CN209240887U - 多线交错换向式共轨受电弓 - Google Patents

多线交错换向式共轨受电弓 Download PDF

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Abstract

本实用新型是一种多线交错换向式共轨受电弓,包括交错换向式受电滑板1、共轨式支架2、板间绝缘件3、导线4等几部分,多个交错换向式受电滑板1相互绝缘后安装在共轨式支架2上,交错换向式受电滑板1之间用板间绝缘件3交错间隔,接触线6的线间距B约等于交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度A之和的奇数倍。利用交错换向式受电滑板的换向作用,可避免两根接触线出现短路故障。本实用新型有利于减少双源电动车电池容量,降低电动车制造成本和使用成本,对符合统一接口标准的电动车可在普通道路(或停车点)加装后电力接触线后,即可实现跨地区的行驶和共享充供电(在线充供电)。

Description

多线交错换向式共轨受电弓
技术领域
本实用新型涉及电动车充供电设备领域,主要涉及一种多线交错换向式共轨受电弓,包括交错换向式受电滑板、共轨式支架、绝缘件等几部分。
背景技术
随着全世界范围内汽车数量的持续增加,能源问题、空气质量问题越来越严重。提倡使用新能源电动车,完善可共享的充供电设施,对实现节能减排具有重要的意义。新能源电动车的迅速崛起,人们最关心的问题是:新能源电动车的充供电方式及其充电时间。尽管混合动力汽车、纯电动汽车正在走向成熟,目前动力电池和充供电技术却是制约电动汽车发展的瓶颈,一方面现有动力电池(主要锂电池、超级电容)存在价格昂贵、体积大、重量大、危险性高的缺点,另一方面充供电设备是固定的,用户充电困难。两个不利因素叠加,导致电动车既价格昂贵还难以远行,因此进一步减小电动车动力电池容量,并发展电动车移动共享充供电技术(在线充电技术)就显示出其必要性了,特别是在实践操作中充供电设施建设是政府引导电动汽车发展的重要突破口。
与电气化轨道交通车辆(含铁路、城市轻轨、有轨电车)相比,无轨电动车移动共享充供电技术(在线充电技术)还不成熟。电气化轨道交通车辆有独立的路权,使用的钢轨具有导电性,因此电气化轨道交通车辆大部分都采用“受电弓-接触网”方式,使用相互独立的接触线和钢轨分别把单相交流电(或两相交流电、直流电)送往电力机车。比较而言,有轨电车实现电力化是可行且成熟的,反之无轨电动车没有独立路权,使用橡胶轮胎,运行中易受到其他车辆、行人和驾驶员技术等不利因素影响,容易导致接触线偏离受电弓,甚至是引发导线短路故障,所以简单的“受电弓-接触网”技术并不适合无轨电动车将电力通过双接触线送往受电弓。
现有的公路行驶无轨电动车一般采用两个方式充供电:一种方式是使用“充电电池”与“充电站”相结合为无轨电动车提供电能;另一种方式是在无轨电动车顶安装充电架,充电架上有一对“集电杆”与“架空平行接触线”相结合为无轨电动车提供电能。电动车充电电池受限于电池容量和购置成本,加上固定充电站数量有限、配置不灵活且充电时还长,所以现有使用充电电池的电动车行驶里程有限、不能远行,仅限于本地使用。使用“集电杆-平行接触线”模式的无轨电车所采用的在线充电方式却又因其可靠极差,无轨电车很难可靠跟踪接触线(无轨电车没有固定路权,行驶路线容易偏离,对驾驶要求高),以至于经常性出现:集电杆脱离接触线或集电杆拉落接触线等严重问题,这种模式正在消失,但是带充电架的双源(多源)无轨电动车可通过接触网实时充电,行驶距离不受电池容量或燃料装载量的限制,省却了因充换电或补加燃料的空驶路程,且不受轨道限制,在遇到交通拥堵或突发事故时,可在一定程度上进行灵活调度,双源(多源)无轨电车的充供电技术仍在快速发展。
新技术正在涌现,中车株洲所研制的智能轨道快运列车(即“智轨”)并没有专门的轨道,它的“轨道”是路面虚拟轨道线路,车上安装有各种传感器识别并将运行信息传送至列车“大脑”,经过分析计算可以精准控制列车在既定“虚拟轨迹”上的行驶。但是,因为智能轨道快运列车使用橡胶轮胎,所以他仍然未能实现电力系统的可靠性联接,还需要大容量电池配合使用,因此该方案制造成本和使用成本都比较高,不能普及到广大的家用电动车和商用电动运输车辆领域。
持续改进无轨电动车在线充供电方式,对实现无轨电动车移动共享充供电(在线充供电)有着重要的意义。从实践和充供电技术演进线路上看,无轨电车充供电方式正在向成熟的有轨电车充供电技术靠近,研制先进的“受电弓-接触网”系统有利于实现电动车充供电设备的低成本、通用化、共享化。
目前制约无轨电动车“受电弓-接触网”技术发展的瓶颈是:在没有地面钢轨导向和配合供电的前提下,由于无轨电车没有固定路权,行驶路线容易受到驾驶员技术水平限制以及路面各种随机性障碍影响,从而导致行驶方向可能随时偏离接触线安装方向,同时受电弓的导电滑板跟踪两根或两根以上接触线还存在技术障碍,这就容易引发导线短路,或接触线与受电弓脱离接触等严重问题。目前,现有技术为实现受电弓的导电滑板跟踪两根或两根以上接触线,通常采用计算机、光电传感器配合自动化机械设备来跟踪两根或两根以上接触线,但是存在成本高、可靠性差、通用化程度低(比如中车株洲所的“智轨”技术),所以无轨电动车仍然迫切需要技术上更加可行、使用成本更加低廉且能够支持多车共享的充供电设备。
发明内容
本实用新型旨在提供一种基于“受电弓-接触网”、“平行接触线-集电杆”和双源(多源)供电等充供电技术所演进的多线交错换向式共轨受电弓装置,通过交错换向式受电滑板与接触线的换向作用,解决受电弓的受电滑板与接触网中两根(或两根以上)接触线之间的高可靠性连接问题,实现电动车可在行驶工况和驻车工况下正常充供电。
本实用新型是一种电动车多线交错换向式共轨受电弓,包括交错换向式受电滑板1、共轨式支架2、板间绝缘件3、导线4、弓角5、绝缘件11、支持绝缘子14、框架15等几部分,多个交错换向式受电滑板1通过板间绝缘件3和绝缘件11绝缘后安装在共轨式支架2上,弓头16、框架15等元件安装在支持绝缘子14之上,接触线6与交错换向式受电滑板1相互摩擦接触传输电力,多个同相(或同极性)交错换向式受电滑板1经过汇聚连接后接入同相(或同极性)的导线4上,导线4再将电力送往整流器8,电力经过整流后,通过控制器7分别传送给动力电池9或电力输出线10,其特征在于:相位(或极性)相同的交错换向式受电滑板1之间用板间绝缘件3交错间隔,接触线6的线间距B约等于交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度A之和的奇数倍(即B=A×1、B=A×3、B=A×5等)。
本实用新型适用接触线为2根及2根以上的接触网。
本实用新型的交错换向式受电滑板1需设置2块及2块以上,其中交错换向式受电滑板1设置为3块时,边缘滑板并联为一相,从而提高充供电的可靠性。
本实用新型板间绝缘件3的宽度应大于接触线2与交错换向式受电滑板1之间摩擦接触面的宽度,板间绝缘件3的宽度应留有充分的过余量,保证极端情况下各元件在换向时不出现短路故障。
本实用新型所述绝缘件为绝缘陶瓷、云母、橡胶、塑料、树脂及其它绝缘材料。
本实用新型可在弓角5上安装接触线接近传感器,通过光电磁等传感器的探测作用,来判断接触线6是否接近或离开弓头。
本实用新型可根据需要在车架、受电弓上安装车架和受电弓离地高度检测器,从而保证受电弓与接触线的压力可调节。
本实用新型可根据需要增加电力变压器,从而适应不同电压等级的接触网。
本实用新型配合现有接触网光电自动跟踪器,可进一步提高受电弓与接触网充供电的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型多线交错换向式共轨受电弓的受电弓头结构示意图。
图2为本实用新型交错换向式受电滑板和板间绝缘件的结构示意图。
图3为本实用新型多线交错换向式共轨受电弓侧视图。
图4为本实用新型受电弓头采用接触线间距B等于3倍交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度A之和方案的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细描述。
如图1、图2、图3、图4所示:本实用新型是一种电动车多线交错换向式共轨受电弓,包括交错换向式受电滑板1、共轨式支架2、板间绝缘件3、导线4、弓角5、绝缘件11、支持绝缘子14、框架15等几部分,多个交错换向式受电滑板1通过板间绝缘件3、绝缘件11绝缘后安装在共轨式支架2上,接触线6与交错换向式受电滑板1摩擦接触传输电力,多个同相(或同极性)交错换向式受电滑板1经过汇聚连接后,接入同相(或同极性)的导线4上,导线4再将电力送往整流器8,电力经过整流后,通过控制器7分别传送给动力电池9或电力输出线10,弓头16、框架15等元件安装在支持绝缘子14之上,其特征在于:相位(或极性)相同的交错换向式受电滑板1之间用板间绝缘件3交错间隔,接触线6的线间距B约等于交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度A之和的奇数倍(即B=A×1、B=A×3、B=A×5等)。
本实用新型是在参考直流电机换向器原理后,设计接触线6的线间距B约等于交错换向式受电滑板1和板间绝缘件3长度A之和的奇数倍。通过实践证明,当接触线6与交错换向式受电滑板1发生横向相对位移时,通过交错换向式受电滑板1的换向作用,两根(或两根以上)接触线6能够同时跨越板间绝缘件3,从而避免接触线6出现短路故障。在接触线6同时跨越板间绝缘件3后,导线4的电流转换方向。
本实用新型的导线4与控制器7、整流器8和动力电池9相连接,接触线网中电力需经过交错换向式受电滑板1汇聚后,通过整流器8整流为直流电,再经过控制器7分别传送给动力电池9或电力输出线10,电力输出线10将电流输出到车辆各用电设备。
应用本实用新型的双源(或多源)电动车,能够保证电动车在行驶过程中的可靠充供电,当出现车辆行驶方向偏离接触线安装方向的极端情况(在一定偏离范围内),接触线也能通过交错换向式受电滑板的换向作用,避免两根接触线路间出现短路故障,使其电流能够可靠流向整流器,通过整流器的整流作用,充供电电流供给持续稳定,实现了较高可靠性的移动共享充供电(在线充供电),同时还可减少动力电池组容量和重量,有利于提高电动车电池的使用寿命,并减少整车成本和减少用户的使用成本。总之,采用本实用新型的电动车,能够实现较高可靠性的移动共享充供电(在线充供电),对于符合统一接口标准的电动车可在普通道路(或停车点)加装双线(或多线)的电力接触线后,不再做其它改装即可实现跨地区行驶和共享充供电(在线充供电),其行驶里程不再受限。
具体实施方式
现结合实例阐述本实用新型原理和结构(参见图1、图2、图3、图4)。
本实例主要用于改造现有双源电动公交车和纯电动车,受电弓总长度1.2米-2.5米。图中包括:交错换向式受电滑板1、共轨式支架2、板间绝缘件3、导线4、弓角5、绝缘件11、支持绝缘子14、框架15等几部分,多个交错换向式受电滑板1通过板间绝缘件3、绝缘件11绝缘后安装在共轨式支架2上,接触线6与交错换向式受电滑板1摩擦接触,多个同相(或同极性)交错换向式受电滑板1经过汇聚连接后,接入同相(或同极性)的导线4上,导线4再将电力送往整流器8,电力经过整流后,通过控制器7分别传送给动力电池9或电力输出线10,弓头16、框架15等元件安装在支持绝缘子14之上。
本实例中,相位(或极性)相同的交错换向式受电滑板1之间用板间绝缘件3交错间隔,经过交错换向式受电滑板1汇聚后的电力需通过整流器8整流为直流电。
本实例的接触网通常选择交流两相电力线(即两根接触线),间距为常用架空线导线间距40厘米,交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度A之和约为40/3厘米(13.33厘米)或40厘米,其中板间绝缘件3的宽度约为2-5厘米。为提高充供电可靠性还可选用3根接触线(其中边缘两根接触线相位相同,即边缘两根接触线并联后为两相交流电的1相;中间接触线为两相交流电中的另1相)。
本实例选择工频交流电,可减少市政道路和交通工程的改造成本,接触网电压等级一般默认:城市内道路适用工频380V电压,以降低路网改造成本和提高安全性;路况较好的干线道路适用600-750V电压,以提高线路供送电功率;路况更好的高速公路和大件路可使用1500V电压,以进一步提高供送电功率。需要匹配此三种电压等级的电动车,为保证安全性其绝缘件的耐压值应参考接触网电压等级1500V的标准来设计。
本实例中,可在控制器7上增加计费单元12和变压器(图中未标识),本实例就可适用于全国性多电压等级共享计费电力接触网系统,既有利于社会车辆计费,又适用于不同电压等级,这个方式的通用性较好,有利于国家电网、地方供电公司等电力供应企业直接参与电动车共享充供电设施的建设。
使用本实例的电动车,只需将车辆的行驶方向大致与行驶导向线13方向重合,多线交错换向式共轨受电弓即可从接触网获取电能。当电动车发生横向位移时(车道适度偏离),在交错换向式受电滑板的换向作用下,两根接触线上的供电电流仍然能够通向整流器被整流为直流电。
本实例具有结构紧凑、可靠性高和成本低的优点,有利于双源电动车的普及和提高双源电动车的长途行驶能力,适用于电动公交车、电动客车、电动货车、商用电动车、家用电动车吸收接触网电能,或用于改造传统无轨电车(无轨电动公交车)实现“接触线-集电杆”模式向“双线制(三线制)接触网-交错换向式受电弓”模式转换,也可用于改造现有轨电动车实现“单线接触线-钢轨”模式向“双线制接触网-交错换向式受电弓”模式转换,有利于实现接触网和充供电设备标准化、通用化、共享化,从而降低的接触网建设成本和运营成本。

Claims (4)

1.一种多线交错换向式共轨受电弓,包括交错换向式受电滑板(1)、共轨式支架(2)、板间绝缘件(3)、导线(4)、弓角(5)、绝缘件(11)、支持绝缘子(14)、框架(15)等几部分,多个交错换向式受电滑板(1)通过板间绝缘件(3)和绝缘件(11)绝缘后安装在共轨式支架(2)上,弓头(16)、框架(15)等元件安装在支持绝缘子(14)之上,接触线(6)与交错换向式受电滑板(1)相互摩擦接触传输电力,多个同相交错换向式受电滑板(1)经过汇聚连接后接入同相的导线(4)上,导线(4)再将电力送往整流器(8),电力经过整流后,通过控制器(7)分别传送给动力电池(9)或电力输出线(10),其特征在于:相位相同的交错换向式受电滑板(1)之间用板间绝缘件(3)交错间隔,接触线(6)的线间距约等于交错换向式受电滑板(1)与板间绝缘件(3)长度之和的奇数倍。
2.根据权利要求1所述的多线交错换向式共轨受电弓,其特征在于:板间绝缘件(3)的宽度应大于接触线(6)与交错换向式受电滑板(1)之间摩擦接触面的宽度,板间绝缘件(3)的宽度应留有充分的过余量。
3.根据权利要求1所述的多线交错换向式共轨受电弓,其特征在于:绝缘件为绝缘陶瓷、云母、橡胶、塑料、树脂。
4.根据权利要求1所述的多线交错换向式共轨受电弓,其特征在于:配合现有接触网光电自动跟踪器,可进一步提高受电弓与接触网充供电的可靠性。
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WO2024027462A1 (zh) * 2022-08-04 2024-02-08 中车资阳机车有限公司 一种机车动力电池受电弓式充电系统

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