CN1184044A - 把无轨电车的集供电系统落地的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明的把无轨电车的集供电系统落地的方法及其装置,包括由集电座、集电杆、集电头组成的集电装置和由电车整流站、馈电线、触线网组成的供电系统,其中触线网是安装在路面上的安全保护及承载装置内,而集电装置是安装在汽车底部,采用这种方法,可使当今底板足够高的汽车都能通过在汽车底部安装集电装置来集取落地触线上的电能,从而使今后的是既安装落地式集电装置又安装动力蓄电池设备的双电源电汽车能取代现如今的机动汽车以燃油式动力为主的地位。

Description

把无轨电车的集供电系统落地的方法及其装置

本发明属于无轨电车的集供电系统。

现如今，在城市公路交通运输系统中有一种重要的交通工具，那就是无轨电车。这种无轨电车的主要特征就是在车体的顶层上部具有两个长达近5米并被形象地称之为大辫子的集电杆，在集电杆的底部是一个集电座，而在集电杆的上部则是一个集电头。无轨电车的集电装置也称集电器就是由作为接触部分的集电头，作为扬起部分的集电杆，作为基础部分的集电座以及作为控制部分的拉绳等部分构成的。集电装置作为无轨电车集供电系统的两大组成部分之一，是通过与架在空中的触线网的接触而集取电能的。这种架在空中的触线网则与同样架在空中的馈电网以及电车整流站等设施共同组成了无轨电车的供电系统。请参阅由中国建筑工业出版社于1981年4月出版的《无轨电车》一书和由该出版社于1980年7月出版的《无轨电车架空线网》一书。这种由架空电网来供给电能的无轨电车由于其不使用燃油、不排出有害气体、不污染环境以及噪音较小、爬坡能力强、操作简单等优点，因而受到很多城市交通部门的重视。本来，这种不燃油的、并具有诸多优点的无轨电车理应有着更为广阔的发展前景或者是应用范围，但却由于长期以来无轨电车一直采用的是架空式的集供电系统，并且还要求架空线网距离地面必须要有一定的高度。可如今，在公路上行驶的汽车却是大大小小、高高矮矮、千姿百态、各种各样的，显然，像那些车体矮小却占汽车总数绝大部分的小汽车是不论在负重要求上、还是在安全要求上或者是在外观要求上都是不适合采用这种架空式的集供电系统的，即使是那些车体虽然高大的客货汽车却也由于供电网络的限制或由于载货的不便，而不敢奢望也成为从架空电网来集取能量的电动式汽车。因此，至今为止，在公路上所行驶的专从架空电网来集取能量的电动式汽车若是有轨电车不算的话，那么，就只有无轨电车这一种了。所以，如果要是不改变这种架空式的无轨电车集供电系统，那么这种能直接从供电网络来集取电能的电动式汽车的应用范围就难以扩大。

本发明的目的就是针对无轨电车的架空式集供电系统的不足，而提供一种把无轨电车的集供电系统落地的方法及其装置。这样只要是底板距地面足够高的汽车就都可以使用该系统的方法及其装置，从而就可使今后的公路交通工具——汽车、都能通过在汽车底部安装落地式集电装置而直接地从安装在路面上的落地式供电触线网上集取电能。因此，今后的是既安装落地式集电装置又安装动力蓄电池设备的双电源电动汽车就能够取代现如今的机动汽车以燃油式动力为主的地位(底板距地面足够高是指汽车底部距离地面的高度要超过装载触线网的安全保护及承载装置高出地面的标准高度)。

本发明的目的是这样实现的，在一个由集电座、集电杆、集电头等部分所组成的车载集电装置和一个由电车整流站、馈电网、触线网等部分所组成的非车载供电系统所共同组成的无轨电车集供电系统中，其非车载供电系统的触线网部分是安装在汽车行驶路面上的安全保护及承载装置内，其中，安全保护及承载装置与触线网接触的部分要采用绝缘材料制做。而车载的集电装置则是通过集电座等安装在汽车的底部，其中集电装置的两个集电杆是向下朝着地面，并通过两个下探的集电头与安装在路面上的安全保护及承载装置内的两条触线进行接触来集取电能的。此外，汽车底部与集电装置的各接触部位都要采用绝缘材料进行绝缘。当安装了这种落地式集电装置与动力蓄电池设备的双电源电动汽车行驶到安装了落地式触线网的路面上时，其车载的落地式集电装置的集电头就会在其相关设备的配合下自动搭到路面的落地触线上，进而就可在触线上集取由通过电车整流站转变成的、并经馈电网输送到触线网上的是具有一定电压的电能(一般为600伏的直流电)，由集电头集取的电能则通过与其相连的电缆导线供给车上的各用电设备。

在上面所提到的双电源电动汽车是为兼顾电动汽车既能集取落地触线网上的电能又能进行机动行驶的这双重需要而必须要采取的一项措施。为此，凡是安装这种落地式集电装置的电动汽车还必须要安装一套在不依靠触线网供电的情况下而能独自行驶一定距离(或5km、或10km、或更长距离)的动力蓄电池设备，以使这种以集取落地触线网上的电能为主的电动式汽车是既可以由落地触线供电来行驶，也可由自备动力蓄电池供电来行驶。这种双电源电动汽车应设计成能自动选择变换是采用落地触线上的电能来驱动还是采用自备动力蓄电池的电能来驱动。

本发明的供电动汽车使用的落地式供电装置或系统，包括电车整流站、馈电网、触线网等部分，其中供电装置或系统的触线网是安装在汽车行驶路面上的安全保护及承载装置内，也就是安装在由水泥混凝土或由其它建筑材料所砌筑成的触线台基的W形槽道内，其触线台基的基台要高出地面一定的高度，其高出范围可选择在50mm-300mm之间，而触线台基的基台宽度则一定要小于一般汽车的轮距；其触线台基的纵向中间位置是一条专供竖杆式固位器行走的U形槽道，在U形槽道的两侧则分别是一个与其等距离的安装触线的W形槽道。

本发明的触线台基的W形槽道可由绝缘材料制成。

本发明的供电动汽车使用的落地式集电装置，包括集电座、集电杆、集电头等部分，其整个集电装置是通过集电座与滑滚道来固定在汽车底部的底板上的，其中汽车底部与集电装置的各接触部位都要采用绝缘材料进行绝缘；在滑滚道内则有一与横杆一端的某一点是固定相连的滚轮，该滚轮可在滑滚道内来回滚动，其横杆的另一端是与一固定在集电座上的转轴固定相连，在横杆的靠近滚轮一侧的某一点上连接着竖杆式固位器的上端，其中竖杆式固位器在集电器工作时是竖直垂向地面的，在竖杆式固位器的两侧有两个是由从竖杆式固位器中穿过的固距连接杆等距连接着的集电杆，在固距连接杆的中部位置设有两个刚好能卡住竖杆式固位器却又不影响固距连接杆在竖杆式固位器的穿过点中转动的固位销，其竖杆式固位器可通过与其相连的横杆携带着与其等距相连的两个集电杆是围绕着转轴做一定角度(可选择在120°以内的范围)的横向摆动，其竖杆式固位器的最底端与路面的最短距离要比两个集电杆的最底端、也就是两个集电头的最底端与路面的最短路离还要短一些，要短到竖杆式固位器的最下端部位是一定能触及到触线台基的U形槽道的槽壁，而两个集电杆的最下端部位的两个集电头却一定不能触及到触线台基的U形槽道的槽壁；此外，两个集电杆的固定标准距离要等于与其相对应的是安装在路面上的两条触线的固定标准距离。当安装有落地式集电装置和动力蓄电池设备的双电源电动汽车行驶到安装有落地触线网的触线台基上面之后，其竖杆式固位器或是直接进入到专供其行走的U形槽道内或是与W形槽道的槽壁进行接触，由槽壁把竖杆式固位器导引进入到专供其行走的U形槽道内。由于两个集电杆是分别固定于竖杆式固位器的两侧、并且是等距，而两条落地触线则是分别固定在U形槽道两侧的W形槽道内，由于也是等距、并且这两条落地触线之间的宽度还与两个集电杆之间的宽度是完全相等，因此，当竖杆式固位器随着行驶车辆进入到U形槽道内之后，其装于竖杆式固位器上的两个集电杆也就随之进入到安装有落地触线的W形槽道内，其两个集电杆下端的两个集电头则也正好搭到那两条落地触线上，这时车上的两根电缆导线就可通过这两个集电头从落地的两条触线上集取电能来供给车上的用电设备。

本发明的车载集电装置可以安装在汽车底部前后纵向中心线的某一合适合位置上。

本发明的装置是可以在横杆与集电座的某一合适部位之间安装一个固位弹簧，这样可防止竖杆式固位器在一般情况下不会偏离中心线。

本发明的装置还可以在竖杆式固位器上设一可限制两个集电杆活动范围的挡杆，该挡杆是与竖杆式固位器做十字形固定交叉。

本发明的集电杆其长度可根据需要制成所需的长度。

本发明的竖杆式固位器是与横杆做固定连接，但也可采用非固定的连接方式，即在竖杆式固位器与横杆的连接点上装一转轴，使竖杆式固位器可与横杆折叠在一起，同时，可用拉绳把两个集电杆也吊起来，为此，用于固定竖杆式固位器与横杆的固定杆或者是不用、或者是也做成活动式的。

本发明的触线台基可以是有选择地、分段进行铺设，这样就可避开易积水的低洼地和需要转向换道的路口处以及广场和那些不宜或不需设置触线网的地段，其触线台基与W形槽道等设备可采取事先预制，再现场进行安装的方法。

本发明的装置还可以是在竖杆式固位器的下端安装一个直径要小于U形槽道宽度的转轮，这样就可使竖杆式固位器减少碰撞损伤。

为了减轻集电头与落地触线的触击磨损，在触线两段可制做成一定的坡度。

本发明的整个集供电系统可选用与现如今的无轨电车的集供电系统是大致相同的材料，比如，整流设备的材料，触线，馈电线的材料以及集电头、集电杆、集电座、电缆线的材料还有绝缘材料等等；此外，大部分产品的规格、型号都可选用原有产品的规格、型号，比如，电车整流站的各主、辅设备、集电头等；另外，两条落地触线的间隔距离与两个集电杆(或集电头)的间隔距离等都要采用相同的标准；最后还要提及的一点是供电系统中的电车整流站与馈电网这两部分的选扯、安装与使用方法等都可根据实际情况沿用原有的做法。

本发明一改传统的“架空式”无轨电车集供电系统，而重新设计了一种“落地式”的无轨电车集供电系统，该落地式的无轨电车集供电系统由于其集电部分是安装在汽车底部，而供电部分的触线网则是安装在汽车行驶路面上的安全保护及承载装置内，也就是本发明的触线台基内，因而，该落地式集供电系统基本上能适用于当今世界的各种汽车。这是因为当今世界的各种汽车其汽车底部是距离路面都有一定的高度，除了少数一些底板非常低的小轿车之外，大部分高低、大小不同的客货汽车包括绝大部分小轿车在内都适合于安装这种落地式的无轨电车集电装置，其差别只是各类不同的汽车要根据其底板与路面高度的不同来选择与其相应的集电装置，也就是说各类汽车其集电杆的长度会有一定的差别。虽说是集电杆的长度会有所不同，但对安装了这种集电装置的各类汽车来讲并没什么不利影响，而且，对于绝大部分的各种汽车来说，安装这种落地式集电杆其长度也要远远地短于安装架空式集电杆的长度。此外，把集电装置安装在汽车底部相对于把集电装置安装在汽车顶部来说是既不影响外观、也不影响货物装载，同时，还能减小与减轻集电装置及车体支承方面的体积与重量。另外，装载触线网的触线台基可根据路面情况是有选择地、分段进行铺设，也就是说可避开低洼地、路口处、广场以及其它不宜或不需设置触线网的地段，因而，这种较为自由地铺设方式，是既缩短了触线台基的总长度(从自身角度讲)，又使得各种双电源电动汽车得以机动行驶。所以，这种落地式的无轨电车集供电系统要较传统的架空式无轨电车集供电系统有着更为显著的优点。因此，只要各国政府能够充分认识到这种落地式无轨电车集供电系统的诸多优点及使用价值，那么就可从一城一地开始，在各主要交通干道上安装可供落地式无轨电车集电的触线网，并为其配套相应的设备，如馈电网、电车整流站等。这样，由各汽车生产厂家所转产的是汽车底部带有落地式集电装置的各类双电源电动汽车就可迅速投放到该地市场普及应用，这样的话，若干年以后，这种以从落地式触线网上集取电能为主的双电源电动汽车就可在全国各大中城市得到普及，从而就可取代现如今的机动汽车以燃油式动力为主的地位。

下面结合附图1-附图7详细说明采用本发明的方法及其装置的两个实施例。

图1是电动汽车使用落地式集供电系统的示意图。

图2是车载落地式集电装置的示意图。

图3是车载落地式集电装置的A-A剖面右视图。

图4是图3的俯视图。

图5是安装落地触线的触线台基的俯视图。

图6是触线台基的横断图。

图7是触线台基的侧视图。

其中，1-电车整流站、2-馈电网、3-触线(网)、4-电动汽车、5-电动机、6-集电头、7-汽车底板、8-集电座、9-转轴、10-横杆、11-固定杆、12-字形滑滚道、13-竖杆式固位器、14-转轮、15-集电杆、16-滚轮、17-电缆、18-挡杆、19-挡边、20-固位弹簧、21-固定板、22-固距杆、23-固距连接杆、24-固位销、25-触线台基、26-U形槽道、27-W形槽道、28-槽壁、29-固定销、30-中峰凹槽、31-触线电缆、32-绝缘子、33-馈引线、34-钢管。

实例，该实例的落地式集供电系统是把供电系统中的触线网(3)部分安装在汽车行驶路面上的由水泥混凝土的预制构件所组装成的触线台基(25)内，该触线台基(25)的基台高出路面200mm，其上台面宽800mm，下台底宽1200mm，触线台基(25)的纵向中间位置是一条专供竖杆式固位器(13)行走的U形槽道(26)，其U形槽道(26)的宽度为80mm，深度为100mm，在U形槽道(26)的两侧相距135mm的等距离处是各有一条宽85mm，高60mm的W形瓷质绝缘体所连接组合而成的槽道、即W形槽道(27)，其触线(3)就是安装在W形槽道(27)的中峰凹槽(30)内，其触线台基(25)的两边为弧线形的台壁沿，整个触线台基(25)是顺其两边每隔一定距离用固定销(29)固定在路面上，此外，触线(3)在触线台基(25)的两端是呈缓坡形下降状，在进入触线台基(25)内与地下的触线(3)余部要采用能起绝缘作用的电缆导线(31)，电缆导线(31)要进入钢管(34)内与连接触线网(3)和馈电网(2)的馈引线(33)相接，在钢管(34)内还装有瓷质绝缘子(32)是用来隔绝电线与钢管(34)的接触。该实例的落地式集供电系统则把集电装置安装在汽车底部前后纵向中心线的某一位置上，整个集电装置是通过集电座(8)与字形滑滚道(12)的固定板(21)来固定在汽车底部的底板(7)上，汽车底部与集电装置的各接触部位都要采用绝级材料进行绝缘，在集电座(8)的中心位置上是一个可转动的固定转轴(9)，横杆(10)是一端与转轴(9)固定相连，而另一端则通过一固定其上的滚轮(16)而伸入其专用的字形滑滚道(12)内，在字形滑滚道(12)的内侧有上下两道挡边(19)，可起一定的遮挡油、砂与坚固滑滚道的双重作用，在靠近转轴(9)的横杆(10)一侧有一固位弹簧(20)与集电座(8)的一隔板是固定相连，而在靠近滚轮(16)的横杆(10)一侧则是一竖杆式固位器(13)的上端与其做丁字形固定相接，其竖杆式固位器(13)是竖直垂向地面的，在横杆(10)与竖杆式固位器(13)之间还有一固定杆(11)相连，在竖杆式固位器(13)的下端底部位置有一转轮(14)，在竖杆式固位器(13)的中部位置则有一挡杆(18)与其十字形固定交叉，而在竖杆式固位器(13)与挡杆(18)连接点上部的位置则有一固定两个集电杆(15)间距的固距连接杆(23)是横穿在竖杆式固位器(13)中，其固距连接杆(23)可在竖杆式固位器(13)内转动，但由于与其固定连接的固位销(24)的作用，因而固距连接杆(23)是不能左右横串的，两个集电杆(15)是“等”居在竖杆式固位器(13)的两侧，其中，集电杆(15)上端的管口是集电电缆导线(17)的出入口，而集电杆(15)下端则套装有连接着集电电缆导线(17)的集电头(6)，两个集电头(6)随同着两个集电杆(15)是下探着指向地面，在工作时就要与安装在触线台基(25)内的两条触线(3)进行接触来集取电能，而两个集电杆(15)的间距是上由固距连接杆(23)固定，下则由固距杆(22)固定，这两个集电杆(15)携同固距连接杆(23)可围绕从竖杆式固位器(13)的穿过点做一定幅度的上下摆动，另外，两个集电杆(15)的标准间距是等于两条落地触线(3)的标准间距。

实例2，该实例的供电系统部分与实例1的供电系统部分大致相同，其唯一的区别是该实例的触线台基(25)部分没有U形槽道(26)。而该实例的集电装置部分则与实例1的集电装置部分区别较大，其主要区别点有：一、没有横杆(10)、固定杆(11)、字形滑滚道(12)、竖杆式固位器(13)、转轮(14)、滚轮(16)、挡杆(18)、挡边(19)、固位弹簧(20)、固定板(21)、固距连接杆(23)、固位销(24)这些零部件；二，在集电座(8)上安装了一个操纵转轴(9)旋转的直流电动机，在汽车底板(7)上则安装了一个操纵集电杆(15)升降的直流电动机，在两个集电头(6)上则是都装有一个传感器，通过这两个传感器可指示两个直流电动机的转动位置，从而保证集电头(6)能与触线对准并可靠地搭上，驾驶员在驾驶室内可用电纽操纵这两个直流电动机。由于这种自动控制集电器的方法已是现有技术，所以本实施例只是简要介绍一下。

最后，为了防止落地触线网因漏电而对路上行人造成伤害，本发明的上述两个实施例都可采用一种在触线网边缘周围的若干个点上安装能自动断电的传感器装置，该传感器一旦感受到超过安全电压的电流就会立即指令控制开关采取断电措施，从而就可保证路上行人的安全。

Claims (9)

1、一种把无轨电车的集供电系统落地的方法，其中的集供电系统包括车载的由集电座(8)、集电杆(15)、集电头(6)等部分组成的集电装置和非车载的由电车整流站(1)、馈电网(2)、触线网(3)等部分组成的供电系统，其特征在于：

(1)非车载供电系统的触线网(3)是安装在汽车行驶路面上的安全保护及承载装置内，

(1.1)安全保护及承载装置与触线网(3)接触的部分要采用绝缘材料制做；

(2)车载的集电装置是通过集电座(8)安装在汽车的底部，

(2.1)集电装置的两个集电杆(15)是向下朝着地面，并：

(2.2)通过两个下探的集电头(6)与安装在路面上的安全保护及承载装置内的两条触线(3)进行接触来集取电能，

(2.3)汽车底部与集电装置的各接触部位都要采用绝缘材料进行绝缘。

2、一种根据权利要求1所述的方法的落地式供电装置或系统，包括电车整流站(1)、馈电网(2)与触线网(3)等，其特征在于：

(1)供电装置或系统的两条落地触线(3)是安装在汽车行驶路面上的由水泥混凝土或由其它建筑材料所砌筑成的触线台基(25)的两条W形槽道(27)内，

(1.1)触线台基(25)的基台要高出地面一定的高度，其高出范围可选择在50mm-300mm之间，

(1.2)触线台基(25)的基台宽度一定要小于一般汽车的轮距，

(1.3)触线台基(25)的纵向中间位置是一条专供竖杆式固位器(13)行走的U形槽道(26)，

(1.4)在U形槽道(26)的两侧则分别是一个与其等距离的安装触线(3)的W形槽道(27)。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于触线台基(25)的W形槽道(27)可由绝缘材料制成。

4、一种根据权利要求1所述的方法的落地式集电装置，括集电座(8)、集电杆(15)、集电头(6)等，其特征在于：

(1)整个集电装置是通过集电座(8)与滑滚道来固定在汽车底部的底板(7)上，

(1.1)汽车底部与集电装置的各接触部位都要采用绝缘材料进行绝缘；

(2)在滑滚道内有一与横杆(10)一端的的某一点是固定相连的滚轮(16)，

(2.1)滚轮(16)可在滑滚道内来回滚动；

(3)横杆(10)的另一端是与转轴(9)固定相连，

(3.1)转轴(9)是固定在集电座(8)上；

(4)在横杆(10)的靠近滚轮(16)一侧的某一点上是连接着竖杆式固位器(13)的上端，

(4.1)竖杆式固位器(13)在集电器工作时是竖直垂向地面的；

(5)在竖杆式固位器(13)的两侧有两个是由从竖杆式固位器(13)中穿过的固距连接杆(23)等距连接着的集电杆(15)，

(5.1)在固距连接杆(23)的中部位置设有两个刚好能卡住竖杆式固位器(13)却又不影响固距连接杆(23)在竖杆式固位器(13)的穿过点中转动的固位销(24)，

(5.2)竖杆式固位器(13)可通过与其相连的横杆(10)携带着与其等距相连的两个集电杆(15)围绕着转轴(9)做一定角度(设120°以内)的横向摆动；

(6)竖杆式固位器(13)的最底端与路面的最短距离要比两个集电杆(15)的最低端也就是两个集电头(6)的最底端与路面的最短距离还要短一些，

(6.1)要短到竖杆式固位器(13)的最下端部位的转轮(14)是一定能触及到触线台基(25)的U形横道(26)的槽壁(24)，

(6.2)而两个集电杆(15)的最下端部位的两个集电头(6)却一定不能触及到触线台基(25)的U形槽道(26)的槽壁(24)；

(7)两个集电杆(15)的固定标准距离要等于与其相对应的是安装在路面上的两条触线(3)的固定标准距离。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于车载集电装置是安装在汽车底部前后纵向中心线的某一合适位置上。

6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于在横杆(10)与集电座(8)的某一合适部位之间可安装一个固位弹簧(20)。

7、根据权利要求4所述的装置，其特征在于在竖杆式固位器(13)上有一与其成十字形固定交叉的挡杆(18)。

8、根据权利要求4所述的装置，其特征在于两个集电杆(15)的长度可根据需要制成所需的长度。

9、根据权利要求4所述的装置，其特征在于横杆(10)与竖杆式固位器(13)和固定杆(11)都既可以做成固定式的，也可做成活动式的。

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