频率。由于这个原因，在架空接触线向弹性杆的进入点，由于其好的柔韧性，接触轨道处于与自由悬挂的架空接触线一样高的频率的摆动位置，在此点弹性杆沿其全长衰减这些摆动。

最后，在弹性杆(8)的接触轨道一侧的端部上，图2也显示几个镗孔(13)用于连接最初叙述过的对接搭板。

图3显示在对接搭板(7)区域内的弹性杆(8)的横截面。弹性杆(8)的型廓相对于中心轴线是镜面对称的并有同高度的、水平的支座(21)，两个侧翼(23)从支座(21)垂直伸出，它们在其各自的底端开放成为向内斜向延伸的夹持侧翼(26)并在朝向轴线方向上分配有夹持尖端(27)用于在其间夹持架空接触线(4)。支座(21)、两个侧翼(23)和夹持侧翼(26)形成一个大体是矩形的腔(22)，对接搭板(7)放入此腔中并用通过臂(23)内的孔(13)的螺杆(20)连接。在图3的实例中，对接搭板有已车成螺纹的镗孔用于接纳螺杆(20)。对接搭板(7)接触其外侧被配置，它们分配给侧翼(23)，具有纵向的凸条(9)，凸条(9)在接触轨道(3)和弹性杆(8)的侧翼(23)的内侧建立一个线性的、确定的接触表面。在它们的横截面中，这些纵向的凸条有圆柱扇形体的形状。然而，它们也可以是三角形的。在此具体的实例中，每个对接搭板(7)有四个纵向凸条。此外，对接搭板在上和下形成斜削去的区域(10)。在腔(22)的内部的支座(21)和臂(23)之间的过渡区也形成适当的斜削去的区域(10′)。最后，适当渐缩的夹持侧翼(26)向侧翼(23)延伸。如果对接搭板(7)被螺杆(20)紧固，适当的渐缩区彼此相对地被牵引并且对接搭板以锁定方式并因此也是以大范围抗弯曲的方式连接接触轨道的型廓部分。固定在对接搭板上的纵向凸条(9)的目的是为从一个型廓部分(接触轨道(3))向另一个型廓部分(弹性杆(81))传送电流而变换一个确定的接触表面。

在图3中也可看到水平支座(21)在两侧延伸而臂(22)超过侧翼的外轮廓，其中斜削区(24)存在于臂(22)的底面和侧翼(23)的外侧之间的过渡区内。在侧翼(23)的下部区域，接近向夹持侧翼(26)的过渡区，在两侧提供了从侧翼(23)的外侧伸出的臂，其底面有梯形的凹槽(25)，夹持侧翼(26)与此凹槽相连。总之，对于将架空接触线(4)夹持在内并夹紧它和在刚性接触轨道型廓的区域内确保在纵向上的所需的抗弯性的目的，这个型廓是有充分的刚性的。然而，在实施方案中由于弹性杆(8)具有一些凹槽(11)(图2)，它在纵向方向上是足够柔韧的以便在挠性的、悬挂线装置和刚性接触轨道之间建立无缺陷的连接。

图5显示了在刚性接触轨道(3)和弹性杆(8)之间的连接区域内对接搭板(7)的侧视图，其中它的边缘是用虚线(29)表示。对接搭板(7)相对于线(29)居中地放入两个型廓中，以便其在纵向的一半位于刚性接触轨道(31)内而其另一半位于弹性杆(8)内。在这两半中，对接搭板有四个有螺纹的镗孔(18)，每个用于拧入螺杆(20)(图3)。

在图5的右部分，类似于图4再次显示沿A-A线穿过对接搭板的横断面。最后，从图5可以推断出纵向凸条(9)贯穿对接搭板的全长延伸。

图6显示刚性接触轨道(3)处于夹入架空接触线(4)状态的横断面。接触轨道在其横断面上完全与图3的弹性杆(8)的横断面对应，以便在连接点(图5中线29)两个型廓(3和8)转换成彼此具有相同的外形。

总之，本发明依靠弹性连接提供一种从挠性，悬挂的线装置向刚性接触轨道的弹性转换，其抗弯性从架空接触线入口向接触轨道逐渐增大。此连接是串联，即，在接触轨道和接触线之间没有横向偏离。使用按照本发明的装置，弹性杆可简单地适合于运行的需要并尤其是适合于车辆需要的运行速度，通过修改凹槽的形状和它们之间的距离这是可能的，因此弹性杆可容易地适合于任何运行的需要，并且尽管为此还是容易制做。连接区域以完善的机加工方式适合于轨道型廓，尤其是适合抗弯性，依靠接触表面，使具有斜削的上侧和下侧以及纵向凸条的两个型廓能实现非临界的、低损耗的电连接。

Claims (10)

1．为了向电动车辆提供电力的目的用于连接弹性的和刚性的接触线系统的方法，其特征在于，刚性和弹性接触线两部分的弹性的连接。

2．按照权利要求1的方法，其特征在于沿一个过渡区实现弹性连接，过渡区的弹性从刚性的向弹性的接触线部分连续地增大。

3．按照权利要求1或2的方法，其特征在于此连接是与电流传导路径的直线引导装置串联。

4．为向电动车辆提供电力用于连接弹性的和刚性的接触线系统的装置，其特征在于安装在刚性接触线系统(3)和弹性接触线系统(2)之间的过渡区内的细长的弹性杆(8)，弹性杆在纵向上的机械刚性是恒定变化的。

5．按照权利要求4的装置，其特征在于弹性杆(8)在其背离架空接触线(4)的上侧有几个在纵向方向上分布的凹槽(11)。

6．按照权利要求5的装置，其特征在于凹槽(11)的深度从与刚性接触线系统连接的弹性杆(8)的端部向与弹性接触线系统(4.2)连接的弹性杆(8)的端部增加。

7．按照权利要求6的装置，其特征在于各独立设置的凹槽(11)有恒定的深度。

8．按照权利要求6的装置，其特征在于各独立设置的凹槽(11)的深度恒定地增加。

9．按照权利要求5的装置，其特征在于弹性杆(8)的凹槽的宽度从刚性端向弹性端增加。

10．按照权利要求4～9中任一要求的装置，其特征在于弹性杆(8)在机械上以形成锁定方式连接而在电气上用对接搭板(7)与刚性接触线系统(4.1)连接，在对接搭板的端部有斜削区(10)并在其侧壁上带有纵向凸条(9)。

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