CN104736375B - 用于轨道车辆的集电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的集电器(4)，所述集电器具有集电臂(14)和绝缘系统，所述绝缘系统具有绝缘支撑件(10)，以用于在电接地的顶面(6)之上将集电臂(14)电绝缘地固定在车顶元件(2)上。为了实现更平坦的顶部结构而提出，绝缘系统包括电绝缘层(22，26，36，42)，所述电绝缘层设置在顶面(6)和集电臂(14)之间并且与顶面(6)借助空气间隔开。

Description

用于轨道车辆的集电器

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的集电器，所述集电器具有集电臂和绝缘系统，所述绝缘系统具有绝缘支撑件，以用于在电接地的顶面之上将集电臂电绝缘地固定在电接地的车顶元件上。

背景技术

从架空电线获取其能量的轨道车辆具有带有集电臂的集电器，所述集电臂固定在车顶上。为了将集电臂和通常电接地的车顶电绝缘，集电器配设有绝缘系统，所述绝缘系统使集电臂充分地相对于车顶绝缘。

除了绝缘之外，绝缘系统也适合于下述目的，将集电臂机械地固定在车顶上，因为所述固定也必须电绝缘地构成。对此，绝缘系统包括支撑绝缘体，所述支撑绝缘体不仅用于绝缘、而且也用于将集电臂机械地固定在车顶上。这种支撑绝缘体通常是盘式绝缘体，所述盘式绝缘体从电接地的车顶向上突出并且承载以支撑结构的形式的集电臂承载件，集电臂固定在所述集电臂承载件上。

在高速列车中，集电臂承载件能够是平台，所述平台向上封闭车顶。支撑绝缘体在平台之下进而在车厢顶部之内设置，使得在车辆行驶时产生尽可能小的空气阻力。通过向上封闭的平台，实现空气动力学的形状。

刚好在高速列车中有利的是，将列车整体上构造成平坦的，以便减小空气阻力。因为这不应不利地影响车辆之内的直立高度，所以有利的是，将顶部结构在其厚度方面保持得尽可能小。顶部结构的厚度此外通过绝缘系统的高度预设。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于轨道车辆的集电器，所述集电器能够实现平坦的顶部结构。

所述目的通过在开始提到类型的集电器来实现，其中绝缘系统根据本发明具有电绝缘层，所述电绝缘层设置在顶面和集电臂之间并且与顶面借助空气间隔开。

本发明基于下述考虑，迄今常见的支撑绝缘体必须具有足够大的绝缘长度，以便即使在空气湿度高或下雨的情况下也可靠地避免通过空气经过支撑绝缘体造成的闪络。因为电接地的车顶通常设置在绝缘系统之下，所述从接地的顶面向上的空气击穿路段形成最小的绝缘路段，所述绝缘路段对顶部结构的厚度是决定性的。

本发明基于下述其他的考虑，适合的固体绝缘体与空气层相比是明显更好地电绝缘的。因此，当空气层至少部分地通过固体绝缘体替代时，那么击穿路段更小，使得支撑绝缘体的高压输入端也能够靠近电接地的车顶元件设置。通过这种靠近，能够减小顶部构件的厚度。

绝缘支撑件适当地是下述元件，所述元件不仅用作为绝缘体、而且也承载集电器。集电器为了安装在电接地的车顶元件上而设有其顶面。车顶元件和其带有的顶面能够、然而不必是集电器的组成部分。然而，可能的是，顶面是车顶元件的一部分，是集电器的一部分。顶面能够是外顶面或设置在车顶之内的内顶面。所述顶面适当地形成闭合的并且相对于车辆内部水密的并且尤其关于常见的轨道高压抗击穿的表面。纯理论方面也可能的是，顶面是虚拟的平面，所述虚拟的平面由支撑绝缘体的多个固定元件展开。

绝缘层适当地包括由电绝缘材料、有利地由固体绝缘体构成的层。一个或多个其他的层、例如耐UV(紫外线)层和/或防水层能够附加地存在，其中绝缘层适当地完全由电绝缘材料构成。

电绝缘层有利地是闭合层，所述闭合层在其面中——从可能存在并且有针对性地构成的排水装置观察——向下在其闭合面之内不具有开口。集电臂能够准备用于在架空导线上滑动并且适当地构成为集电弓。

绝缘层能够形成为集电臂承载件和车顶之间的中间层或者形成集电臂承载件本身，使得所述绝缘层除了其绝缘功能之外也包含承载集电臂的功能。

当绝缘层构成为中间层时，绝缘支撑件适当地是支撑绝缘体，所述支撑绝缘体尤其能够水平地定向。因此，绝缘层作为中间层设置在顶面和支撑绝缘体的适当地至少各一部分之间，使得每个支撑绝缘体至少部分地关于中间层与顶面相对设置，尤其设置在绝缘层之上。有利地，支撑绝缘体完全设置在绝缘层之上，尤其是使得支撑绝缘体的垂直的阴影完全落到绝缘层上。此外，绝缘层有利地在支撑绝缘体的区域中是闭合的，因此，支撑绝缘体和/或还有电穿引部不穿过绝缘层。

此外，在将绝缘层设置在支撑绝缘体和接地的顶面之间的情况下，能够中断两个电势之间的直接的导电的水路段。

本发明的一个有利的实施方式提出，集电器具有集电臂承载件，所述集电臂承载件由绝缘支撑件承载，其中电绝缘层是集电臂承载件和顶面之间的中间层，所述中间层相对于集电臂承载件电绝缘地安装、尤其是通过空气间隔开。通过双空气层，能够实现尤其好的绝缘作用进而实现平坦的顶部结构。

此外，有利的是，绝缘层形成为板、尤其是形成为自承板，所述板由至少一种电绝缘材料构成。借助于所述空气层，由于空气的小的材料特定的介电常数(ε_r＝1)，能够在小的距离之上有效地消除电场。能够实现尤其简单的并且自承的绝缘结构，所述结构与设置在之上和之下的元件间隔开。适当地，绝缘层平行于顶面定向。

当绝缘支撑件是支撑绝缘体时，那么在空气潮湿的情况下并且尤其也在下雨的情况下有利的是，为了相对于车顶维持高的绝缘作用，在支撑绝缘体和绝缘层之间并且在绝缘层和电接地的顶面之间分别存在空气层。由绝缘层导出的水能够经由足够大的路段引导，使得可靠地避免在水路段之上的电击穿。

本发明的另一个有利的实施方式提出，支撑绝缘体分别水平地或至少相对于竖直线倾斜地设置。换言之，支撑绝缘体的接地端和高压端之间的直线具有水平的分量。以所述方式，即使在大的绝缘长度的情况下，也能够实现紧凑的顶部结构。适当地，直线以大于45°、尤其以大于70°倾斜于竖直线。竖直线适当地垂直于接地的顶面和/或沿重力方向设置在平坦地静止的车辆中。当直线水平地设置时，能够实现非常紧凑的顶部结构。如果支撑绝缘体是盘式绝缘体，那么直线适当地垂直于盘。

尤其在支撑绝缘体水平定向的情况下有利的是，绝缘层平行于支撑绝缘体设置。以所述方式，能够提供尤其平坦的顶部结构。

在存在用于支撑集电臂的集电臂承载件的情况下有利的是，集电臂承载件和电接地的车厢顶部或其顶部表面之间的路段也由绝缘的中间层中断。普遍地说，有利的是，集电臂安装在集电臂承载件上，所述集电臂承载件由支撑绝缘体相对于车顶支撑，其中绝缘层设置在支撑结构和顶面之间。支撑结构有利地设置在支撑绝缘体之间。所述支撑结构形成外部的顶表面，所述外部的顶表面尤其在高速列车中有助于顶部的空气动力学的构造。

通常，支撑绝缘体和支撑结构都不以使得绝缘层在雨水落到车辆上时也保持干燥的方式水密地构成。因此,为了避免经由水桥(Wasserbrücken)的闪络有利的是，绝缘层具有倾斜的表面，在所述表面上水向下流出。倾斜涉及水平静止的车辆。水能够目的明确地导出到有益的部位上，使得避免不期望的电的水桥。尤其构成为板的整个中间层能够是倾斜的平面，或者仅是其一部分。多个倾斜的表面或凸状的和/或凹状的面也是可能的。

尤其有利地，绝缘层形成向上凸形的板。通过向上的球形的实施方案，雨水能够向下且流出到绝缘层的边缘上。替选地或附加地，可能的是，绝缘层具有至少一个向上凹形成形的区域，在所述区域的最深处的部位上是排水部位。水被导向所述排出部位，所述排出部位尤其构成为用于绝缘的排水装置。

当绝缘层具有至少一个分立的排水部位时，能够实现尤其绝缘的排水装置。排水部位适当地设置在和/或构成在尤其有益的位置上，使得避免电的水桥。

排水部位能够通过绝缘层的凹形拱曲的造型形成。由此能够形成一个水通道或多个水通道，所述水通道能够将水有针对性地引导到排水部位上。拱曲能够是持续的和/或弯折的。

此外，有利的是，绝缘层具有至少一个排水部位，排水装置连接到所述排水部位上。排水装置适当地构成为，使得所述排水装置将水在电学方面有益地从绝缘层导出，例如将水朝向流出方向转向，例如有针对性地沿一个方向或面状地远离绝缘层转向。排水装置能够具有肋，所述肋在外部设置在绝缘层上。

有利地，排水装置由电绝缘材料构成，使得避免电桥。

此外提出，排水装置比在排水部位的区域中在绝缘层和顶面之间的直线路段更长。由此，也能够抵抗电桥。排水装置的长度例如通过水到排水装置上和/或在排水装置中的流动路段形成。

此外提出，绝缘层在其本身和位于其下的顶面之间包围空气空间并且存在加热装置以用于加热空气空间。绝缘层上的雪能够融化并且改进绝缘作用。空气空间适当地向外封闭，必要时除了一个或多个空气开口以用于引入和引出热空气或用于空气空间的除湿。所有的空气开口在此应总共具有小于1/20、尤其是小于1/50的绝缘层的面积的横截面。

附图说明

本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方法和方式结合下面对实施例的描述在理解上变得更明确和更清楚，结合附图详细阐述所述实施例。

附图示出：

图1倾斜地从上部示出在轨道车辆的机动车厢的车顶上的集电器的立体图，

图2示出集电器的在支撑绝缘体之下具有绝缘层的绝缘系统，

图3示出具有侧向肋的替选的并且向上凸形拱曲的中间层，

图4示出具有内部的排水部位和连接于此的排水装置的另一个向上凹形成形的中间层的一部分，

图5从上部示出凸形地和凹形地拱曲的中间层的视图并且

图6示出贯穿图5中的绝缘层以及两个排水装置的示意剖面图。

具体实施方式

图1倾斜地从上方示出轨道车辆的机动车厢的车顶的车顶元件2的立体图，在所述车顶元件中装入集电器4。车顶元件2具有电接地的顶面6，所述顶面在集电器4的区域中具有凹陷部8。集电器4位于所述凹陷部8中，所述集电器经由支撑绝缘体10固定在车顶元件2上。支撑绝缘体10承载集电臂承载件12，所述集电臂承载件适当地导电。在该实施例中，集电臂承载件12以平台的形式构造，在所述平台上安装有集电器4的集电臂14。集电臂承载件12由支撑绝缘体10相对于车顶元件2支撑。所述集电臂承载件形成外部的顶表面，所述外部的顶表面有助于车顶2的空气动力学的构造。在行驶期间，集电臂14与没有示出的架空导线电接触以用于截取电流并且用于供驱动轨道车辆用的能量吸收。

集电臂14在上方设有两个集电弓以用于在轨道电网的架空导线上滑动并且用于截取轨道电网电压。经由电流端子，集电臂14与轨道车辆的辅助工作电流供应装置以及牵引部件连接。所述电流端子能够构成为集电器上的具有插头或线缆终端接头的线缆连接装置。

支撑绝缘体10是盘式绝缘体，所述盘式绝缘体不像通常那样垂直地在集电臂承载件12和顶面6之间设置在凹陷部8中，而是在其之间承载集电臂承载件12。对此，支撑绝缘体10能够水平地或者说沿水平方向设置，或者倾斜地设置，使得在高压端和接地端之间的直线相对于竖直线水平地或者说沿水平方向伸展或者倾斜地伸展。集电臂承载件12不必如在该实施例中一样是板状的，而是也能够由支柱构造或者具有其他适当的形状。

在图1和图2中可见水平的设置，其中图2示出集电器4的示意侧视图。集电臂14在图2中出于概览性没有示出。支撑绝缘体10借助其接地端16、即接地的端部或低电势的端部设置在顶面6上并且借助所述端部固定在车顶元件2上。集电器4固定在高压端18上，所述集电器例如位于集电臂承载件12上，所述集电臂承载件固定在高压端18上，在该实施例中经由固定元件20固定。

在凹陷部8中的顶面6和支撑绝缘体10之间设置有由固体绝缘体构成的电绝缘的中间层22。绝缘层22构成为板，所述板在前方和后方经由构成为竖直的侧壁的支撑件24固定在顶面6或车顶元件2上。通过所述布置，每个支撑绝缘体10的高压端18通过绝缘层22与顶面6分开。换言之：在支撑绝缘体10的高压端18和顶面6之间设置有绝缘层22。布置成，使得高压端18和顶面6之间的最短的线被引导穿过绝缘层22。

每个支撑绝缘体10的主要部分和高压端18通过绝缘层22与顶面6分开，使得抑制从支撑绝缘体10的主要部分和高压端18到顶面6上的直接的闪络。在轨道车辆运行期间保持在集电臂14的或架空导线的电压水平上的集电臂承载件12在其整个面积上通过绝缘层22与顶面6分开，绝缘层22因此完全设置在整个集电臂承载件12之下。

绝缘层22平行于支撑绝缘体10设置，其中支撑绝缘体10的布置方向通过高压端18和接地端16之间的假设的直线构成。在支撑绝缘体10和绝缘层22之间并且也在绝缘层22和电接地的顶面之间分别存在空气层。

在轨道车辆行驶期间，不仅集电臂承载件12、而且绝缘层22暴露于雨水，使得水能够积聚在绝缘层22上。所述水形成导电层，所述导电层在不适当地流出至顶面6的情况下产生与顶面的接地电势的不期望的接触进而使所述接地电势不期望地靠近支撑绝缘体10，尤其是靠近其高压端18。

在图3中示出将水有针对性地导出并且防止不期望的水桥的可能性。

图3示出在车顶2的顶面6上的替选的中间层26。下面对在随后的附图中示出的实施例的描述基本上受限制于与图1和2中的实施例的区别，关于保持不变的特征和功能能够参考图1和2。基本上保持不变的构件原则上用相同的附图标记表示并且在下面的实施例中采用没有提到的特征，而没有对其进行重新描述。

图3中的绝缘层26——如绝缘层22那样——是由固体绝缘体构成的板，所述板然而并非平坦地构成，而是具有向上凸形拱曲的表面28，例如具有上部的笔直的顶线或第一线和两个下部的排流线(Trauflinie)30。绝缘层6的表面28由此在两侧是倾斜的，使得水在两侧从第一线朝向两个排流线30向下流出。替代直线的第一线，二维的曲线、如球部段的或具有竖直的旋转轴线的其他的旋转体的表面也是可能的。

在图3中示出的实施例中，将水引导到两个排流线30上，所述排流线形成排水部位32，在所述排水部位上，水离开绝缘层26。两个排水部位32透镜状地构成。

两个排水部位32相对密封地设置在顶面6上。如果例如通过降雪或通过结冰在绝缘层26和承载集电臂26的集电臂承载件12之间应出现在集电臂承载件12和绝缘层26之间的低欧姆电阻的路段，那么要注意的是，不会由于从绝缘层26到轨道车辆的位于所述绝缘层下的顶面流动的水出现短路。

因为从排水部位32到顶面6的路段对于可靠地避免低欧姆电阻的水桥、雪桥或冰桥而言是过短的，在排水部位32上分别设置有排水装置34。在该实施例中，排水装置34以长形肋的方式构造，所述长形肋同时形成用于绝缘层的支撑件并且在该实施例中波浪形地构成。通过波浪形或肋形，水在肋形的排水装置34上从上向下沿着肋流动的路径与排水部位32和顶面6之间的假设的最短的直线路段相比较长。由此，水在排水装置34上的路径延长至，使得可靠地避免电桥的形成。排水装置34如绝缘层26那样由固体绝缘体形成。所述排水装置构成为顶面6和绝缘层26之间的环绕的侧壁，使得从绝缘层流出的水一定要在肋形的四个侧部中的每个侧部上流出。

通过绝缘层26借助排水装置34的环绕的封闭，在绝缘层26和顶面6之间形成闭合的空气空间。所述空气空间能够通过输送热空气或加热的顶面6加热。由此，间接地加热绝缘层26是可能的。借助于加热的中间层26，绝缘层26上的冰和雪能够融化并且以水的形式流出。

通过在绝缘层26和位于其下的顶部结构或顶面6之间的小的路段，还能够有利的是，将从绝缘层26的排水限制到少量的尤其分立的部位上。在所述排水部位上能够采取进一步的措施以避免短路。相应地，绝缘层26适当地成形为，使得排水在各个特别为其设置的排水部位上进行。这种排水部位能够位于绝缘层26之内，如在图4中示出的那样。

图4示出绝缘层36的用于设置在顶面6和没有示出的集电臂承载件12之间的另一个实施例。绝缘层36是剖开的并且仅局部地示出并且向上凹形地构成，例如以漏斗的形状，使得水到达凹形形状的最深的部位。在该部位上，排水部位38以开口的方式设置在绝缘层36中。虽然排水部位38尤其密封地设置在顶面6上，然而排水装置40连接到排水部位38上，所述排水装置相对于排水部位和顶面6之间的直线的并且最短的路径延长水从排水部位38朝向顶面6穿过其排水部的路径。在图4中，排水装置40以螺旋线圈的方式构成，其中用于排水路径延长的其他适当的方式也能够是有利的。排水装置40由固体绝缘体以通道或闭合管的形式构成，使得防止从一个线圈到相邻的线圈的闪络。排水装置的长度通过水在排水装置上或在排水装置中的流动路段形成。

在图5和6中示出绝缘层42连同排水部位44和连接于此的排水装置46的另一个实施方式。图5从上方示出绝缘层42，相反地图6示出沿着线VI-VI贯穿绝缘层42的示意剖面。绝缘层42向上凸形地拱曲并且具有上方的第一线48。通过弯折的拱曲形成通道50，所述通道分别导向排水部位44。从绝缘层42的第一线48或边缘流到排水部位44的水的路径在图5和6中通过箭头表示。排水装置46与图4中的排水装置40类似地构成，其中其他的延长水路径的实施方案也能够是有利的。

虽然本发明详尽地通过优选的实施例详细地说明和描述，但是本发明不受限制于公开的示例并且本领域技术人员能够从中推导出其他的变型形式，而没有脱离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于轨道车辆的集电器(4)，所述集电器具有集电臂(14)和绝缘系统，所述绝缘系统具有绝缘支撑件以用于在电接地的顶面(6)之上将所述集电臂(14)电绝缘地固定在车顶元件(2)上，

其特征在于，

所述绝缘系统包括电绝缘层(22，26，36，42)，所述电绝缘层设置在所述顶面(6)和所述集电臂(14)之间并且与所述顶面(6)借助空气间隔开。

2.根据权利要求1所述的集电器(4)，

其特征在于，

设有集电臂承载件(12)，所述集电臂承载件由所述绝缘支撑件承载，其中所述电绝缘层(22，26，36，42)是所述集电臂承载件(12)和所述顶面(6)之间的中间层，所述中间层相对于所述集电臂承载件(12)电绝缘地安装。

3.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘支撑件是支撑绝缘体并且在所述支撑绝缘体(10)和所述绝缘层(22，26，36，42)之间以及在所述绝缘层(22，26，36，42)和电接地的所述顶面(6)之间分别存在空气层。

4.根据权利要求3所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述支撑绝缘体(10)分别设置成，使得支撑绝缘体(10)的高压端(18)和接地端(16)之间的直线具有水平分量。

5.根据权利要求3所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(22，26)平行于所述支撑绝缘体(10)设置。

6.根据权利要求3所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述集电臂(14)安装在集电臂承载件(12)上，所述集电臂承载件由支撑绝缘体(10)相对于所述顶面(6)支撑，其中所述绝缘层(22，26，36，42)设置在所述集电臂承载件和所述顶面(6)之间。

7.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(26，36，42)具有倾斜的表面，水在所述倾斜的表面上向下流出。

8.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(36，42)具有至少一个向上凹形成形的区域，在所述区域的最深的部位上是排水部位(32，38)。

9.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(36，42)具有至少一个分立的排水部位(32，38)。

10.根据权利要求9所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述排水部位(32，38)通过所述绝缘层(36，42)的凹形拱曲的造型构成。

11.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(26，36，42)具有至少一个排水部位(32，38，44)，在所述排水部位上连接有排水装置(34，40，46)。

12.根据权利要求11所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述排水装置(34，40，46)由电绝缘材料构成。

13.根据权利要求11所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述排水装置(34，40，46)与在所述排水部位(32，38，44)的区域中在所述绝缘层(26，36，42)和所述顶面(6)之间的直线的路段相比较长。

14.根据权利要求1或2所述的集电器(4)，

其特征在于，

所述绝缘层(26)包围在其本身和位于其下的所述顶面(6)之间的空气空间并且存在加热装置以用于加热所述空气空间。