CN110498028A - 内河电气化运输系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种内河电气化运输系统，涉及内河水上运输技术领域，特别是属于一种内河电气化运输系统及其实现方法。其特征在于，包括供电单元、电力驱动船舶以及设置在船舶上的受电单元，其中，所述船舶的动力装置采用直流电动机驱动船舶的螺旋桨，并通过安装在船舶上的可充电电池组实现供电；所述的供电单元包括对称架设在平直河段的内河两岸的线杆、横跨内河河道并两端分别固定在线杆上的钢缆以及吊挂在钢缆下方且垂直于钢缆布置方向的上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆相连接。有利于节能减排、环境保护以及提高有内河的高效利用和管理的积极效果。

Description

内河电气化运输系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及内河水上运输技术领域，特别是属于一种内河电气化运输系统及其实现方法。

背景技术

内河运输是指承载货物的船舶在自然形成的或人工开凿的河流上，将货物由一地运送至另一地的运输方式。承载货物的船舶在内河水中行驶的驱动力是船用内燃机提供，而内河为船舶行驶提供了航运以及装卸货物的码头。内河水上运输是人类最早采用的批量运输方式。船舶行驶的动力早期是人力、帆，逐渐发展到由蒸汽机到目前的内燃机以提供驱动力，通过燃油为动力来源的内燃机让船舶运行效率更高，船舶在内河中行驶更加灵活，船舶驾驶也更加方便。但以燃油为能源的船舶存在以下几方面的缺陷：

1、燃油机械尾气释放时造成环境污染。船用内燃机是通过燃油在汽缸内高压下燃烧推动汽缸内的活塞上下往复运动，并经两轴转变旋转运动，驱动螺旋桨的旋转，推动船舶在水中行驶。燃油中所含有有害固态和气态元素的含量，无论是内燃机技术如何发展和进步，以及燃油提炼技术的进步，都无法做到燃油机械尾气中有害物质的零排放，可以说是这种动力驱动方法，决定了燃油机械无法根除尾气排放造成的环境污染。

2、内燃机是一种复杂的机械机构。应用到车辆和船舶上，除内燃机以外，还需要有配套的变速机构以及储油箱体。这些复杂的机构不仅保养、维修成本高，而且占用船舶有效的仓储空间，是船舶整体运行中最高昂的一部分。

3、船舶运输是长距离运输方式。要保证运输效率，船舶上的储油箱的容积必须足够大，不然，船舶在航行时需要在中途靠岸加油。储油箱容积大，不仅挤占船舶的有效空间，而且燃油重量也同时挤占了船舶的有效载荷。

4、船舶用的燃料油是危险程度较高的易燃品。船上的储油箱和码头上的加油装置是水上运输过程中的重大安全隐患的来源，船上或码头上人员的违规操作，容易产生火灾，人身安全和财产面临威胁，另外，船舶在水上航行时，遇有不可抗力产生倾覆，储油箱中的燃油燃漏，也会给河流水体造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内河电气化运输系统及其实现方法，以达到通过滑动式接触供电以提供内河航道行驶的船舶所需的电力形式的驱动力，从而实现船舶在内河中的电气化运输的目的。

本发明所提供的内河电气化运输系统，其特征在于，包括供电单元、电力驱动船舶以及设置在船舶上的受电单元，其中，所述船舶的动力装置采用直流电动机驱动船舶的螺旋桨，并通过安装在船舶上的可充电电池组实现供电；所述的供电单元包括对称架设在平直河段的内河两岸的线杆、横跨内河河道并两端分别固定在线杆上的钢缆以及吊挂在钢缆下方且垂直于钢缆布置方向的上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆相连接；所述的受电单元包括在船舶驾驶室顶部依次安装的升降装置、旋转装置，旋转装置的顶部铰接有受电弓，所述的受电弓的另一端通过滑触线连接夹与供电单元的滑触线配合，实现滑动接触式的电力传输。

在受电弓上安装有配套的电力计量黑匣子，所述的电力计量黑匣子的输出端与船舶的配电箱连接。

进一步的，钢缆的两端近河岸侧分别安装有摄像头。

在电力计量黑匣子中还设置有GPS定位芯片以及主控芯片，摄像头的信号传输线接入电力计量黑匣子内部与主控芯片连接，GPS定位芯片实时定位船舶位置，并与设置在钢缆两端近河岸侧的摄像头配合，主控芯片记录并分析船舶在航行状态下GPS定位芯片所显示的船舶位置信息与摄像头所在位置是否吻合,并判断船舶是否处于工作状态；此外，电力计量黑匣子中还设置有无线传输模块，无线传输模块与主控芯片连接，主控芯片通过无线传输模块上传数据至后台。

本发明所提供的内河电气化运输系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.在平直河段的内河航道上方架设直供电网线路；

在平直河段的内河两岸的河提上或靠近岸边较浅的水中架设多组对称的线杆，横跨河道的钢缆于钢缆的两端分别固定在内河两岸的线杆上，垂直钢缆的布置方向的下方吊挂有上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆相连接；

b.船舶与供电线路的连接；

船舶驾驶室顶部的受电弓通过滑触线连接夹与供电单元的滑触线配合，实现滑动接触式的电力传输，与受电弓配套安装的电力计量黑匣子的输出端，与船舶的配电箱连接，为船舶驱动电机供电以及船舶上的蓄电池充电。

本发明所提供的内河电气化运输系统及其实现方法，适用于平直河段的内河上架设直供电网线路，本发明是以电力作为船舶的驱动能源，改造和替代的燃油为能源的内河运输船舶的驱动方式。设置在船舶驾驶室顶部的受电弓通过与之配合的升降装置以及旋转装置的作用，能够实现受电弓与在平直河段内河上方架设直供电网线路的滑动接触式的电力传输，从而船舶的行进提供动力。船舶安装有可充电电池，当船舶在港停泊装卸作业时，可以通过电网对蓄电池进行充电，当船舶脱离电网时，通过本发明的内河电气化运输系统为船舶提供行进所需电力。综上所述，本发明有利于节能减排、环境保护以及提高有内河的高效利用和管理的积极效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明供电单元的平面布置示意图；

图3为本发明的应用状态示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明所提供的内河电气化运输系统，包括供电单元、电力驱动船舶以及设置在船舶10上的受电单元，本发明的内河电气化运输系统中的船舶采用电力驱动，船舶的动力装置采用直流电动机驱动船舶的螺旋桨，并通过安装在船舶上的可充电电池组实现供电。供电单元包括对称架设在平直河段的内河两岸的线杆2、横跨内河河道1并两端分别固定在线杆上的钢缆3以及吊挂在钢缆下方且垂直于钢缆布置方向的供电滑触线4，供电滑触线包括上行船舶供电滑触线组4-1、下行船舶供电滑触线组4-2，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆12相连接。受电单元包括在船舶驾驶室9顶部依次安装的升降装置7、旋转装置8，旋转装置的顶部铰接有受电弓6，受电弓的另一端通过滑触线连接夹5与供电单元的滑触线配合，实现滑动接触式的电力传输。另外，在受电弓上安装有配套的电力计量黑匣子13，所述的电力计量黑匣子的输出端与船舶的配电箱连接，能够为船舶驱动电机供电以及船舶上的蓄电池充电。

具体地，受电弓通过升降装置以及旋转装置实现俯仰和摆动，从而使受电弓顶端的滑触线连接夹与滑触线对准，并控制受电弓始终保持于向上仰起和自适应摆动的状态，电网电力通过夹在滑触线上的滑触线连接夹所连接的电缆与船舶上配电箱连接。连接杆上黑匣子输出端与船舶上的配电箱相连，为船舶驱动电机供电和船舶上的蓄电池充电。内河上航行的船舶航速是中低速，低于城市无轨电轨的行驶速度，船舶在运河上充电航段通过受电弓顶端的滑触线连接夹连接滑触线的电网电力正常航行。在船舶航行中需要超船或驶离主航道时，解除受电弓与滑触线的连接，转为由船舶上的蓄电池供电。船舶上的蓄电池除了在内河航道上有滑触线段由电网充电以外，在靠港停泊进行装卸作业时，由港口上的充电桩为船舶上的蓄电池进行充电。充电桩与内河上方架设的供电设施均由电力供应商统一投资并运营管理。

此外，钢缆的两端近河岸侧分别安装有摄像头11；在电力计量黑匣子中还设置有GPS定位芯片以及主控芯片，摄像头的信号传输线接入电力计量黑匣子内部与主控芯片连接，GPS定位芯片实时定位船舶位置，并与设置在钢缆两端近河岸侧的摄像头配合，主控芯片记录并分析船舶在航行状态下GPS定位芯片所显示的船舶位置信息与摄像头所在位置是否吻合，从而判断船舶是否处于工作状态，以防止船舶航行中窃电行为的发生，此外，电力计量黑匣子中还设置有无线传输模块，无线传输模块与主控芯片连接，主控芯片通过无线传输模块上传数据至后台，供后台对航行状态的监控。

本发明的船舶在内河的航行的驱动力为电力驱动，实现了内河的电气化运输。本发明中内河航行的船舶电力驱动的电力主要有两种方式：一种是由电网直接供电驱动船舶航行；另一种是由船舶上的蓄电池提供电力驱动船舶正常航行。

本发明是在内河航道的平直河段架设直供电网线路。如图2、图3所示，本发明在平直河段的内河两岸的河提1-1上或靠近岸边较浅的水中架设多组对称的线杆，横跨河道的钢缆于钢缆的两端分别固定在内河两岸的线杆上，垂直钢缆的布置方向的下方吊挂有上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆相连接。具体实施例中，对称架设在内河两岸的线杆或铁塔，与常见的过江（河）电力（通讯）线路的线杆或铁塔的架设方式方法相同。两端固定在内河两岸边架设的线杆上的钢缆除了用于固定与河道走向一致的滑触线以外，在两组滑触线靠河岸一侧的钢缆上各安装有摄像头，电网的供电电缆也是绑定钢缆上后与滑触线连接。

滑触线的长度及无滑触线供电的河段长度的设定原则：架设在河道上的滑触线长度，理论上是越长越好。由于河道自然条件的限制和投资上的限制，河道上的供电滑触线的长度有最低要求，即船舶在河道上航行期间累计在线航行给船上蓄电池充电量应该大于或等于在河道上无供电段所消耗蓄电池的用电量。滑触线即可分连续式架设，也可以分段式架设，架设的原则与高速公路上加油站的设定原则相近或相同。在内河以电力为驱动力航行的船舶上的蓄电池有可供最低航行里程的标准，也同时有单位时间内充电电量的标准。按设定标准确定。

本发明的电力驱动的船舶更加灵活方便，船舶在线航行可以随时脱离滑触线供电，依靠船舶上蓄电池供电继续航行。上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组的安装位置在河道的上、下行航道上方，前后船舶同时在线航行时的间隔距离限定是由交通管理部门测订。另外，内河上架设的供电滑触线是在河道的上方空中，并不影响河道非电气化船舶的正常航行。且以电力驱动的船舶在线航行时的航速，与其他动力驱动的船舶航行速度并无大的差别。船舶在线与离线的转换，可以在很短的时间内完成，所以内河航运的交通规则仍然适用于以电力为驱动力的船舶的航行。

Claims (5)

1.一种内河电气化运输系统，其特征在于，包括供电单元、电力驱动船舶以及设置在船舶（10）上的受电单元，其中，所述船舶的动力装置采用直流电动机驱动船舶的螺旋桨，并通过安装在船舶上的可充电电池组实现供电；所述的供电单元包括对称架设在平直河段的内河两岸的线杆（2）、横跨内河河道（1）并两端分别固定在线杆上的钢缆（3）以及吊挂在钢缆下方且垂直于钢缆布置方向的上行船舶供电滑触线组（4-1）、下行船舶供电滑触线组（4-2），上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆（12）相连接；所述的受电单元包括在船舶驾驶室（9）顶部依次安装的升降装置（7）、旋转装置（8），旋转装置的顶部铰接有受电弓（6），所述的受电弓的另一端通过滑触线连接夹（5）与供电单元的滑触线（4）配合，实现滑动接触式的电力传输。

2.根据权利要求1所述的内河电气化运输系统，其特征还在于，在受电弓上安装有配套的电力计量黑匣子（13），所述的电力计量黑匣子的输出端与船舶的配电箱连接。

3.根据权利要求1或2所述的内河电气化运输系统，其特征还在于，钢缆的两端近河岸侧分别安装有摄像头（11）。

4.根据权利要求2所述的内河电气化运输系统，其特征还在于，在电力计量黑匣子中还设置有GPS定位芯片以及主控芯片，摄像头的信号传输线接入电力计量黑匣子内部与主控芯片连接，GPS定位芯片实时定位船舶位置，并与设置在钢缆两端近河岸侧的摄像头配合，主控芯片记录并分析船舶在航行状态下GPS定位芯片所显示的船舶位置信息与摄像头所在位置是否吻合,并判断船舶是否处于工作状态；此外，电力计量黑匣子中还设置有无线传输模块，无线传输模块与主控芯片连接，主控芯片通过无线传输模块上传数据至后台。

5.根据权利要求1所述的内河电气化运输系统的实现方法，其特征还在于，包括如下步骤：

a.在平直河段的内河航道上方架设直供电网线路；

在平直河段的内河两岸的河提（1-1）上或靠近岸边较浅的水中架设多组对称的线杆，横跨河道的钢缆于钢缆的两端分别固定在内河两岸的线杆上，垂直钢缆的布置方向的下方吊挂有上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组，上行船舶供电滑触线组、下行船舶供电滑触线组分别与电网的供电电缆相连接；

b.船舶与供电线路的连接；

船舶驾驶室顶部的受电弓通过滑触线连接夹与供电单元的滑触线配合，实现滑动接触式的电力传输，与受电弓配套安装的电力计量黑匣子的输出端，与船舶的配电箱连接，为船舶驱动电机供电以及船舶上的蓄电池充电。