ITTO20090132A1

ITTO20090132A1 - Linea di alimentazione elettrica di terra, veicolo a trazione elettrica per captare corrente elettrica da tale linea, e metodo di assemblaggio per realizzare tale linea

Info

Publication number: ITTO20090132A1
Application number: IT000132A
Authority: IT
Inventors: Pietro Bambara; Mario Palazzetti
Original assignee: Mario Palazzetti; Turin Tech S R L
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-25
Also published as: IT1393432B1

Description

â€œLINEA DI ALIMENTAZIONE ELETTRICA DI TERRA, VEICOLO A TRAZIONE ELETTRICA PER CAPTARE CORRENTE ELETTRICA DA TALE LINEA, E METODO DI ASSEMBLAGGIO PER REALIZZARE TALE LINEAâ€

La presente invenzione Ã ̈ relativa ad una linea di alimentazione elettrica di terra.

Come Ã ̈ noto, nelle cittÃ tram e filobus sono alimentati tramite linee aeree, ma Ã ̈ sentita lâ€™esigenza di spostarle a terra, evitando perÃ² rischi di folgorazione alle persone che possono venirne occasionalmente a contatto.

A tale scopo, Ã ̈ noto di prevedere linee di alimentazione elettriche di terra suddivise in segmenti che sono allineati lungo il percorso del veicolo e sono isolati elettricamente tra loro: al passaggio del veicolo, uno dei segmenti che si trova al di sotto del veicolo viene messo sotto tensione, in particolare tramite un comando emesso dal veicolo, per captare la corrente elettrica.

Per quanto riguarda il ritorno a massa della corrente elettrica, se il veicolo da alimentare Ã ̈ un tram oppure un treno, Ã ̈ noto di sfruttare le rotaie metalliche di tale veicolo, con la linea di alimentazione elettrica disposta nella mezzeria.

Se invece il veicolo da alimentare Ã ̈ gommato, Ã ̈ noto di utilizzare una linea aggiuntiva parallela alla linea di alimentazione a segmenti. Tale soluzione Ã ̈ scarsamente soddisfacente, in quanto richiede tempi, costi e spazio relativamente elevati per installare due linee affiancate.

Il brevetto US6230861 descrive un veicolo a trazione elettrica provvisto di due spazzole allineate longitudinalmente, lâ€™una per la captazione e lâ€™altra per il ritorno di corrente elettrica su una linea di alimentazione elettrica a segmenti. Ciascuno di tali segmenti Ã ̈ associato ad un relativo circuito di commutazione, il quale viene comandato dal veicolo per collegare il segmento alternativamente ad un contatto sotto tensione ed ad un contatto a massa, quando le suddette spazzole rispettivamente passano al di sopra. Anche questa soluzione Ã ̈ scarsamente soddisfacente, in quanto i circuiti di commutazione sono relativamente complessi e sono numerosi. Inoltre, la linea di alimentazione elettrica Ã ̈ interrata, per cui richiede elevati tempi e costi di realizzazione.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di realizzare una linea di alimentazione elettrica di terra, la quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una linea di alimentazione elettrica di terra, come definita nella rivendicazione 1.

La presente invenzione Ã ̈, inoltre, relativa ad un veicolo a trazione elettrica per captare corrente elettrica da tale linea, come definito nella rivendicazione 8, e ad un metodo di assemblaggio per realizzare tale linea, come definito nella rivendicazione 10.

L'invenzione verrÃ ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica parziale di una preferita forma di attuazione della linea elettrica di alimentazione di terra secondo la presente invenzione; - la figura 2 Ã ̈ uno schema che mostra in sezione trasversale una parte della linea di figura 1;

- la figura 3 mostra schematicamente un veicolo a trazione elettrica secondo la presente invenzione sulla linea di figura 1; e

- le figure 4 e 5 illustrano due fasi del metodo di assemblaggio per realizzare la linea di figura 1 secondo la presente invenzione.

Nelle figure 1 e 2, con 1 Ã ̈ indicata, nel suo complesso, una linea di alimentazione elettrica di terra, la quale si estende lungo una direzione 3 longitudinale, che coincide con un percorso che deve percorrere un veicolo 4 a trazione elettrica (schematicamente illustrato nelle figura 3). La linea 1 comprende: una linea sotto tensione 6, energizzata in modo non illustrato; una linea a massa 7, parallela alla linea sotto tensione 6; ed una struttura 8 di supporto che alloggia le linee 6 e 7 e, quindi, isola elettricamente le linee 6 e 7 lâ€™una rispetto allâ€™altra e rispetto allâ€™ambiente esterno. In particolare, la struttura 8 ha in sezione trasversale una forma simile a quella dei comuni dossi artificiali (denominati anche dissuasori di velocitÃ ), ossia ha una superficie 9 superiore convessa. La struttura 8 porta direttamente una pluralitÃ di segmenti 10 conduttivi esterni, i quali sono allineati lungo la direzione 3 e sono disposti in posizioni fisse sullâ€™apice della superficie 9.

La linea 1 Ã ̈ formata da una pluralitÃ di moduli 11 uguali tra loro e da una pluralitÃ di elementi 12a,12b di collegamento, i quali sono interposti tra i moduli 11 lungo la direzione 3. Il modulo 11 comprende: un corpo 13 in materiale plastico facente parte della struttura 8; ed un segmento 11 che si estende per tutta la lunghezza del corpo 13.

Il corpo 13 ha una faccia 14 inferiore sostanzialmente piana, appoggiata sul manto stradale, ed Ã ̈ fissato al manto stradale tramite un dispositivo 15 di collegamento, il quale comprende: una pluralitÃ di tasselli (non illustrati); e, per ciascun tassello, un relativo foro 16 realizzato nel corpo 13 vicino ai bordi laterali.

Il modulo 11 comprende, poi, due conduttori 18,19 costituenti parte della linea 6 e, rispettivamente, della linea 7. I conduttori 18,19 comprendono: rispettive porzioni 20,21 intermedie, annegate nel corpo 13; e rispettivi coppie di terminali 22,23, i quali sporgono allâ€™esterno del corpo 13 da entrambe le parti, e sono sostanzialmente allineati con i terminali 22,23 dei moduli 11 vicini.

Gli elementi 12a e 12b sono alternati tra loro lungo la direzione 3 e comprendono un medesimo tipo di guscio 24, che fa parte della struttura 8 e mantiene separati i segmenti 10. Con riferimento alle figure 1 e 4, il guscio 24 Ã ̈ costituito da: un semi-guscio 25 inferiore accoppiato al manto stradale tramite lâ€™interposizione di un distanziale 26; ed un semi-guscio 27 superiore, il quale comprende due porzioni 28 di sostegno allungate parallelamente alla direzione 3 e disposte alla stessa altezza e da parti opposte dei segmenti 10.

Gli elementi 12a e 12b comprendono, ciascuno, un connettore 29 ed un connettore 30 (figura 2), che collegano elettricamente i terminali 22 e, rispettivamente, 23 dei moduli 11 adiacenti per definire le linee 6 e, rispettivamente, 7. Negli elementi 12a, la linea sotto tensione 6 e la linea a massa 7 sono isolate dai segmenti 10. Con riferimento alla figura 2, ciascun elemento 12b, invece, comprende una relativa unitÃ 31 elettronica che collega le linee 6,7 a due segmenti 10a,10b dei moduli 11 adiacenti, come schematicamente mostrato in figura 2. Lâ€™unitÃ 31 comprende: una linea 33 che collega elettricamente in modo permanente il segmento 10b con la linea a massa 7; una linea 32 comprendente un dispositivo 34 interruttore normalmente aperto (ad esempio un transistor ad effetto di campo) ed atta a collegare la linea 6 al segmento 10a; ed un dispositivo 35 di commutazione, il quale Ã ̈ attivato da un dispositivo di comando (non illustrato) portato a bordo del veicolo 4 per chiudere la linea 32 e mettere in tensione il segmento 10a quando il veicolo 4 passa al di sopra del segmento 10a. In particolare, il dispositivo 35 comprende: una antenna 36 che riceve un segnale di comando emesso a distanza dal dispositivo di comando; ed un decodificatore 37, che interpreta il segnale di comando per emettere una corrente elettrica di commutazione in un circuito 38 di tipo RC. La corrente elettrica di commutazione agisce sul dispositivo 34 per chiudere la linea 32, e si esaurisce con una costante di tempo determinata dal circuito RC al cessare del segnale di comando per lasciare aprire automaticamente la linea 32.

Lâ€™unitÃ 31 comprende, inoltre, un circuito 39 di sicurezza temporizzato che toglie tensione al segmento 10a in caso di emergenza, ad esempio quando il dispositivo 35 ha un malfunzionamento. In particolare, il circuito 39 collega la linea 33 al segmento 10a e comprende una carica esplosiva 40, denominata anche â€œsquidâ€ . Quando il segmento 10a e, quindi, lo squid 40 rimangono sotto tensione per un tempo superiore ad una soglia prestabilita, lo squid 40 esplode e distrugge lâ€™unitÃ 31, provocando quindi lâ€™apertura della linea 32.

Come schematicamente mostrato in figura 3, le unitÃ 31 degli elementi 12b sono montate in modo tale da ottenere una alternanza di segmenti 10a e 10b lungo la linea 1. Oltre al dispositivo di comando sopra menzionato, il veicolo 4 comprende un motore 41 per la trazione elettrica, una batteria tampone (non illustrata) per alimentare il motore 41 in mancanza della linea 1, ed un carrello o â€œtrolleyâ€ 42 per captare la corrente elettrica dalla linea 1.

Il trolley 42 Ã ̈ disposto in posizione fissa sotto al pianale del veicolo 4, nella mezzeria della carreggiata, e comprende tre coppie di pattini. I pattini sono spinti verso il basso a contatto dei segmenti 10a,10b, ad esempio tramite uno o piÃ¹ pantografi (non illustrati). Ciascun pattino Ã ̈ collegato al motore 41 tramite un circuito 44a oppure un circuito 44b, i quali sono unidirezionali in quanto includono diodi orientati. In particolare, i circuiti 44a impediscono passaggio di corrente dal motore 41 a pattini indicati con il riferimento 43a, e i circuiti 44b impediscono passaggio di corrente verso il motore 41 da pattini indicati con il riferimento 43b. Quindi, i pattini 43a captano corrente elettrica dai segmenti 10a, ed i pattini 43b fanno tornare la corrente ai segmenti 10b.

Ciascuna coppia di pattini Ã ̈ costituita da un pattino 43a e da un pattino 43b. La distanza tra i pattini 43a e la distanza tra i pattini 43b Ã ̈ costante ed Ã ̈ pari ad un valore P. Indicando con L la lunghezza dei segmenti 10a,10b e con D la distanza tra i segmenti 10a e 10b, per un corretto funzionamento si deve avere:

P < L

(2P) > (L+2D)

Queste condizioni garantiscono sempre corrente al motore 41.

La linea 1 si interrompe circa dieci metri prima di semafori, incroci e simili: la mobilitÃ del veicolo 4 eâ€™ garantita dalle batterie tampone.

Secondo una variante non illustrata, potrebbero essere previste solo due coppie di pattini, in particolare se la corrente di alimentazione Ã ̈ alternata, e non continua. In questo caso, il veicolo 4 Ã ̈ provvisto di opportuni accorgimenti per limitare picchi di tensione nei circuiti 44a,44b quando i pattini entrano in contatto o escono dal contatto con i segmenti 10a,10b.

Prevedendo pattini 43a,43b con una dimensione trasversale relativamente elevata, il veicolo 4 puÃ² essere anche di tipo gommato.

Con riferimento alle figure 4 e 5, la linea 1 viene installata tramite le seguenti fasi. Dopo aver fissato a terra un modulo 11, si calza un anello 50 di tenuta su ciascun terminale 22,23, per garantire lâ€™impermeabilitÃ allâ€™interno del guscio 24. Poi, si colloca il semi-guscio 25 al di sotto dei terminali 22,23, e si posiziona un modulo successivo, indicato dal riferimento 11a in figura 5, utilizzando il semi-guscio 25 come dima per la corretta distanza tra i corpi 13 dei moduli 11 e 11a. Dopo aver calzato anelli 50 di tenuta sui terminali 22,23 del modulo 11a, il semi-guscio 25 viene sollevato in modo da essere accoppiato ai terminali 22,23 ed agli anelli 50: il distanziale 26 viene inserito orizzontalmente, in direzione trasversale, tra il semi-guscio 25 ed il manto stradale per mantenere in posizione sollevata il semi-guscio 25. In particolare, il distanziale 26 Ã ̈ in gomma, o altro materiale elastico, e ha una pluralitÃ di canali 53 inferiori che sono passanti in direzione trasversale per lo scolo dellâ€™acqua piovana. A questo punto, preferibilmente, lâ€™insieme definito dal semi-guscio 25 e dal distanziale 26 viene fissato al manto stradale mediante tasselli (non illustrati). Poi, si accoppiano i terminali 22,23 tramite i connettori 29,30 e, se si tratta di un elemento 12b, si accoppia anche lâ€™unitÃ 31. Dopo aver fissato a terra il modulo 11a, e dopo aver disposto un elemento di tenuta lungo il perimetro 54 del semi-guscio 25, il semi-guscio 27 viene collocato sopra e viene fissato al semi-guscio 25 in modo non descritto in dettaglio.

Da quanto precede appare evidente come la linea 1 sia relativamente semplice ed economica, in quanto le unitÃ 31 sono metÃ rispetto al numero dei moduli 11 ed il dispositivo 34 Ã ̈ associato solamente alla linea 32, e non alla linea 33. La semplicitÃ Ã ̈ anche dovuta al fatto che le unitÃ 31 sono separate dai segmenti 10a,10b, per cui i moduli 11 possono essere realizzati tutti uguali indipendentemente dal potenziale elettrico dei segmenti 10a,10b, ed Ã ̈ dovuta al fatto che gli elementi 12a e 12b sono praticamente uguali tra loro se si trascura la presenza o meno delle unitÃ 31.

Inoltre, la linea 1 non richiede interventi per essere interrata, in quanto puÃ² essere fissata direttamente sulla superficie definita dal manto stradale; ed Ã ̈ estremamente compatta, in quanto le unitÃ 31 sono disposte longitudinalmente tra i moduli 11, senza occupare spazio in verticale al di sotto dei segmenti 10a,10b.

Da quanto precede appare, infine, evidente che modifiche e varianti possono essere apportate alla linea 1, al veicolo 4, ed al metodo di installazione descritti con riferimento alle figure allegate, senza per questo uscire dal campo di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, il veicolo 4 potrebbe essere di tipo ibrido ossia avere anche un motore termico oltre al motore 41; e/o potrebbe comprendere un ulteriore pattino disposto in coda, per verificare se i segmenti 12a non sono piÃ¹ in tensione dopo il passaggio. Il segnale di comando a distanza potrebbe essere sostituito da un comando elettrico trasmesso alla linea 1 attraverso i pattini del trolley 42; e/o la struttura 8 potrebbe essere diversa da quella illustrata. Almeno parte dei componenti dellâ€™unitÃ 31 potrebbero essere integrati nei moduli 11.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Linea di alimentazione elettrica di terra per veicoli a trazione elettrica; la linea di alimentazione elettrica comprendendo: - una struttura di supporto (8); - una linea sotto tensione (6) ed una linea a massa (7) alloggiate nella detta struttura di supporto (8); - una pluralitÃ di segmenti conduttivi esterni (10), allineati lungo una direzione longitudinale (3), ed isolati elettricamente tra loro; - una pluralitÃ di unitÃ di collegamento elettrico (31) atte a collegare detti segmenti conduttivi (10) alla detta linea sotto tensione (6) ed alla detta linea a massa (7), e comprendenti rispettivi mezzi interruttori (34) azionabili in funzione di un segnale di comando emesso dallâ€™esterno, in modo da definire: a) primi segmenti conduttivi (10a) che sono sotto tensione e b) secondi segmenti conduttivi (10b) che sono a massa e sono alternati ai detti primi segmenti (10a); caratterizzata dal fatto che le dette unitÃ di collegamento elettrico (31) comprendono rispettive linee di collegamento (33) che mantengono elettricamente collegati in modo permanente detti secondi segmenti (10b) alla detta linea a massa (7); e dal fatto che i detti mezzi interruttori (34) collegano la detta linea sotto tensione (6) ai detti primi segmenti (10a). 2.- Linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i detti segmenti conduttivi (10) sono portati in posizioni fisse dalla detta struttura di supporto (8). 3.- Linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralitÃ di moduli (11) uguali tra loro, ciascuno comprendente: a) un segmento conduttivo (11); b) due conduttori (18,19) facenti parte, rispettivamente, di detta linea sotto tensione (6) e di detta linea a massa (7); c) un corpo in materiale plastico (13) facente parte di detta struttura di supporto (8). 4.- Linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralitÃ di elementi (12), i quali sono interposti tra i detti moduli (11) lungo la detta direzione longitudinale (3) in modo da distanziare i detti segmenti conduttivi (10); le dette unitÃ di collegamento elettrico (31) costituendo parte di detti elementi (12). 5.- Linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che i detti elementi (12) comprendono rispettivi gusci (24) costituenti parte della detta struttura di supporto (8); i gusci (24) di una parte (12b) dei detti elementi alloggiando le dette unitÃ di collegamento elettrico (31). 6.- Linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che ciascun detto elemento (12) comprende una coppia di porzioni di sostegno (28) disposte alla stessa altezza e da parti opposte dei detti segmenti conduttivi (10). 7.- Linea di alimentazione elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascuna detta unitÃ di collegamento (31) comprende: - una antenna (36) per ricevere segnali di comando a distanza; - un decodificatore (37) collegato alla detta antenna (36) per interpretare il detto segnale di comando ed azionare i detti mezzi interruttori (34). 8.- Veicolo a trazione elettrica in correlazione con una linea di alimentazione elettrica (1) realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il veicolo comprendendo: - un dispositivo di comando atto ad emettere il detto segnale di comando; - un motore elettrico (41) per la trazione elettrica; - mezzi di captazione disposti sotto ad un pianale del veicolo in posizione tale da entrare in contatto con i detti segmenti conduttivi (10) e trasmettere corrente elettrica; caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di captazione comprendono: - almeno due coppie di pattini distanziati tra loro lungo la detta direzione longitudinale (3), e - circuiti di collegamento (44a,44b), i quali collegano i detti pattini al detto motore (41) ed impediscono il passaggio di corrente elettrica in uno dei due sensi. 9.- Veicolo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di captazione comprendono tre coppie di pattini; ciascuna coppia essendo formata da un primo pattino (43a) associato ad un circuito di collegamento che impedisce il passaggio di corrente elettrica al detto motore (41), e da un secondo pattino (43b) associato ad un circuito di collegamento che impedisce il passaggio di corrente elettrica in uscita dal detto motore (41); e dal fatto che: P < L (2P) > (L+2D) dove: P = distanza tra i detti primi pattini (43a) = distanza tra i detti secondi pattini (43b); L = lunghezza dei detti segmenti conduttivi (10a,10b); D = distanza tra i primi segmenti (10a) ed i detti secondi segmenti (10b). 10.- Metodo di installazione per realizzare una linea di alimentazione elettrica secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - fissare un primo di detti moduli (11) ad una superficie di appoggio; - collocare un semi-guscio inferiore (25) al di sotto di una coppia di terminali (22,23) di detti conduttori (18,19); - posizionare un secondo di detti moduli (11a), utilizzando il detto semi-guscio inferiore (25) come dima per la corretta distanza tra i detti primo e secondo modulo (11,11a); - accoppiare elettricamente i conduttori (18,19) dei detti primo e secondo modulo (11,11a); - collocare e fissare un semi-guscio superiore (27) sul detto semi-guscio inferiore (25). 11.- Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre le seguenti fasi, prima di accoppiare i detti conduttori (18,19): - sollevare il detto semi-guscio inferiore (25); - inserire un distanziale (26) orizzontalmente, in direzione trasversale, tra il detto semi-guscio inferiore (25) e la detta superficie di appoggio. 12.- Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che lâ€™insieme definito dal detto semi-guscio inferiore (25) e dal detto distanziale (26) viene fissato alla detta superficie di appoggio. 13.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzato dal fatto di accoppiare una detta unitÃ elettrica di collegamento prima di collocare il detto semi-guscio superiore (27).