CN109484188A - 一种新型直流受电弓充电装置及其对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型直流受电弓充电装置，该装置相较于直线型受电弓具备：固定供电机构，其包括一对供电电极，一对供电电极相对于水平方向倾斜地相对设置；以及移动受电机构，其包括一对受电电极，一对受电电极中的各个受电电极与一对供电电极中的相应的供电电极相应地倾斜。本发明实现了受电电极与供电电极的完全接触，增加电极的接触面积，提高电极对准的准确率。

Description

一种新型直流受电弓充电装置及其对准方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，尤其是涉及一种新型直流受电弓充电装置及其对准方法。

背景技术

城市轨道交通是指具有连续导向能力的专线公共交通系统，其特点表现为拥有特定轨道，车辆沿轨道运行。常见的城市轨道交通有地铁、轻轨、有轨电车等。其中，地铁、轻轨大都建造于地下或者高架桥上，通过闭塞模式，实现其在轨道专线中的自由运行，它们虽然运输力强大，但前期基础设施及车辆购置成本较大，使得其在中小城市不能广泛应用。有轨电车则需要专门的电力系统和轨道配合设计，无论是设计建设成本还是维护成本相对较大、且易受制于运行环境。除了上述轨道交通之外，其它的公共交通系统常见的有传统公交车、铰接式胶轮列车。传统公交车运力少，通常会通过铰接多节车厢来组成胶轮列车增加运力。在中小城市中发展胶轮列车替代传统的公交车，在保证胶轮列车通过性和转向性能等安全因素条件下，其不仅能够提高运输能力而且能降低运输成本30％左右。铰接式胶轮列车客车虽然载客能力大，但是它和单体客车相比，最大的差别是因车身长度加长带来的道路通过性的变化，具体表现为转弯半径增加、转弯所占车道面积增大、以及易与旁边的道路交通其它元素发生干涉，从而不能顺利通过甚至恶化交通运行环境，无法快速、高效地实现公交运输。

在现有技术中，针对直流受电弓充电装置常采用直线型受电弓充电方式(参考图1～3)。在该种方式下，电车车顶受电弓在上升过程中，可通过固定供电机构的第一吸附单元与移动受电机构的第二吸附单元的相互吸附作用，而确保固定供电机构和移动受电机构的相应的电极对准。然而，当固定供电机构的固定吸附单元和移动受电机构的移动吸附单元在横向上错开较远时，这两个吸附单元之间的相互吸附作用较差，或者甚至这两者之间不存在相互吸附作用。此时，难以实现固定供电机构和移动受电机构的相应的电极对准(尤其是完全对准)。在电极没有完全对准的情况下，有可能使得电极接触不到，或者接触面不够；若以电极连接单元中心点为原点，受电弓装置相对于固定供电机构可移动的范围为±(L(1-η))，其中，L为电极长度，η为电极能够完成充电的最小接触面积比。故在现有受电弓充电方式下，受电弓装置相对于固定供电机构可移动的范围小于2L，所以必须完全的精确对准才能顺利完成电车的充电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种新型直流受电弓充电装置和对准方案，该方案能够解决电车在充电过程中难以对准电极的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种新型直流受电弓充电装置，该装置包括：固定供电机构，所述固定充电机构包括一对供电电极，所述一对供电电极相对于水平方向倾斜地相对设置，以及移动受电机构，所述移动受电机构包括一对受电电极，所述一对受电电极中的各个受电电极与所述一对供电电极中的相应的供电电极相应地倾斜。

优选地，进一步，所述一对供电电极的相对的表面朝向下方；所述一对受电电极的相对的表面朝向下方。

优选地，所述固定供电机构还包括设置在所述一对供电电极之间的第一吸附单元，所述移动受电机构还包括设置在所述一对受电电极之间的第二吸附单元，所述第一吸附单元能与所述第二吸附单元相互吸引。

优选地，所述第一吸附单元与所述一对供电电极电连接，所述第一吸附单元为电磁铁。

优选地，所述固定供电机构包括连接在所述一对供电电极之间的水平延伸的第一导电连接件，所述第一吸附单元通过所述第一导电连接件与所述一对供电电极电连接。

另一方面，还提供了一种新型直流受电弓充电装置的对准方法，所述电弓轨道具备如上所述的固定供电机构，并且电车具备如上所述的移动受电机构，该方法包括如下步骤：在电车停车后，电车所述移动受电机构上升，当所述一对受电电极中的其中一个受电电极和与其相应的一个供电电极先接触时，所述移动受电机构向上移动，直至所述第二吸附单元与所述第一吸附单元吸附成功，所述一对受电电极中的另一个受电电极和与其相应的一个供电电极接触完成，所述固定供电机构中的所述一对供电电极为所述移动受电机构中的所述一对受电电极充电。

优选地，该方法还包括如下步骤：在电车停车后，电车所述移动受电机构上升，当所述一对受电电极与所述一对充电电极同时接触时，电车所述移动受电机构向上移动，直至所述第一吸附单元与所述第二吸附单元吸附成功，所述受电弓充电装置电极接触完成，所述固定供电机构中的所述一对供电电极为所述移动受电机构中的所述一对受电电极充电。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明实施例利用滑动式电极，能够使得电极大面积接触，提高电极对准的准确率。

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，为并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的现有受电弓的充电方式(电极对准)；

图2为本申请实施例的现有受电弓的充电方式(电极未对准，充电机构偏向左侧)；

图3为本申请实施例的现有受电弓的充电方式(电极未对准，充电机构偏向右侧)；

图4为本申请实施例的新型直流受电弓充电装置结构示意图；

图5为本申请实施例的新型直流受电弓充电装置对准示意图；

图6为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的第一、二电极先对准示意图；

图7为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的第三、四电极先对准示意图；

图8为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的左、右电极同时对准示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型直流受电弓充电对准方案。该方案采用“八字型”滑动式直流受电弓充电装置，无需电车精准对准受电弓，但是在升弓充电的过程中，可以使得电极完全接触，达到充电的目的。

图4为本申请实施例的新型直流受电弓充电装置结构示意图。如图4所示，该新型直流受电弓充电装置包括固定供电机构41和移动受电机构42(受电弓装置)。其中，固定供电机构41包括：一对供电电极(包括第一电极413和第三电极414)、一对供电电极之间的第一吸附单元412和一对供电电极之间的水平延伸的第一导电连接件411。具体地，固定供电机构41固定在接触网轨道上，上述一对供电电极相对于水平方向倾斜地相对设置，这对供电电极的相对的表面朝向下方；第一吸附单元412与一对供电电极连接，其为电磁铁，进一步地说，第一吸附单元412通过第一导电连接件411与一对供电电极电连接。另外，移动受电机构42包括：一对受电电极(包括第二电极423和第四电极424)、一对受电电极之间的第二吸附单元422、一对受电电极之间的水平延伸的第二导电连接件421和支架425。具体地，移动受电机构42固定在电车车顶，其中，上述一对受电电极与上述一对供电电极中的相应的供电电极相对应地倾斜，这对受电电极的相对的表面朝向下方；第二吸附单元422与一对受电电极电连接，进一步地说，第二吸附单元422通过第二导电连接件421与一对受电电极连接；支架425，通常与第二导电连接件421中心位置固定连接，支撑第二导电连接件421、第二电极423、第四电极424以及移动吸附单元422构成的受电部件，在电极对准过程中支撑上述受电部件上升。在实际应用过程中，当电车停在对应固定供电机构41下方时，移动受电机构42依靠支架425上升，移动受电机构42的一对受电电极与固定供电机构41的一对供电电极对接接触，使得第一吸附单元412与第二吸附单元422相互吸引，而后固定供电机构41中的一对供电电极为移动受电机构42中的一对受电电极充电。

下面针对各个机构进行进一步说明。首先，在固定供电机构41中，通常，第一吸附单元412的中心位于固定供电机构41中的第一导电连接件411的中心位置，并固定在该位置上。第一电极413与第一导电连接件411的夹角为α，第三电极414与第一导电连接件411的夹角为α1，其中，第一电极413与第三电极414呈正八字型，最优地，夹角α与夹角α1的范围均为120°～150°，进一步地说，通常这两个夹角是一致的，但根据需要，也可以不一致。若固定供电机构41中的一对供电电极以该最优角度设置时，在受电弓装置的任一受电电极沿着相应的供电电极上升过程中，不会因角度过大导致受电弓装置42对准过程的对确精度增大，也不会因角度过小使固定供电机构更接近于传统直线型受电弓充电装置，而导致受电弓装置42对准过程的准确率降低。

然后，对移动受电机构42进行详细说明。第二吸附单元422的中心位于第二导电连接件421的中心位置，并固定在该位置上。第二电极423与第四电极424呈正八字型，分别与第二导电连接件421两端连接，进一步地说，第二电极423与相应的第一电极413相应地倾斜；第四电极424与相应的第三电极414相应地倾斜，并倾斜固定在第二导电连接件421两端。其中，第二电极423与第二导电连接件421的夹角为β，第二电极423与第二导电连接件421的夹角为β1。

在实际应用过程中，该装置不仅需要将固定供电机构41中的第一电极413与移动受电机构42中的第二电极423充分接触，还需要将固定供电机构41中的第三电极414与移动受电机构42中的第四电极424充分接触才可完成电极的准确对接，进而将电极充电。具体地，在本发明实施例中，要想使得固定供电机构41中的左、右电极(第一电极413和第三电极414)与移动受电机构42中的左、右电极(第三电极414和第四电极424)得到充分且最大面积的接触，则夹角β应与夹角α匹配，并满足如下关系：α＝β；同时，夹角β1应与夹角α1匹配，并满足如下关系：α1＝β1。

需要说明的是，上述针对夹角α、β、α1、β1的优选范围只针对于应用实施过程的最佳角度的说明，本申请对夹角α、β、α1、及β1的角度不作具体限定，本申请实施人员可根据实际需求对装置中电极的八字角度进行调整，进一步，使得受电弓装置相对于固定供电机构可移动的范围增大。

图5为本申请实施例的新型直流受电弓充电装置对准示意图。如图5所述，通常，车辆车顶与移动受电机构42通过一个球形链接机构固定在车顶，球形链接机构能够实现上下、左右在一定范围内的转动，从而使得移动受电机构42中的支架425与车辆车顶有一定的倾斜角度，进而能够依靠上述四个电极相对于其所属连接件的角度变化，使得受电弓装置(移动受电机构42)在对准过程中对准精度降低，同时保证了对准的准确度。

进一步地说，在本申请实施例中，电车操作人员的首要任务是将电车停放相应的停车范围内，使得该装置中的移动受电机构42处于固定供电机构41的下方，然后，再控制移动受电机构42的上升。对于这一过程，相较于传统的直线型受电弓充电方式，使得受电弓装置可移动的范围进一步扩大，实现了降低对准过程的精度又同时提高了对准动作的准确度，又使得电极对准面积增大。

下面针对受电弓装置在对准过程中相对于装置可移动范围进行进一步说明。参考图4、图5，在本发明示例中，若以第一导电连接件411的中心点为原点，当电车第二电极423与第二导电连接件421的连接点恰巧与第一电极413最下端接触时，此时受电弓装置位于上述原点的左边界端，因此，利用下列表达式表示受电弓装置可移动的左边界距离：

其中，S1表示受电弓装置可移动的左边界距离，T表示第一导电连接件411的长度，L1表示第一电极413的长度。

另外，以第一导电连接件411的中心点为原点，当电车第四电极424与第二导电连接件421的连接点恰巧与第三电极414最下端接触时，此时，受电弓装置位于上述原点的右边界处，因此，利用下列表达式表示受电弓装置可移动的右边界距离：

其中，S2表示受电弓装置可移动的右边界距离，L2表示第三电极414的长度。

综上所述，当以第一导电连接件411的中心点为原点时，利用如下表达式表示受电弓装置相对于固定供电机构41可移动范围：

其中，S₀表示第二导电连接件421中心点相对于上述原点的距离。

(一个示例)

在本申请的夹角范围中，若α为120°且α1为120°时，则受电弓装置可移动范围最小，此时，受电弓装置可移动范围为需要说明的是，在实际应用过程中，通常，第一电极413和第三电极414的长度相等，第一导电连接件411的长度T与电极长度L(包括L1和L2)的比例关系约为1.5:1，此时，受电弓装置的可移动范围为2.5倍的电极长度，在这种情况下，受电弓装置的可移动范围大于传统直线型受电弓升弓过程的可移动范围。因此，相较于传统的直线型受电弓充电方式，本发明的八字型电弓充电方式，降低了对准动作的精度，无需精准的对准即可完成充电。

当电车停放相应的停车位置后，该装置开始对准操作。电车车顶电极在上升过程中，可能存在以下三种接触情况：第一、二电极先接触、或第三、四电极先接触、或两极同时接触，当其中一端电极先接触时，移动受电机构42可以顺着电极往上升，另外一侧电极则可以顺利地对准接触，避免电极对不准的情况发生。在这种对准方式下，能够使得电极实现最大面积的充分接触。下面，针对上述在电极接触过程中可能存在的三种情况进行一一说明。

图6为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的第一、二电极先对准示意图。如图6所示，在电车停放相应的停车位置后，电车的移动受电机构42上升，当第一电极413与第二电极423先接触时，移动受电机构42沿着第一电极413向上移动，直至第一吸附单元412与第二吸附单元422吸附成功，第三电极414与第四电极424也接触完成，固定供电机构41中的一对供电电极为移动受电机构42中的一对受电电极充电。

图7为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的第三、四电极先对准示意图。如图7所示，在电车停放相应的停车位置后，电车的移动受电机构42上升，当第三电极414与第四电极424先接触时，移动受电机构42沿着第三电极414向上移动，直至第一吸附单元412与第二吸附单元422吸附成功，第一电极413与第二电极423也接触完成，固定供电机构41中的一对供电电极为移动受电机构42中的一对受电电极充电。

图8为本申请实施例的新型直流受电弓充电对准方法的左、右电极同时对准示意图。如图8所示，在电车停放相应的停车位置后，电车的移动受电机构42上升，当第三电极414与第四电极424和第一电极413与第二电极423同时接触时，第一吸附单元412与第二吸附单元422吸附成功，受电弓充电装置的四个电极全部接触完成，固定供电机构41中的一对供电电极为移动受电机构42中的一对受电电极充电。

本发明采用“八字型”滑动式直流受电弓充电装置，不仅能够在降低受电弓装置对准精度的同时提高电极对准的准确度和成功率，而且能够增加电极的接触面积，在受电弓充电过程中，使得电极完全接触，达到充电的目的，无需电车精准对准受电弓，及时解决了电车在充电过程中难以对准电极的问题。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种新型直流受电弓充电装置，其特征在于，该装置包括：

固定供电机构，所述固定充电机构包括一对供电电极，所述一对供电电极相对于水平方向倾斜地相对设置，以及

移动受电机构，所述移动受电机构包括一对受电电极，所述一对受电电极中的各个受电电极与所述一对供电电极中的相应的供电电极相应地倾斜。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，进一步，所述一对供电电极的相对的表面朝向下方；所述一对受电电极的相对的表面朝向下方。

3.根据权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，

所述固定供电机构还包括设置在所述一对供电电极之间的第一吸附单元，所述移动受电机构还包括设置在所述一对受电电极之间的第二吸附单元，所述第一吸附单元能与所述第二吸附单元相互吸引。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，

所述第一吸附单元与所述一对供电电极连接，所述第一吸附单元为电磁铁。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，

所述固定供电机构包括连接在所述一对供电电极之间的水平延伸的第一导电连接件，所述第一吸附单元通过所述第一导电连接件与所述一对供电电极电连接。

6.一种新型直流受电弓充电装置的对准方法，所述电弓轨道具备如权利要求1～5中任一项所述的固定供电机构，并且电车具备如权利要求1～3中任一项所述的移动受电机构，该方法包括如下步骤：

在电车停车后，电车所述移动受电机构上升，当所述一对受电电极中的其中一个受电电极和与其相应的一个供电电极先接触时，所述移动受电机构向上移动，直至所述第二吸附单元与所述第一吸附单元吸附成功，所述一对受电电极中的另一个受电电极和与其相应的一个供电电极接触完成，所述固定供电机构中的所述一对供电电极为所述移动受电机构中的所述一对受电电极充电。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：

在电车停车后，电车所述移动受电机构上升，当所述一对受电电极与所述一对充电电极同时接触时，电车所述移动受电机构向上移动，直至所述第一吸附单元与所述第二吸附单元吸附成功，所述受电弓充电装置电极接触完成，所述固定供电机构中的所述一对供电电极为所述移动受电机构中的所述一对受电电极充电。