CN111137179A - 活动型道路供电轨道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活动型道路供电轨道，用以消除雨雪、结冰、异物、污渍等污秽环境对供电轨道运行的影响。活动型供电轨道正常或默认状态下，导电体缩入保护装置内，且不带电。车辆驶过分段的供电轨道时，导电体伸出保护装置，并开始带电，与车辆上的集电器相接触为车辆供电。车辆驶离供电轨道时，导电体缩回保护装置内，并切断电源。

Description

活动型道路供电轨道

技术领域

本发明涉及IPC领域包括：

B60L 电动车辆动力装置

B60M 电动车辆的电源线路或沿路轨的装置

E01H 街道清洗；轨道清洗；海滩清洗；陆地清洗；一般驱雾法。

背景技术

以上提及的技术领域有关的方法、装置和结以及特征以多种不同的实施方式为大众所知。

电动汽车作为新能源车辆有着环保优势和能源廉价的巨大优势，但是目前由于蓄电池电池容量和充电时间的限制，使得电动车辆在长距离运输和能源快速获取方面与传统的燃油车辆相比还有较大的弱势；电动车辆仅在小型乘用车有一定范围的应用，一般的充满电后的行驶里程在300km左右，而且还需要较长时间重新充电；长途运输的重载卡车更是作为公路运输的耗能大户，由于电动车辆蓄电池储能容量小的弱点，不能做大范围的应用推广。

铁路中电力机车以及城市道路行驶电车采用受电弓从上方的架空裸导线取电，城市地铁采用集电靴从下方的供电第三轨取电，上取电方式适用于露天环境下车辆统一固定高度，下取电只适用于有严密的封闭条件的非露天环境。

现有的两种取电方式均不能适用于一般公路环境：若采用上取电，各类大、中、小型电动车辆不能统一固定高度，即便是缩短大型车辆的受电弓，而又同时加长小型车辆的受电弓，也会导致受电弓的力学结构难以设计；若采用下取电，露天公路环境有雨雪冰、沙尘、垃圾杂物等污损供电轨道，从而发生电气漏电、短路故障导致供电系统停止工作。

如何保证下取电方式中道路供电轨道能够不受环境影响而全天候运行，成为公路电动车辆行驶供电技术的一个重要问题。

发明专利申请“公路上电动车辆的平面轨道”（CN201410094868.2）提出“为了防止下雨路面有水时路面在充电时带电伤人，当两组轨道自检有漏电时，自动关闭电源，在这个期间不供电。当路面已干时，自动恢复供电。”即说明该专利申请不具备下雨环境下使用。

专利公开号（WO2006AU01709 20061115/AU20050906351 20051116）Improvedtransport system提出了分段间歇式供电的方式，专利公开号（WO9310995.A1）“Electrical vehicle transporation system”和专利公开号（WO2013062609 (A1)）“Electric vehicle and roadway power system therefore”也提出了分段供电的解决方案。分段供电的方式对于规避公路供电轨道的局部电气故障有着重要作用。专利公开号WO2006AU01709还提及使用加热和气体喷射装置吹除积雪的思路，也提到了雨水对供电轨道的影响，不足之处是没有提出具体的解决方案。

专利公开号“为带轮车辆供电及沿地面轨道导向的组件”（CN1045748）、专利公开号“一种高速公路电动汽车插入式防雨雪电路接入系统”（CN201810124530）、专利“DISPOSITIF DE PROTECTION DE RAIL ELECTRIQUE DE TRACTION FERROVIAIRE.”（FR2949396.A1）给出了用柔性盖板封闭供电导轨，使导轨不发生漏电的方式。柔性盖板的使用寿命、封闭能力和对车辆集电器的阻碍作用是此种方案的主要弱点。

发明专利申请“用于一个或多个电力驱动车辆的系统（可使水绕过导电体）”（CN102844217A，CN102844217B），采用了下取电和导流渠方式在一定程度上解决了流动性液体所造成的轨道漏电问题。不足之处不能接近异物对轨道运行的干扰，而且还需要一定程度的倾斜路面，如果路面倾斜度不够的话，排水性能将会有较大影响。

发明专利申请“用于道路车辆的电馈给的全天候轨道和触头”（CN105189185A、US2013025991），采用垂直布置轨道和流体吹洗方式，较好的解决了轨道清洁和清洗问题，不足之处是因轨道导电体采取垂直布置，因此必须或者设置高于路面，会影响车辆通行，或者嵌入路面的沟槽内，影响沟槽排水和排除异物。

发明内容

有鉴于此，本发明提供这样的道路供电轨道：其克服或减轻已知电动车辆行驶中的供电轨道的一个或多个缺点，或至少提供有用的替代选择。

本发明提供这样的优点：露天公路上道路供电轨道可不受雨雪、或结冰的气象和其他污秽条件，实现全天候运行；供电轨道的设置不影响各种车辆在其敷设路面上的行驶，供电轨道不会对车辆驶入和驶出其所在车道产生障碍和不便，车辆集电器取电操作方式较为直接和简化。

（一）基本结构。

一种活动型道路供电轨道，属于与车辆、道路相关的系统 (“S”)，其中，所述系统(“S”)用于为电力驱动车辆（10）沿一段车道 (20) 行驶提供电能，所述系统包括：

一个或多个由一个或多个电动机驱动的车辆(10)，设有相对于所述车辆(10) 的运动方向向上、向下和横向移置的一个或多个集电器（11）；所述车辆可以是任何机动或道路车辆，即适于道路运输，包括但不限于轨道电动车、汽车、公共汽车、卡车、货车和摩托车。所述触头装置适于与轨道机械地和电气地共同作用，所述轨道包括充有电压且位于所述车辆正驶于的路段中的导电体，以提供电压到推进车辆的至少一个电动机，从而当所述车辆在电气化路段上行驶时补充或取代现有车辆发动机所提供的推进力，其通过引入结合于此。所述集电器包括配置成被带入与所述轨道的至少一个竖直侧壁部机械地和电气地接触的滑动触头；

一段车道（20）内包含一行或多行的分为多段的长条型供电轨道（30）,单行供电轨道（30）沿所述车道（20）方向逐段接续布置,供电轨道（30）的段与段之间设有电气绝缘的间隙（36）；

所述一段供电轨道（30），包括一段长条形导电体（31）、一个或多个支架（32）；

所述支架（32）的一部分或全部，是电气绝缘材料；

所述支架（32）的第一端与导电体（31）连接，第二端与某固定物连接，支架使导电体（31）悬空，与其他固定物电气绝缘。

可选地：

沿所述供电轨道（30），平行设置一段或多段保护容器（21），保护容器（21）至少有一面开口，供电轨道（30）正常或默认的置于保护容器（21）内部；

所述支架（32）的与所述导电体连接的第一端是可转动或可平动的，支架与固定物连接的第二端是可转到或可平动的，支架（32）通过其运动带动所述导电体（31）实现至少两个空间位置的状态转换，状态一是导电体（31）缩入所述保护容器（21）内部，导电体（31）不接触到所述车辆集电器（11），状态二是导电体（31）伸出保护容器（21），导电体（31）接触到车辆集电器（11）,与车辆集电器（11）之间至少形成一个机械和电接触点。

因为导电体未与集电器接触时，导电体置于保护容器内部，导电体按需伸出保护容器内部与集电器接触时，所以可以有效隔绝导电体与雨雪、污物的接触；并且因为导电体是运动的，所以可以在运动过程中振离可能附在导电体或其运动路径上的杂物。保证导电体在保护态时与外界的有效隔离，达到隔离雨雪、或结冰和其他污秽的效果。

（二）供电轨道的交错排列。

所述的供电轨道，在车道（10）上设置多行平行供电轨道（30）时，可选地：各行的供电轨道（30）相互交错排列，即某行供电轨道（30）之间的间隙（35），与相邻行的供电轨道（30）的导电体（31）的中间位置位于同一道路横截面上。

因为各行的供电轨道（30）相互交错排列，同时车辆上配置的集电器可以同时与各行供电轨道相接触，所以在单行供电轨道存在段与段之间的间隙时，另一行供电轨道可以持续给车辆供电。

（三）供电轨道的重叠。

供电轨道（30），在车道（10）上设置多行平行供电轨道（30）时，可选地，相邻的两行供电轨道（30）的导电体（31）布置，在沿车道（20）长度方向的空间投影有相互重叠区域（36）。

因为相邻的两行供电轨道（30）的导电体（31）沿车道（20）长度方向的空间投影有相互重叠区域（36），所以在多行供电轨道持续为车辆供电过程中，可保证供电不会发生切换性间断。

（四）供电轨道的跟踪车辆转换。

供电轨道（30），可选地，车辆（10）行驶中，车辆（10）向导电体（31）方向的投影区域与导电体（31）进入重叠时，导电体（31）转为伸出保护容器（21）状态；车辆（10）行驶中，车辆（10）向导电体（31）方向的投影区域离开导电体（31）时，导电体（31）转为缩入保护容器（21）状态。

因为导电体的伸出或缩入保护容器跟踪了车辆的行驶过程，所以导电体只在有必要时才伸出保护容器，进一步降低了导电体被雨雪、污秽等污染的情况。

（五）供电轨道的控制开关。

供电轨道（30），还包括控制开关（33），控制开关第一端与所述导电体（31）作电气连接，第二端与电源作电气连接，可选地：控制开关（33）根据导电体（31）与所述车辆集电器（11）的接触状态，投入或切除导电体（31）的电源；车辆集电器（11）与导电体（31）无接触时，控制开关（33）分闸切除导电体（31）电源；车辆集电器（11）与导电体（31）有接触时，控制开关（33）合闸投入导电体（31）电源。

因为只有导电体伸出保护容器，才接通电源带上电压，所以导电体漏电的可能性得到进一步降低。

（六）保护容器的盖板。

保护容器（21），可选地：保护容器（21）还包含有容器盖板（22）；导电体（31）伸出保护容器（21）状态时，容器盖板（22）打开；导电体（31）缩入保护容器（21）后，容器盖板（22）闭合。

因为保护容器包含了容器盖板，所以可以进一步增加保护容器的保护性能。

（七）保护容器的道路平齐。

保护容器（21），可选地：在保护容器（21）安装车辆下方时，保护容器（21）的上表面与车道（10）外表面平齐。

因为保护容器（21）的上表面与车道（10）外表面平齐，所以供电轨道的设置不影响各种车辆在其敷设路面上的行驶，供电轨道不会对车辆驶入和驶出其所在车道产生障碍和不便。

（八）保护容器的加热。

保护容器（21），可选地：保护容器（21）内部设置加热装置（24）。

因为保护容器（21）内部设置加热装置（24），所以在雨雪、结冰气象条件下，保护容器内部可进行融冰、除湿，进一步提升保护容器的保护性能。保护容器内部设置电加热装置，在湿度较大、雨雪、气温较低条件下启动，用以去除保护容器内部可能的水、雾。

（九）保护容器的气体喷射装置。

保护容器（21），可选地：保护容器设置有一台或多台气体喷射装置（23），气体喷射装置（23）的气流喷射方向朝向所述导电体（31）处于所述状态一（41）时所述支架（32）所在的位置。

因为配置了气体喷射装置，所以可以在导电体支架支撑导电体伸出保护容器时对支架喷射气流，可以将降雪、雨水、或其他杂物从支架上吹离，提升支架的绝缘性能，保证导电体的电气绝缘。

（十）保护容器的气体喷射装置的联动。

气体喷射装置（23），可选地：气体喷射装置（23）启停与所述容器盖板（22）的开闭状态联动;气体喷射装置（23）内设置气体加热装置（24），对气体喷射装置（23）吹出的气体进行加热，加热装置（24）的启停与气体喷射装置（23）启停联动。

因为气体喷射装置配置了气体加热，所以可以进一步提升气体喷射装置喷射出的气流的除污除湿性能，从而加强导电体支架的绝缘效果。

附图说明

因为气体喷射装置配置了气体加热，所以可以进一步提升气体喷射装置喷射出的气流的除污除湿性能，从而加强导电体支架的绝缘效果。

图1表示供电轨道（30）的导电体伸出和缩入保护容器的两种状态的前视图。

图2表示一种使用滑杆、齿轮方式的对导电体进行伸缩的前视图。

图3表示供电轨道（30）内部的各部件。

图4表示保护容器和容器盖板。

图5表示一种供电轨道（30）位于车辆（10）侧方的后视图，其中a为全图，b为局部放大图。

图6表示一种供电轨道（30）位于车辆（10）下方的后视图，其中a为全图，b为局部放大图。

图7表示车辆（10）在车道（20）上行驶中的前视图和俯视图，其中a为俯视图，b为前视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制。要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本发明的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1所示供电轨道（30）的导电体伸出和缩入保护容器的两种状态；

从外形上看，供电轨道（30）和导电体（31）均为长条性，导电体缩入保护容器时，其全身均进入保护容器内部，导电体伸出保护容器时，至少其上表面伸出保护容器外。

图1中支架是通过旋转方式使导电体伸出保护容器，可选的，支架也可以使用图2中的滑杆、齿轮方式使导电体伸出保护容器，此处对支架的形状及支架的运动方式不做限制。

图3所示供电轨道（30）内部的各部件，图中示出了保护容器（21）、支架（32）、导电体（31）、控制开关（33）、气体喷射装置（23）、加热装置（24）、供电电源（AC/DC）。

图4所示一种保护容器和容器盖板，图中示出的只是一种盖板以铰链方式旋转开启的方式，对于本领域技术人员来说，盖板的形式和开启方式不限于图中示出的限制范围。

图5所示一种供电轨道（30）位于车辆（10）侧方的后视图，其中a为全图，b为局部放大图。集电器（11）从车辆（10）侧方伸出，接触到导电体（31），导电体（31）向侧方伸出保护容器（21）。

图6所示一种供电轨道（30）位于车辆（10）下方的后视图，其中a为全图，b为局部放大图。集电器（11）从车辆（10）下方伸出，接触到导电体（31），导电体（31）向上方伸出保护容器（21）。车辆集电器（11）与A、B两行供电轨道同时接触受电。

图7所示车辆（10）在车道（20）上行驶中的前视图和俯视图，其中a为俯视图，b为前视图（b以A行供电轨道进行剖视）。

为便于描述动作过程，以两行供电轨道为例，设两行供电轨道名称为A、B，以车辆前行方向按交错方式顺序排列，有供电轨道A1、B1、A2、B2。

供电轨道的动作步骤按以下进行：①车辆车身沿道路横截面方向投影覆盖到供电轨道A1，A1的保护容器盖板打开，A1导电体伸出保护容器，A1保护容器的气体喷射装置启动；②车辆前行，车辆集电器接触到A1导电体，A1导电体投入电源；③车辆前行，车辆车身沿道路横截面方向投影覆盖到供电轨道B1，B1的保护容器盖板打开，B1导电体伸出保护容器，B1保护容器的气体喷射装置启动；④车辆前行，车辆集电器保持与A1的接触；⑤车辆前行，车辆集电器接触到B1导电体，B1导电体投入电源，A1和B1导电体同时为车辆供电；⑥车辆集电器脱离到A1导电体，B1导电体继续为车辆供电；⑦A1导电体切断电源，A1导电体缩回保护容器，A1保护容器气体喷射装置关闭，A1的保护容器盖板关闭。

以此类推，A2、B2及后续的供电轨道依次动作，车辆集电器总是处于充电状态。供电轨道及保护容器的动作跟踪车辆的运动位置，对于本领域技术人员来说，可以理解的是有多种跟踪动作方式，包括以下且不限于以下方式：光、无线电、磁、机械等。

Claims (10)

1.一种活动型道路供电轨道，属于与车辆、道路相关的系统 (“S”)，其中，所述系统(“S”)用于为电力驱动车辆（10）沿一段车道 (20) 行驶提供电能，所述系统包括：

a)一个或多个由一个或多个电动机驱动的车辆(10)，设有相对于所述车辆(10) 的运动方向向上、向下和横向移置的一个或多个集电器（11）；

b)一段车道（20）内包含一行或多行的分为多段的长条型供电轨道（30）,单行供电轨道（30）沿所述车道（20）方向逐段接续布置,供电轨道（30）的段与段之间设有电气绝缘的间隙（36）；

c)所述一段供电轨道（30），包括一段长条形导电体（31）、一个或多个支架（32）；

d)所述支架（32）的一部分或全部，是电气绝缘材料；

e)所述支架（32）的第一端与导电体（31）连接，第二端与某固定物连接，支架使导电体（31）悬空，与其他固定物电气绝缘；

其特征在于：

沿所述供电轨道（30），平行设置一段或多段保护容器（21），保护容器（21）至少有一面开口，供电轨道（30）正常或默认的置于保护容器（21）内部；

支架（32）的与所述导电体连接的第一端是可转动或可平动的，支架与固定物连接的第二端是可转到或可平动的，支架（32）通过其运动带动所述导电体（31）实现至少两个空间位置的状态转换，状态一是导电体（31）缩入所述保护容器（21）内部，导电体（31）不接触到所述车辆集电器（11），状态二是导电体（31）伸出保护容器（21），导电体（31）接触到车辆集电器（11）,与车辆集电器（11）之间至少形成一个机械和电接触点。

2.根据权利要求1所述的供电轨道，在车道（10）上设置多行平行供电轨道（30）时，其特征在于，各行的供电轨道（30）相互交错排列，即某行供电轨道（30）之间的间隙（35），与相邻行的供电轨道（30）的导电体（31）的中间位置（36）位于同一道路横截面上。

3.根据权利要求1或2所述的供电轨道（30），在车道（10）上设置多行平行供电轨道（30）时，其特征在于，相邻的两行供电轨道（30）的导电体（31）布置，在沿车道（20）长度方向的空间投影有相互重叠区域（36）。

4.根据权利要求1所述的供电轨道（30），其特征在于，车辆（10）行驶中，车辆（10）向导电体（31）方向投影的投影区域与导电体（31）进入重叠时，导电体（31）转为伸出保护容器（21）状态；车辆（10）行驶中，车辆（10）向导电体（31）方向投影的投影区域离开导电体（31）时，导电体（31）转为缩入保护容器（21）状态。

5.根据权利要求1所述的供电轨道（30），还包括控制开关（33），控制开关第一端与所述导电体（31）作电气连接，第二端与电源作电气连接，其特征在于，控制开关（33）根据导电体（31）与所述车辆集电器（11）的接触状态，投入或切除导电体（31）的电源；车辆集电器（11）与导电体（31）无接触时，控制开关（33）分闸切除导电体（31）电源；车辆集电器（11）与导电体（31）有接触时，控制开关（33）合闸投入导电体（31）电源。

6.根据权利要求1所述的保护容器（21），其特征在于，保护容器（21）还包含有容器盖板（22）；导电体（31）伸出保护容器（21）状态时，容器盖板（22）打开；导电体（31）缩入保护容器（21）后，容器盖板（22）闭合。

7.根据权利要求1所述的保护容器（21），其特征在于，在保护容器（21）安装车辆下方时，保护容器（21）的上表面与车道（10）外表面平齐。

8.根据权利要求1所述的保护容器（21），其特征在于，保护容器（21）内部设置加热装置（24）。

9.根据权利要求1所述的保护容器（21），其特征在于，保护容器设置有一台或多台气体喷射装置（23），气体喷射装置（23）的气流喷射方向朝向所述导电体（31）处于所述状态一（41）时所述支架（32）所在的位置。

10.根据权利要求9所述所述的气体喷射装置（23），其特征在于，气体喷射装置（23）启停与所述容器盖板（22）的开闭状态联动;气体喷射装置（23）内设置气体加热装置（24），对气体喷射装置（23）吹出的气体进行加热，加热装置（24）的启停与气体喷射装置（23）启停联动。

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