CN113942406A - 一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构，属于有轨电车相关技术领域，包括设置在立柱上的伸缩机构，以及配合设置的滑动连接机构。伸缩机构包括伸缩缸和伸缩杆，实现充电轨沿横向上位移；滑动连接机构包括第一连接块、滑动连接杆和第一连接板，通过其三者之间的配合设置实现其沿竖向的转动以及沿纵向上的位移变化，以及设置在第一连接板与充电轨之间的连接组件，用于实现连接轨的固定。本发明的伸缩式充电轨结构，能够灵活改变充电轨与受电弓的接触位置，使得受电弓的整个导电面能够得到充分使用，避免受电弓上同一部位的长时间磨损，延长受电弓的使用寿命，具有较好的实用价值和推广价值。

Description

一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构

技术领域

本发明属于有轨电车相关技术领域，具体涉及一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，城市人口数量逐年递增，对城市交通出行提出了更高的要求。为了缓解日益增加的城市出行需求，越来越多的交通形式得到了设计与应用。其中，有轨电车作为一种中运量的公共交通方案，在近年来得到了快速发展和广泛推广，相较于地铁等传统城市轨道交通，有轨电车具有建设成本低、建设周期短等优点，是缓解城市交通拥堵、提供便捷城市出行的可靠选择之一。

对于传统的有轨电车而言，其往往需要在车辆运行的沿线设置接触网，通过有轨电车顶部的受电弓与其上方的接触网接触供电。这种方式虽然在一定时期内满足了有轨电车的设置、运营需求，但是，传统接触网系统的设置不仅增加了有轨电车交通系统的设置成本，还会影响城市规划建设和城市景观。因此，随着有轨电车技术的发展和储能技术的日益成熟，无接触网的储能式有轨电车开始日益成为有轨电车交通系统设计时的首选，几乎所有新建有轨电车工程均采用储能式供电方式。较之于传统的接触网式有轨电车而言，储能式有轨电车往往具有节能环保、对城市景观影响小、运维费用低等优点，受到各大城市的广泛青睐，也逐渐成为有轨电车交通的未来发展方向。

通常情况下，储能式有轨电车通过在车站设置充电轨为其持续补充电量，同时也在车辆段(车辆停车、维护和检修的场所)每个停车列位上设置充电轨给回库车辆充电。目前，国内外的充电轨装置大多为直线结构，即车辆受电弓碳滑板在与充电轨接触摩擦过程中，始终摩擦一个固定区域，导致该区域磨耗快、使用寿命低，并且碳滑板的其它区域未得以充分利用。据黄埔区有轨电车1号线运营统计，平均每3～4万运行公里就要更换一次碳滑板；而地铁和铁路机车平均每10万公里更换一次碳滑板。并且有轨电车受电弓碳滑板仅在车辆充电区域才与充电轨接触磨耗，属于间断性磨耗；而地铁和铁路机车的碳滑板属于持续性磨耗，可见有轨电车与地铁、铁路机车相比，其碳滑板的磨耗能力相差甚远，频繁地更换碳滑板不仅经济性差，也增加了检修作业人员的劳动强度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构，能够灵活改变充电轨与受电弓的接触位置，使得受电弓的整个导电面能够得到充分使用，避免受电弓上同一部位的长时间磨损，延长受电弓的使用寿命，具有较好的实用价值和推广价值。

为实现上述目的，本发明提供一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构，用于储能式有轨电车的充电，包括充电轨和至少两个立柱；

所述立柱的底部固定，其顶部设置有伸缩机构，并对应该伸缩机构设置有滑动连接机构和连接组件；

所述伸缩机构包括固定于所述立柱的伸缩缸以及同轴连接于该伸缩缸中的伸缩杆；

所述滑动连接机构包括第一连接块、滑动连接杆和第一连接板；所述第一连接块固定连接在所述伸缩杆背离立柱的一端；所述滑动连接杆的顶部与所述第一连接块转动连接，其底部与所述第一连接板滑动连接，使得所述滑动连接杆与所述第一连接板之间的连接位置可随所述伸缩杆的伸缩而变化；

所述连接组件设置在所述充电轨与所述第一连接板之间，其底部与所述充电轨的顶部固定连接，顶部与所述第一连接板的底部固定连接，使得所述充电轨隔离连接在所述第一连接板的下方，且所述充电轨与受电弓的接触角度通过改变不同伸缩杆的伸缩长度来进行调节。

作为本发明的进一步优选，所述第一连接块的一端连接所述伸缩杆，另一端水平伸出，并在该水平伸出的端部上开设有通孔；

相应地，所述滑动连接杆的一端设置有端帽，使得该滑动连接杆穿过所述通孔后以端帽限位。

作为本发明的进一步优选，所述滑动连接杆背离所述第一连接块的一端设置有套管，并在所述第一连接板上设置有滑杆；

所述滑杆的轴线平行于所述充电轨的轴线，且所述套管同轴套设在所述滑杆的外周，并使得所述套管可在所述伸缩杆的伸缩下沿滑杆轴向往复滑动。

作为本发明的进一步优选，所述伸缩机构还包括伸缩板；所述伸缩板的一端固定于所述伸缩杆的端部，另一端与所述伸缩缸滑动连接，用于对所述伸缩杆提供辅助支撑。

作为本发明的进一步优选，所述滑动连接结构中的任一个替换为转动连接机构；

所述滑动连接机构包括第二连接块、转动连接杆和第二连接板；所述第二连接块固定连接在所述伸缩杆背离立柱的一端；所述转动连接杆的顶部与所述第二连接块固定连接，其底部与所述第二连接板转动连接，使得所述转动连接杆与第二连接块之间的连接转动可随所述伸缩杆的伸缩而变化。

作为本发明的进一步优选，所述第二连接板上设置有通孔，所述转动连接杆穿过该通孔，并在其末端设置有用于承载载荷的端帽，且所述转动连接杆与所述通孔之间为间隙配合。

作为本发明的进一步优选，在所述第二连接板通孔位置设置有用于改善转动过程的轴承。

作为本发明的进一步优选，所述充电轨的两端分别向上弯曲，并在端部的底面形成光滑的弧形结构。

作为本发明的进一步优选，所述连接组件包括连接件、悬挂板、绝缘子和卡爪；

所述连接件将所述悬挂板固定于所述滑动连接机构上，所述悬挂板的底部依次设置所述绝缘子和所述卡爪，所述卡爪抱设在所述充电轨上。

作为本发明的进一步优选，立柱的中部设置有用于防止部件掉落的隔板，所述伸缩机构在收缩状态时，可将所述充电轨收缩至所述隔板上方。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其通过设置伸缩机构调整充电轨的水平角度，且通过滑动连接机构以及连接组件之间的配合作用，使得其在完成充电轨的可靠固定的同时够随着伸缩机构的运行实现沿竖向上的旋转以及沿纵向上的位置变化，确保充电轨能够精准的完成其与受电弓夹角的改变，进而使得有轨电车在充电过程中受电弓的接触面积得到灵活调整，大大延长受电弓的使用寿命。

(2)本发明的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其通过在对伸缩机构的受力结构进行了相应的改进，即通过安装伸缩板的结构设计，有效分担了伸缩杆沿竖向上的受力，避免伸缩杆由于受力变形造成的结构不稳定、伸缩不平顺、甚至是发生伸缩机构损坏，确保该伸缩式充电轨的安全性和可靠性。

(3)本发明的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其通过在立柱对应位置设置具有一定横向宽度的隔板，在未进行充电工作时，伸缩机构收缩使得充电轨缩回隔板上方，其仅仅在需要进行充电作业时控制充电轨伸出，避免充电轨部件脱落而造成的安全隐患，有效确保人员、设备的安全。

(4)本发明的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其结构简单，设置简便，通过在对充电轨支撑固定装置的改进，通过将充电轨水平角度的调整，使得受电弓与充电轨接触的部位可以随着列车的行驶而发生改变，继而减少受电弓上同一部位的长时间磨损，延长受电弓的使用寿命，降低储能式有轨电车的运营成本，具有较好的实用价值和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中接触角度可调的伸缩式充电轨结构的整体结构立体图；

图2是本发明实施例中接触角度可调的伸缩式充电轨结构的整体结构俯视图；

图3是本发明实施例中接触角度可调的伸缩式充电轨结构的滑动端放大图；

图4是本发明实施例中伸缩式充电轨结构滑动端的另一视角放大图；

图5是本发明实施例中伸缩式充电轨结构的滑动端A处局部放大图；

图6是本发明实施例中伸缩式充电轨结构的转动端放大图；

图7是本发明实施例中伸缩式充电轨结构转动端的另一视角放大图；

图8是本发明实施例中伸缩式充电轨结构的转动端B处局部放大图；

图9是本发明实施例中伸缩式充电轨结构充电工作示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、伸缩机构；2、滑动连接机构；3、转动连接机构；4、连接组件；5、受电弓；6、立柱；7、充电轨；8、基础面；9、轨道；

101、伸缩缸；102、伸缩杆；103、伸缩板；

201、第一连接块；202、滑动连接杆；203、第一连接板；

301、第二连接块；302、转动连接杆；303、第二连接板；304、轴承；

401、连接件；402、悬挂板；403、绝缘子；404、卡爪；

501、受电接触区域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～9，本发明优选实施例中的伸缩式充电轨7用于有轨电车临时停靠车站或者专门用于有轨电车停放的站场中，使得储能式有轨电车可以在停放时进行车上电能的补充。

具体地，优选实施例中的伸缩式充电轨7沿纵向(轨道9延伸方向)垂吊于设置在基础面8的轨道9之上，其通过若干组由伸缩机构1、滑动连接机构2和连接组件4构成的沿横向伸出的伸缩支撑结构固定于沿纵向间隔设置的若干个立柱6上。

优选地，各个伸缩支撑结构在对充电轨7提供支撑时，该支撑结构始终对充电轨7提供一个下压力。具体的，各伸缩支撑结构的竖向设置高度较低于充电轨7其他支撑结构，使得充电轨7的整体呈下凹状。即充电轨7中部较低，首尾两端向上翘起，确保充电轨7与受电弓5的稳定接触。

如图4～9中所示，优选实施例中沿纵向间隔设置的若干个立柱6上均设置有伸缩机构1。该伸缩机构1一端固定设置立柱6的顶部位置侧壁上，另一端固定连接滑动连接机构2，其在该滑动连接机构2的底部垂设有用于紧固充电轨7的连接组件4，滑动连接机构2实现与连接组件4沿竖向转动连接的同时还可以调整其与该连接组件4沿充电轨7延伸方向的位置。在进行充电过程中，若干个伸缩机构1沿横向进行伸缩运动，带动相应的滑动连接机构2同样沿横向伸缩，进而使得连接组件4带动充电轨7产生水平面上的角度变化，即改变充电轨7与受电弓5之间的夹角。

进一步地，优选实施例中的伸缩机构1包括伸缩缸101、伸缩杆102、伸缩板103。其中，伸缩缸101为该伸缩机构1提供伸缩驱动力，其一端侧壁固定于立柱6顶端侧壁上，另一端设置有可沿横向伸缩的若干根伸缩杆102；并且在该伸缩缸101的底端面上沿横向设置有一条T型槽，用于安装伸缩板103。同时，在该伸缩杆102的伸缩首端还设置有用于辅助支撑的L型伸缩板103，该伸缩板103可随伸缩杆102沿横向伸缩，用于对伸缩杆102提供辅助支撑，避免伸缩杆102由于充电轨7的载荷发生弯曲，继而影响传动效率甚至造成伸缩机构1损坏。其具体设置为短板侧与伸缩杆102首端固定连接，长板侧沿横向延伸至伸缩缸101底端面上，并通过设置在其延伸末端上的T型杆与设置在伸缩缸101底部的T型槽相配合，实现伸缩板103端部固定以及沿横向的伸缩。

为了实现伸缩机构1的稳定伸缩功能，优选实施例中的伸缩机构1可选用液压缸、气缸、丝杠、齿轮齿条传动中的任意一种为伸缩运动提供驱动力。同时，其伸缩缸101的设置形式也可根据实际需求选择不同的结构形状，例如，选用长方体壳体、圆柱状壳体等结构形状，以简化该伸缩机构1的安装过程。

进一步地，参见图4～9中所示，优选实施例中的滑动连接机构2为伸缩机构1与连接组件4之间的过渡连接机构，其顶部与伸缩机构1的伸缩段固定连接，而其底部则与连接组件4固定连接。具体地，滑动连接机构2包括第一连接块201、滑动连接杆202、第一连接板203。其中，第一连接块201用于为滑动连接杆202提供安装基础的L型板，其一折边与伸缩机构1的伸缩板103的伸缩端面固定连接，另一折边则开设有用于滑动连接杆202安装的通孔，以确保滑动连接杆202能够随伸缩机构1沿横向稳定伸缩。

同时，滑动连接杆202为穿过第一连接块201通孔的圆柱杆，该滑动连接杆202与该通孔之间为间隙配合，使得该滑动连接杆202能够实现沿竖向上的转动；且在该滑动连接杆202的顶端面上还固定设置有端帽，其为该滑动连接杆202承载竖向载荷主要结构，使得滑动连接杆202能够将来自充电轨7的载荷传递到伸缩机构1以及立柱6上。而在该滑动连接杆202的底部沿纵向设置有套管，用于和第一连接板203相配，实现其两者之间沿纵向上的滑动。在上述结构的基础上，第一连接板203整体为板状结构，其横向两侧均设置有带有螺栓孔的翼板，用于固定连接组件4；此外，在该板状结构上沿竖向开设有贯穿板体的矩形开口，并在该矩形开口上沿纵向设置有一根滑杆。在实际设置时，滑动连接杆202底部的中空圆筒与第一连接板203上的滑杆之间间隙配合，使得滑动连接杆202能够通过第一连接板203承载竖向载荷的同时确保两者之间能够实现沿纵向相对位移。

当然，滑动连接杆202与第一连接板203之间的连接方式并不单单局限于上述形式，能够实现相对滑动的滑动结构均能适用于其两者之间的连接。例如，在一件优选实施例中，滑动连接杆202与第一连接板203之间采用滑块滑槽结构。

此外，在实际设置时，由于设置在充电轨7有若干个滑动连接机构2并不需要提供较大的纵向位移，因此，在另一件优选实施例中，在上述若干个滑动连接机构2中任意一个可以替换为如图6～8所示的转动连接机构3，其仅仅需要实现在承载竖向载荷的同时连接组件4能够沿竖向转动。

具体地，转动连接机构3包括第二连接块301、转动连接杆302、第二连接板303、轴承304。其中，第二连接块301与第一连接块201的结构形式以及设置形式均相同，主要区别点在于，第二连接块301底端面之间固定连接有转动连杆，并不需要通过该两者之间的连接方式来实现沿竖向上的转动。同时，转动连接杆302为第二连接块301和第二连接板303之间的连接杆，第二连接板303为设有竖向通孔的板状结构，并在该板状结构的横向两侧设置有用于连接连接组件4的螺孔。转动连接杆302一端固定于第二连接块301的底端面上，另一端穿过第二连接板303上设置的通孔，并在其末端设置有端帽，使得转动连接杆302能够承载沿竖向载荷；且该转动连接杆302与第二连接板303上的通孔之间为间隙配合，使得两者能够实现沿竖向上的转动。优选地，在第二连接板303的通孔位置还设置有轴承304，使得转动连接杆302与第二连接板303之间的转动更为平顺。

进一步地，优选实施例中的连接组件4其用于实现对充电轨7的固定并将其载荷传递到滑动组件上。其包括连接件401、悬挂板402、绝缘子403和卡爪404，如图3～8中所示。其中，卡爪404的底部抱设在充电轨7顶缘的外周，同时，卡爪404的顶部与绝缘子403连接，以确保充充电轨7与滑动连接机构2之间的绝缘隔离。此外，优选实施例中的悬挂板402为槽钢，绝缘子403紧固连接在该悬挂板402的底部，且该悬挂板402上间隔设置有若干连接件401。实际设置时，连接件401为竖向设置的连接螺栓，其底部紧固在悬挂板402上，顶部穿过第一连接板203翼板上预留的螺孔与滑动连接机构2固定连接。

另外，考虑到有轨电车实际充电过程中的安全问题，在另一件优选实施例中，在立柱6的中部位置沿水平方向设置有一定横向宽度的隔板，该隔板的竖向高度低于伸缩机构1。在未进行充电工作时，伸缩机构1收缩使得充电轨7缩回隔板上方，其仅仅在需要进行充电作业时控制充电轨7伸出，避免充电轨7部件脱落而造成的安全隐患。

通过上述设置，可以使得受电弓5与充电轨7的接触形式由传统的正交接触转换为如图9中所示的接触形式，在这种接触形式下，不难发现，受电弓5顶面上与充电轨7接触的范围由原始的中部位置扩展到了中部位置即两侧，即如图8中所示的受电接触区域501。如此，可以有效避免受电弓5顶部中间位置的长期集中磨损，充分利用受电弓5的顶部表面，提高受电弓5接触面的利用率，延长受电弓5的使用寿命。此外，在实际设置时，上述结构中的连接和传动机构、固定机构等采用动力学计算分析、模态分析的方法进行设计和选型，确保整体结构的可靠性和稳定性。

本发明的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其结构简单，设置简便，通过在对充电轨7支撑固定装置的改进，可对充电轨7水平角度进行灵活的调整，使得受电弓5与充电轨7接触的部位可以随着列车的行驶而发生改变，继而减少受电弓5上同一部位的长时间磨损，延长受电弓5的使用寿命，降低储能式有轨电车的运营成本，具有较好的实用价值和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接触角度可调的伸缩式充电轨结构，用于储能式有轨电车的充电，其特征在于，包括充电轨和至少两个立柱；

所述立柱的底部固定，其顶部设置有伸缩机构，并对应该伸缩机构设置有滑动连接机构和连接组件；

所述伸缩机构包括固定于所述立柱的伸缩缸以及同轴连接于该伸缩缸中的伸缩杆；

所述滑动连接机构包括第一连接块、滑动连接杆和第一连接板；所述第一连接块固定连接在所述伸缩杆背离立柱的一端；所述滑动连接杆的顶部与所述第一连接块转动连接，其底部与所述第一连接板滑动连接，使得所述滑动连接杆与所述第一连接板之间的连接位置可随所述伸缩杆的伸缩而变化；

所述连接组件设置在所述充电轨与所述第一连接板之间，其底部与所述充电轨的顶部固定连接，顶部与所述第一连接板的底部固定连接，使得所述充电轨隔离连接在所述第一连接板的下方，且所述充电轨与受电弓的接触角度通过改变不同伸缩杆的伸缩长度来进行调节。

2.根据权利要求1所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述第一连接块的一端连接所述伸缩杆，另一端水平伸出，并在该水平伸出的端部上开设有通孔；

相应地，所述滑动连接杆的一端设置有端帽，使得该滑动连接杆穿过所述通孔后以端帽限位。

3.根据权利要求1所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述滑动连接杆背离所述第一连接块的一端设置有套管，并在所述第一连接板上设置有滑杆；

所述滑杆的轴线平行于所述充电轨的轴线，且所述套管同轴套设在所述滑杆的外周，并使得所述套管可在所述伸缩杆的伸缩下沿滑杆轴向往复滑动。

4.根据权利要求1所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述伸缩机构还包括伸缩板；所述伸缩板的一端固定于所述伸缩杆的端部，另一端与所述伸缩缸滑动连接，用于对所述伸缩杆提供辅助支撑。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述滑动连接结构中的任一个替换为转动连接机构；

所述滑动连接机构包括第二连接块、转动连接杆和第二连接板；所述第二连接块固定连接在所述伸缩杆背离立柱的一端；所述转动连接杆的顶部与所述第二连接块固定连接，其底部与所述第二连接板转动连接，使得所述转动连接杆与第二连接块之间的连接转动可随所述伸缩杆的伸缩而变化。

6.根据权利要求5所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述第二连接板上设置有通孔，所述转动连接杆穿过该通孔，并在其末端设置有用于承载载荷的端帽，且所述转动连接杆与所述通孔之间为间隙配合。

7.根据权利要求6所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，在所述第二连接板通孔位置设置有轴承。

8.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述充电轨的两端分别向上弯曲，并在端部的底面形成光滑的弧形结构。

9.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，所述连接组件包括连接件、悬挂板、绝缘子和卡爪；

所述连接件将所述悬挂板固定于所述滑动连接机构上，所述悬挂板的底部依次设置所述绝缘子和所述卡爪，所述卡爪抱设在所述充电轨上。

10.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的接触角度可调的伸缩式充电轨结构，其中，立柱的中部设置有用于防止部件掉落的隔板，所述伸缩机构在收缩状态时，可将所述充电轨收缩至所述隔板上方。

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