ITMI981340A1 - Linea di alimentazione al suolo per veicoli elettrici - Google Patents

Description

Descrizione del breveto avente per titolo:

“LINEA DI ALIMENTAZIONE AL SUOLO PER VEICOLI ELETTRICI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una linea di alimentazione al suolo, particolarmente atta ad essere utilizzata per veicoli eletrici di superficie viaggianti su rotaie, come tram e treni leggeri, e/o per veicoli elettrici di superficie viaggianti su ruote gommate come autobus elettrici.

Attualmente la rete viaria pubblica presenta una fisionomia ben precisa. Nelle piccole realtà, come ad esempio i centri abitati di piccole dimensioni, essa comprende soprattutto autobus, dotati di motori a ciclo diesel che, con i loro gas di scarico, contribuiscono a riempire Tatmosfera di emissioni nocive aggravando sempre più il già presente problema ambientale dell' inquinamento atmosferico.

Nelle realtà medie e grandi, come ad esempio i grandi centri abitati, per risparmio energetico e per fare fronte ai problemi d’inquinamento atmosferico, i trasporti pubblici si sono sviluppati verso mezzi ad alimentazione elettrica di tipo sotterraneo, come linee metropolitane, e di superficie come filobus, reti tranviarie e perfino linee di treni leggeri di superficie simili nella costruzione a vere e proprie reti ferroviarie.

Le reti metropolitane, per la captazione dell’energia elettrica, spesso fanno uso di una linea conduttrice sempre in tensione e posizionata sul suolo, comunemente chiamata terza rotaia. L’uso della terza rotaia nella linea metropolitana è possibile proprio grazie alla sua particolare ubicazione che non risulta essere accessibile agli utenti.

Tutti i mezzi elettrici di trasporto pubblico di superficie, invece per ragioni di semplicità e di sicurezza, vengono alimentati mediante una rete aerea di conduttori dalla quale captano l’energia elettrica. Appare evidente che tale linea d’alimentazione aerea dà un pessimo impatto ambientale, mostrando le città come avvolte in ragnatele di fili elettrici. Inoltre tali linee non risultano soddisfare appieno requisiti di sicurezza infatti un’accidentale rottura o tranciamento dei cavi d’alimentazione potrebbe provocare gravi danni a persone o cose. Ancora la manutenzione e la messa in opera di linee di alimentazione aeree risultano essere un’operazione alquanto complessa e poco economica.

Scopo dell’invenzione è quello di eliminare tali inconvenienti fornendo una linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici intrinsecamente sicura.

Altro scopo dell’invenzione è di fornire una tale linea di alimentazione al suolo per veicoli elettrici economica e di semplice realizzazione, posa in opera e manutenzione.

Altro scopo ancora della presente invenzione è di fornire una tale linea di alimentazione al suolo per veicoli elettrici di tipo modulare e avente un minimo ingombro.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1 .

Realizzazioni preferite dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

La linea di alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo l’invenzione comprende una rotaia costituta da vari moduli o spezzoni collegabili tra di loro. Ciascuno spezzone comprende un supporto o basamento in calcestruzzo precompresso o altra soluzione idonea a garantire la rigidità del complesso, su cui poggia una scatola di contenimento. Al’interno della scatola, immersi in materiale isolante, sono contenuti un conduttore di contatto destinato a trasmettere la corrente elettrica ai sistemi di captazione posti sui veicoli di locomozione, dei conduttori d’alimentazione per trasportare la corrente tra i vari spezzoni e un circuito di segnalazione per mettere in tensione il relativo spezzone quando viene rilevato il passaggio del mezzo di locomozione su di esso. Tale spezzone è installato in superficie all’interno di un piccolo scavo ricavato sulla sede stradale dedicata o promiscua che sia.

Di conseguenza, la posa in opera risulta essere estremamente semplice e l’impatto ambientale sarà minimo poiché, in luogo di una fitta ed innaturale trama di conduttori sovrastante il piano stradale come una sorta di tettoia, si vedrà solamente una striscia a terra della larghezza di circa 10 cm con una lamina di metallo in evidenza.

Inoltre la linea di alimentazione a rotaia per veicoli elettrici secondo l’invenzione risulta soddisfare appieno le esigenze di sicurezza d’impiego. Essa infatti prevede il dispositivo di segnalazione che è in grado di dare tensione solo agli spezzoni che risultano al disotto del mezzo di locomozione, mantenendo gli altri spezzoni totalmente privi di tensione, senza alcun rischio per eventuali pedoni che li attraversano. Inoltre, tra le due estremità di contatto di due spezzoni adiacenti viene lasciato un segmento isolante di circa 2 m, in modo tale da assicurare che un pedone non si possa mai trovare con un piede su uno spezzone in tensione e l’altro piede sullo spezzone privo di tensione.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma puramente esemplificativa, e quindi non limitativa di realizzazione, illustrata nei disegni annessi in cui:

la Fig. 1 è una vista in sezione trasversale di uno spezzone della linea d’alimentazione al suolo, a rotaia secondo l’invenzione;

la Fig. 2 è una vista schematica del sistema di commutazione della linea d’alimentazione a rotaia secondo l’invenzione.

Con l’ausilio delle figure viene descritta la linea d’alimentazione a rotaia per veicoli elettrici secondo l’invenzione. Uno spezzone della linea d’alimentazione secondo l’invenzione, nel suo complesso indicato con il numero di riferimento 100, ha una forma a sezione sostanzialmente rettangolare e può essere realizzato della lunghezza di circa 10 m. Chiaramente si possono prevedere spezzoni più corti per realizzare i tratti curvilinei mediante una spezzata poligonale formata da una pluralità di spezzoni 100. Tale spezzone 100 è destinato ad essere inserito in un’apposita sede a sezione rettangolare ricavata nel manto stradale 10.

Con riferimento alla Fig. 1 uno spezzone 100 comprende un supporto o basamento 6, avente una sezione sostanzialmente a T rovesciata, su cui poggia una scatola di contenimento 1, avente una sezione sostanzialmente ad U rovesciata. Il supporto 6 e la scatola 1 sono appositamente studiati per essere di forme complementari per facilitare la posa in opera e il corretto centraggio dello spezzone 100. Il supporto 6 è realizzato preferibilmente in calcestruzzo allo scopo di conferire un’elevata resistenza meccanica allo spezzone 100. A seconda del tipo di scatola 1, il supporto 6 potrebbe anche essere eliminato e sostituito nella sua funzione dalla scatola stessa o da altri elementi opportunamente modificati.

La scatola 1 è realizzata tramite un profilato che può essere costituito da materiale isolante o altro. La scatola 1 presenta dei profili interni 11, 12, 15 opportunamente studiati per un corretto posizionamento di altri elementi al suo interno.

Al'interno della scatola 1, tra i due profili 12, ricavati nella sua parte mediana e rivolti verso l’alto, viene posizionata una rotaietta di contatto 2 costituita da un profilato avente una sezione sostanzialmente a T rovesciata in materiale metallico conduttore, preferibilmente in ferro. Sul gambo della rotaietta di contatto 2 viene ricavata una testa 13, preferibilmente in rame, e sporgente di qualche millimetro dal piano di livello del manto stradale 10. La testa 13 è destinata ad andare in contatto con delle prese di corrente, ubicate sui mezzi di locomozione, per la captazione della corrente elettrica, tramite contatto strisciante.

I profili 11 sono disposti a coppie e si elevano dalle pareti di fondo dei due bracci della scatola ad U capovolta. Tra tali profili 1 1 e le corrispondenti pareti laterali della scatola 1 vengono posizionati quattro conduttori di alimentazione 3, aventi sostanzialmente la forma di piatti metallici, realizzati in alluminio o in rame. Poiché gli spezzoni 100 vengono posizionati adiacenti gli uni agli altri in senso longitudinale, la funzione dei conduttori d’alimentazione 3 è di trasportare la corrente elettrica tra i vari spezzoni 100. Infatti, a seconda degli schemi di collegamento, i conduttori di alimentazione di uno spezzone vengono collegati ai corrispondenti conduttori d’alimentazione dello spezzone adiacente e alla rotaietta di contatto 2.

Sempre all’interno della scatola 1, sui profili 15, che a titolo puramente indicativo vengono indicati come estendentisi orizzontalmente dalle pareti laterali della scatola 1 verso la rotaietta centrale 2, viene posizionato un circuito di segnalazione 5, costituito da una sorta di solenoide che circonda la rotaietta 2. La funzione del circuito di segnalazione 5 è di rilevare la presenza del veicolo in movimento sulla rotaietta 2 per poi consentire, in tempo reale, la messa in tensione della stessa rotaietta 2.

Tutti gli elementi appena descritti all’interno della scatola 1 sono immersi in un materiale isolante 4 costituito da un composto o da più composti. Il materiale isolante 4 può essere omogeneo o a strati, miscelabile a temperatura ambiente o premiscelato e viene colato o iniettato all’interno della scatola 1. Una volta indurito, il materiale isolante 4 consente di inglobare tutti gli elementi interni alla scatola 1 mantenendoli nella loro corretta posizione, di isolarli completamente da un punto di vista elettrico e di contribuire a fornire un’elevata resistenza meccanica necessaria a causa delle elevate sollecitazioni che lo spezzone deve subire essendo inserito sul manto stradale. Tale materiale isolante 4 possiede altresì elevate caratteristiche dal punto di vista elastico che conferiscono allo spezzone 100 proprietà antivibranti agenti su diverse frequenze di disturbo. Poiché lo spezzone 100 deve operare all’aperto, il materiale isolante 4 presenta un’elevata resistenza all’abrasione superficiale e risulta essere inerte nei confronti di agenti atmosferici, aggressivi chimici, oli e carburanti.

Ogni spezzone 100 della lunghezza di circa 10 m comprende nella sua parte centrale la rotaietta di contatto 2 che si estende per una lunghezza di circa 8 m. La rotaietta 2 è preceduta e seguita da circa un metro di profilato isolante di sezionamento. Così, collegando due spezzoni 100, tra loro è interposta una parte isolante di 2 m atta ad evitare che un pedone possa poggiare contemporaneamente i piedi su uno spezzone in tensione e uno spezzone privo di tensione. Tale profilato isolante può essere ad esempio in teflon (PTFE) e per esigenze di continuità ricalca la forma e le dimensioni della rotaietta 2 e della sua testa 13, in modo tale che sul fondo stradale si vedrà una successione alternata costante di otto metri di metallo seguiti da un paio di metri di isolante.

Normalmente la rotaietta di contatto 2 non è in tensione, in modo tale che chiunque la possa toccare senza correre alcun pericolo. Ogni spezzone 100 quindi è un oggetto a se stante, completamente isolato e facente parte di un circuito elettrico separato, singolarmente collegato ad un armadio di commutazione 29 (figura 2). I vari armadi di commutazione 29 a loro volta sono collegati a delle sottostazioni di alimentazione 50 atte a fornire potenza elettrica.

In ciascuno spezzone 100 viene separato un circuito di potenza e un circuito di segnalazione. Al passaggio di un veicolo elettrico, viene indotta una piccola corrente nel circuito di segnalazione 5 dello spezzone su cui si trova il veicolo. In tal modo l’armadio di commutazione 29 sa esattamente quale spezzone mettere in tensione rendendo così possibile l’assorbimento di corrente da parte del veicolo. Tale assorbimento di corrente avviene mediante lo strisciamento di un pattino o una spazzola, ubicata sotto il veicolo, sulla testa di contatto 13 dello spezzone in tensione.

Ciò che si osserva macroscopicamente è lo spostarsi della tensione insieme al veicolo, in quanto è il veicolo stesso a segnalare al propria presenza, a far inviare corrente solo e esclusivamente agli spezzoni sopra cui si trova, a chiudere il circuito.

La lunghezza del veicolo è tale che, utilizzando due pattini uno in testa e l’altro in coda al veicolo, si riesce a contattare contemporaneamente almeno due spezzoni che possono essere simultaneamente in tensione, quindi uno dei pattini poggia sempre su uno spezzone in tensione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici comprendente una pluralità di elementi modulari o spezzoni (100) collegati tra loro ed ad un armadio di commutazione (29), in modo da essere messi sequenzialmente in tensione al passaggio del veicolo di locomozione, ciascuno spezzone (100) comprendendo un elemento o rotaietta di contatto (2) disposto in modo da essere contattato da mezzi di captazione di corrente elettrica posti sul veicolo di locomozione, almeno un conduttore di alimentazione (3) per trasportare la corrente elettrica tra i vari spezzoni (100) e un circuito di segnalazione (5) per rilevare la presenza del veicolo di locomozione sullo spezzone (100).
2. 2. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento di contatto (2) ha una testa (13) sporgente leggermente dal fondo stradale (10).
3. 3. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento di contatto (2) è costituito da un profilato monometallico o bimetallico comprendente un gambo in ferro o altro materiale conduttore e una testa (13), sporgente dal fondo stradale (10), in rame o inox o altro materiale conduttore.
4. 4. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto spezzone (100) comprende una scatola (1), annegata nel fondo stradale (10), all’interno della quale sono contenuti detti elementi (2, 3, 5).
5. 5. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta scatola (1) è realizzata mediante un profilato in materiale isolante e presenta al suo interno dei profili (12, 11, 15) atti ad un corretto posizionamento rispettivamente di detto elemento di contatto (2), di detto almeno un conduttore d’alimentazione (3) e di detto circuito di segnalazione (5).
6. 6. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti conduttori d’alimentazione (3) sono delle piastre metalliche in alluminio o in rame e detto circuito di segnalazione (5) comprende un solenoide posizionato attorno all’elemento di contatto (2), il tutto essendo annegato in un materiale isolante (4).
7. 7. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1 e una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la testa (13) dell’elemento di contatto (2), i conduttori d’alimentazione (3) ed il circuito di segnalazione (5) sono immersi in un materiale isolante ad uno o più strati e formulazioni dotato di caratteristiche dielettriche e di resistenza all’abrasione, agli agenti atmosferici, agli aggressivi chimici, agli oli e ai carburanti.
8. 8. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1 e una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto spezzone (100) comprende un supporto o basamento (6), in calcestruzzo precompresso o altro materiale idoneo a garantire la rigidità e con adeguata resistenza meccanica, sul quale poggia detta scatola (1).
9. 9. Linea d’alimentazione al suolo per veicoli elettrici secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ogni spezzone (100) presenta in testa e in coda un profilato isolante di sezionamento atto a garantire un isolamento elettrico tra spezzoni successi