CN1283493C - 无轨电动车多组线道供电系统及其供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无轨电动车多组线道供电系统，包括电源、架空的供电网络以及若干车辆受电器，其特征是：供电网络含至少一组线道，每一组线道包括两根供电接触线，两供电接触线分别固定在绝缘罩下面的凹槽中；车辆受电器通过其受电端盒安装两组滑块电极，车辆受电器由弹性集电杆支撑，所述两组滑块电极向上压在供电网络的一组线道保持接触受电。其采用多组线道供电和新型车辆受电器，车辆超车或变换车道不受供电线道限制，能够在运行中变换车道，停车或故障不影响其它车辆使用受电。该系统还可扩大到除公交车之外的其它类型的大、中型车辆共用供电线网，提高无轨电车在城市交通中的占有率，减少城市车辆的废气排放和噪音污染。

Description

无轨电动车多组线道供电系统及其供电方法

技术领域

本发明涉及无轨电动车辆的供电和集电技术，具体是一种无轨电动车多组线道供电方法及其供电系统。

背景技术

随着城市的发展，人口的大量增加，交通工具的需求迅猛增加。目前以燃油车辆为主的城市交通结构导致污染日益加剧，据有关资料统计：大气所含的一氧化碳<CO>的75％、碳氢化合物<HC>和氮氧化合物<NO_x>的50％来源于汽车尾气的排放，特别是在城市这个狭长的区域，废气浓度更高，对人类的健康危害更大。另外，城市交通噪音占城市噪音的75％，而在交通噪音中汽车噪音占了85％，大多数城市交通噪音年均已超过70分贝<dB>。所以，城市交通产生的废气和噪音污染已成为名副其实的“健康杀手”。

无轨电动车作为一种交通工具较早出现在城市中，在一定程度上丰富了城市交通的组成结构，目前，在较多大城市中仍作为主要交通工具之一。与公共汽车相比，无轨电动车的优点是：起步平稳，速度较快，节约能源，无废气排放和噪音低，车辆振动小，运行和维护费用较低等；与有轨电动车相比，还有的优点是：无需铺设影响城市道路的地面轨道，具有更大的行驶灵活、多样性和较低的投资费用。然而，随着城市和交通的发展，也暴露了一些不足，有的缺陷已经影响了无轨电车的发展。例如：

(1)、普通道路上空一般架设一组线道电缆供电，使前后车辆之间不能超越和避让，影响车辆的通过能力；有的较寛的路面即使架设了两组<即两对>电缆供电，但车辆也不能改变供电线道。现在无轨电车只能在设定的分线器和并线器处才能改变线道，使无轨电车丧失了灵活性，仅能够作为固定线路的公共客运车辆使用，不利于其它类型车辆共同使用供电线道，限制了无轨电动车在城市的普及使用。

(2)、架空供电线网布设和维护费用较高，承力索、接触线等影响城市上空景观，有“视角污染”之嫌。

(3)、因接触线网是裸线，容易受外物影响，从安全考虑，线网必须和植物等保持一定距离。行道树木最容易造成供电线网的安全隐患，为保证安全，线网又限制了树木的发展，影响了城市绿化景观。

无轨电动车发明并投入使用已近80年的历史，其根本技术没有重大改进，使用范围无重大发展，仅在车辆的舒适度、集电杆的稳定性和防脱线方面略有改进；近年有的车辆改进电控技术，采用变频调速技术等，提高效率，节约能源，但均未能克服以上几点不足；有的发明也仅限于集电器的超车装置等设计，由于结构复杂等原因，均未能实际运用。

发明内容

鉴于现有无轨电车供电技术存在的上述不足，本发明提出一种改进的无轨电动车多组线道供电系统，以及基于该供电系统的无轨电动车多组线道供电方法，以提高无轨电车在城市交通中的占有率，减少城市车辆的废气排放和噪音污染。

本发明提出的无轨电动车多组线道供电系统，包括电源、架空的供电网络以及若干车辆受电器，其特征是：供电网络含至少一组线道，每一组线道包括两根供电接触线，两供电接触线分别固定在绝缘罩下面的凹槽中；车辆受电器通过其受电端盒安装两组滑块电极，车辆受电器由弹性集电杆支撑，所述两组滑块电极向上压在供电网络的一组线道保持接触受电。

基于上述供电系统的一种无轨电动车多组线道供电方法，其采取如下步骤：

将电源连接到多组线道供电网络，各车辆受电器通过其受电端盒上的两组滑块电极与供电网络的相应一组线道保持接触受电；

当换道时，使车辆受电器之一的受电端盒脱离原来的一组线道，移动至另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电；然后使车辆受电器之另一个受电端盒脱离原来的一组线道，移动至所述另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电。

本发明的无轨电动车多组线道供电系统能保证各类无轨电车的行驶、超车和停车自如，可以大量普及无轨电动车的使用，达到减少城市废气和噪音的目的。同时，供电线道可以近距离靠近行道树木，与绿化景观融为一体。

采用多组线道供电和新型车辆受电器，车辆超车或变换车道不受供电线道限制，能够在运行中变换车道，停车或故障不影响其它车辆使用受电。

该系统还可扩大到除公交车之外的其它类型的大、中型车辆共用供电线网，提高无轨电车在城市交通中的占有率，减少城市车辆的废气排放和噪音污染。

附图说明

图1是其多组线道供电网络结构示意图；

图2是其供电网络架设、电车挂接运行示意图；

图3是其绝缘罩下的自动定位传感器位置示意图；

图4a是本发明的车辆受电器结构图；

图4b是车辆受电端盒部件透视图；

图5、图6表示车辆受电器转换线道示意图；

图7是道路口供电接触线的布局示意图；

图8是道路口用的并线器结构示意图；

图9是道路口用的交叉器结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例附图对本发明详细描述。

本发明无轨电动车多组线道供电系统，包括电源、架空的供电网络以及若干车辆受电器。如图1、2所示，供电网络含1-3组线道，每一组线道包括两根供电接触线，两供电接触线分别固定在绝缘罩下面的凹槽中；车辆受电器通过其受电端盒安装两组滑块电极，车辆受电器由弹性集电杆支撑，所述两组滑块电极向上压在供电网络一组线道上保持接触受电。

多组线道供电网络可以利用路灯电杆等支撑悬挂在道路上方，悬挂高度要保证无轨电车在相邻车道上正常行驶时，能够通过集电杆顺利受电。一般供电线道的组合对数与道路车道数相同：单向两车道由2组线道组合供电，悬挂在两条车道中间的上空，如图2中I。单向三车道由3组线道组合供电，悬挂在中间车道的上空，如图2中II。以上两种供电布局最多可以分别单向并列行驶2和3辆无轨电车，每一车道的车辆占用相应的供电线道，比如左、中、右车道上的车辆分别占用左、中、右供电线道，各行其道，互不干扰。并且，无论占用供电线道组中的任何一对线道受电的车辆，都可以自由地换道至相邻车道上行驶。本发明的供电、受电系统能保证各类无轨电车的行驶、超车和停车自如，可以大量普及无轨电动车的使用，达到减少城市废气和噪音的目的。同时，供电线道可以近距离靠近行道树木，与绿化景观融为一体。

参照多组线道结构示意图2，每一组线道由两根供电接触线101组成供电回路，一般采用600-1000v电源，可将正电极靠道路中央的一方。两根供电接触线101固定在绝缘罩102下面的凹槽中，绝缘罩102的主体是由高分子绝缘材料制成的，可透明或半透明，颜色可为蓝色、绿色等，以便与城市道路边的绿化带协调，产生较好的景观效果。

每组线道的绝缘罩102的两侧设置不对称的凹凸嵌槽103，方便线道的组合，组合后在绝缘罩外侧加装防护边罩107。为了供电的安全和稳定，绝缘罩102下的凹槽为梯形槽，梯形槽的两内侧面有皱折104，提高了绝缘性能和抗风雨、异物的能力。供电接触线101安装在梯形上部的中间，根据电压、绝缘材料和环境的不同，确定梯形开口深浅和间距，一般使线道的正负触线间距在8-12cm之间，为了方便受电器转换线道和线道的组合，每一电极和相邻电极之间均应等距。在绝缘罩102的中间有金属加固件105，它的上部有等距伸出的挂钩孔106，用于悬挂整个线道。在线道组合完成后，也可以根据环境情况在线道组的两边外侧加装防护边罩107，提高美观性和防雨水功能。图1中112是车辆受电器，13是受电器的两组滑块电极。

每一组线道的绝缘罩102下面设有3条低压电缆108，它可用来传输自动车辆定位信号、车辆间距和占线数据、话音和报警信号、车辆运行操作数据等。图1中109是等距离安装在线道下部的自动定位传感器，它由图3所示的光电扫描识读器110和识别条码111组成，当车辆受电器经过时，可以与受电器上相同的设备相互扫描识读数据，提供车辆智能化控制信息。

以下介绍一种在车辆转换线道时不间断电源的车辆受电器，图4a、b为典型车辆受电器结构示意图。车辆受电器112包括两个受电端盒21、21’，两条滑轨19以及回转升降机构；每个受电端盒的内侧固定有支撑板22，支撑板22的上面通过绝缘支柱48安装两个滑块电极13，两条滑轨19通过支撑板上的4个连结轴20将两个受电端盒21活动连接。回转升降机构通过上支撑板16的两个轴销17连接在滑轨槽18上，它可以沿滑轨19移动。

受电端盒21内有电机28，两受电端盒之间通过万向节29安装螺杆30，螺杆上的丝母座31通过牵引轴销32连接在能沿滑轨19滑动的上支撑板16上；受电端盒21’内安装电机47，电机齿轮33驱动螺杆34和连杆38，导轨19的延长杆39通过轴40相连连杆38，电机47通过齿轮33带动螺杆34转动，螺杆34上有带圆柱销36的丝母座35，该圆柱销36插在连杆38的滑动槽37内，丝母座35的移动带动导轨19的角度变化。在两个受电端盒的外端均设有具有弹性的绝缘辅助件26。

回转升降机构含有上支撑板16和带上回转盘3的下支撑板4，上、下支撑板通过铰链连接，固定于集电杆1的下回转盘2与上回转盘3回转连接，下支撑板4的另一端凹槽46内安装有电机8，上、下支撑板之间设置下摇杆12和上摇杆23，电机蜗杆9和下支撑板4上的蜗轮10啮合，带动下摇杆12、上摇杆23联动，改变上、下支撑板之间的夹角。车辆通过集电杆1支撑整个受电器，集电杆1有向上的一定压力通过所述受电端盒上的两组滑块电极压向供电网络的相应一组线道，使车辆行驶中保持接触受电。

图4、5中45是安装在受电器一端的自动定位传感器，和图1中的相同传感器109相互扫描，对应使用。在每一端受电端盒的外侧有定位传感器41，控制转换线道时受电端盒的准确位置。图5中44是3个低压受电极，它与图1中信号线108接触，传输低压数据。

基于上述供电系统的一种无轨电动车多组线道供电方法，其采取如下步骤：

将电源连接到多组线道供电网络，各车辆受电器通过其受电端盒上的两组滑块电极与供电网络的相应一组线道保持接触受电。当换道时，使车辆受电器之一的受电端盒脱离原来的一组线道，移动至另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电；然后使车辆受电器之另一个受电端盒脱离原来的一组线道，移动至所述另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电。

以下结合图5、图6说明车辆受电器转换线道过程。车辆受电器转换线道一般转换过程小于4秒钟，可以在车辆速度小于60km/h或零速度时转换线道。图6中上部分是侧视状态，下部分是仰视状态，图中点划线代表供电触线。a段是受电器在一组线道上正常行驶的状态，此时支撑板在滑轨19的中部<见图4>，上、下支撑16和4的控制夹角为中等，道轨19平行与接触线1，4个受电极13均力压向上方的接触线，正常受电。

当车辆需要转弯或超车改道时，司机可以通过操纵转向灯开关，或者通过上、下回转盘3和2上的转角传感器信号等手段，由电脑控制启动转换动作：首先，电机28带动螺丝母座31，使上、下支撑板4和16移动到受电盒21一端的内侧，上支撑板16一侧的3个定位锥42紧紧插入定位锥座上25内，如图6b；图中c，电机8的动作使上、下支撑板16、4的夹角变到最大，导轨19倾斜，另一端的受电盒下移离开供电节触线，此时只靠一端的两个电极受电。随即，受电盒内电机47启动，带动螺丝母座35上的圆拄销36，通过滑槽37带动连杆38摆动。

由于此时轴销17和连接轴20的轴心重合、牵引轴销32和万向节29轴心重合，所以，两条滑轨19可以随连杆38的摆动而改变角度。在定位传感器41的引导下，另一端的受电盒摆动到另一组线道的正下方，准备接触供电。受电器中两个受电端盒的绝缘辅助件26，此时起到稳定方向、避免摆动的作用。由于总有一个受电盒的电极和线道保持接触，整个转换过程是不间断供电。

图6d，上、下支撑板16、4的夹角在电机8的带动下变小，恢复到中等角度，使另一端的受电盒向上抬起，电极13与另一组线道接触受电；随即电机28带动螺杆30旋转，使上支撑板和定位锥42等脱离受电盒，沿滑轨19移向另一端的受电盒，并通过定位锥座紧密结合。

上、下支撑板在电机8的作用下夹角变到最小<见图6e>，使另一端的受电盒下移，它的受电极13脱离原来的触线道，此时电机47带动螺杆34等作用下，将受电盒移动到新的线道下。图中f，支撑板夹角再次恢复到中等角度，低端受电盒向上抬高与线对接触受电。支撑板在螺杆30带动下移动到道轨19的中间位置，恢复正常受电状态，完成线对的转换。

图7表示道路口供电触线对的布局示意图，图7中的纵向是单边3车道、横向是单边2车道的丁字道路口，它的供电触线的对数和车道数相同，使各车道的车辆都可以同时受电。道路口的车辆通常按交规占用车道，它的受电器也排列在相应的线道上。比如，要右转车辆的受电器经过右转线道起点51后，可以在右转向灯开关的同步控制下，转换到右侧的右转线道，保证右转车辆顺利供电行驶。同样，52是左转线道起点，左转车辆的受电器在转换线道以后，才能保证顺利行驶。53是并线器，它的结构示意见图8，57是两条进入触线，58是已合并的触线，59是绝缘支撑板，其功能是将两个方向线道合并成一个线道。图7中54是线道的交叉点，55是公交车停车站台，56是进站线道。图9是交叉器的结构示意图，与现有的交叉器结构接近，图中60是触线，59是绝缘支撑板。

Claims (8)

1、无轨电动车多组线道供电系统，包括电源、架空的供电网络以及若干车辆受电器，其特征是：供电网络含至少一组线道，每一组线道包括两根供电接触线，两供电接触线分别固定在绝缘罩下面的凹槽中；车辆受电器通过其受电端盒安装两组滑块电极，车辆受电器由弹性集电杆支撑，所述两组滑块电极压到供电网络中的一组线道上保持接触受电。

2、如权利要求1的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：每组线道的绝缘罩的两侧设置不对称的凹凸嵌槽，组合后绝缘罩外侧加装防护边罩，在绝缘罩的中间有带挂钩孔的金属加固件。

3、如权利要求1的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：绝缘罩下的槽为梯形槽，梯形槽的两内侧面有皱折。

4、如权利要求1的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：绝缘罩是高分子绝缘材料制成的，呈蓝色或绿色。

5、如权利要求4的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：绝缘罩是透明的、或半透明。

6、如权利要求1的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：车辆受电器包括两个受电端盒(21、21′)，两条滑轨(19)以及回转升降机构，每个受电端盒的内侧固定有支撑板(22)，支撑板(22)的上面通过绝缘支柱(48)安装两个滑块电极(13)，两条滑轨(19)通过支撑板上的4个连结轴(20)将两个受电端盒活动连接；

其一受电端盒内有电机(28)，两受电端盒之间通过万向节(29)安装螺杆(30)，螺杆上的丝母座(31)固定在能沿滑轨(19)滑动的上支撑板(16)上；另一受电端盒内安装电机(47)、电机齿轮(33)驱动的螺杆(34)和连杆(38)，导轨(19)的延长杆(39)通过轴(40)相连连杆(38)，电机(47)通过齿轮(33)带动螺杆(34)转动，螺杆上有带圆柱销(36)的丝母座(35)，该圆柱销(36)插在连杆(38)的滑动槽(37)内，丝母座(35)的移动带动导轨(19)角度变化；

回转升降机构含有上支撑板(16)和带上回转盘(3)的下支撑板(4)，上、下支撑板通过铰链连接，固定于集电杆(1)的下回转盘(2)与上回转盘(3)回转连接，下支撑板(4)的另一端凹槽(46)内安装有电机(8)，上、下支撑板之间设置下摇杆(12)和上摇杆(23)，电机蜗杆(9)和下支撑板(4)上的蜗轮(10)啮合，带动下摇杆(12)、上摇杆(23)联动，改变上、下支撑板之间的夹角。

7、如权利要求6的无轨电动车多组线道供电系统，其特征是：在所述两个受电端盒的外端均设有具有弹性的绝缘辅助件(26)。

8、一种无轨电动车多组线道供电方法，其特征是采取如下步骤：

将电源连接到多组线道供电网络，各车辆受电器通过其受电端盒上的两组滑块电极与供电网络的相应一组线道保持接触受电；

当换道时，使车辆受电器之一的受电端盒脱离原来的一组线道，移动至另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电；然后使车辆受电器之另一个受电端盒脱离原来的一组线道，移动至所述另一组线道下方，并向上移动使其滑块电极与该线道接触受电。

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