PL207067B1 - Zestaw pobierający energię z sieci - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw pobierający energię z sieci dla pojazdu kolejowego. Niniejszy wynalazek dotyczy zestawu pobierającego energię z sieci dla pojazdu kolejowego, zaopatrzonego w pantograf i wspornik pantografu, gdzie wspornik pantografu zawiera nieruchomą podstawę przystosowaną do zamontowania jej na dachu pojazdu kolejowego oraz ma ruchomą podstawę montażową z umieszczonym na niej pantografem i połączoną z nieruchomą podstawą z moż liwoś cią wychylania się na boki względem niej, na każdą stronę od położenia spoczynkowego.

Wynalazek ma zastosowanie, w szczególności, do pojazdu kolejowego przechylnego.

Taki pojazd kolejowy jest tak zaprojektowany żeby jego korpus dostosowywał się do nachylenia bocznego, w odniesieniu do osi mostów jego wózków zwrotnych, na zakrzywionych częściach torów kolejowych.

Jeżeli zestaw jest zamontowany na wierzchu pojazdu kolejowego dla poboru energii z sieci napowietrznej, wtedy zachodzi potrzeba by pantograf był wychylany na boki w odniesieniu do korpusu, w przeciwnym kierunku do kierunku, w którym korpus jest wychylony wzglę dem jego mostów, tak ż eby ograniczyć boczny ruch pałąka zbieraka prądu pantografu względem linii kontaktowej napowietrznej sieci energetycznej.

Zachodzi taka potrzeba ponieważ, gdyby nie było takiego wychylenia pantografu w przeciwną stronę, znanego jako wychylenie kompensujące wahnięcie, ruch względny pałąka zbieraka prądu względem linii kontaktowej mógłby być dość znaczny, taki przy którym linia byłaby w kontakcie tylko z częściami izolowanymi pałąka zbieraka prądu albo nawet oddalona w bok od niego, a to powodowałoby uszkodzenia linii napowietrznej i pantografu, zwłaszcza wtedy, gdy korpus powraca do jego położenia spoczynkowego.

Dokument EP-A-785,100 opisuje zestaw pobierający energię z sieci wymienionego uprzednio typu, w którym ruchoma podstawa wsporcza pantografu jest przyłączona czterema prętami łącznikowymi do podstawy nieruchomej. W stanie spoczynkowym, to jest inaczej mówiąc, wtedy gdy nie ma kompensowania wahnięcia, punkty połączenia przegubowego prętów łącznikowych, formują ułożony poprzecznie trapez zbiegający się w dół. Ruch boczny podstawy ruchomej powoduje wychylanie pantografu w odniesieniu do korpusu.

Boczny ruch podstawy ruchomej jest wywoływany poprzez suwaki, jeden lub więcej, które popychają w kierunku bocznym ruchomą podstawę, i które są zainstalowane na jednej, lub obu stronach wspornika pantografu. Układ sterujący tak steruje suwakami, aby przesuwać ruchomą podstawę i zapewniać pantografowi kompensację wahania.

Dla zapewnienia odpowiedniego ruchu podstawy ruchomej, i jednocześnie ograniczenia niepożądanych ruchów postępowych i obrotowych, przewidziano prowadnice, na których suwa się podstawa ruchoma oraz zastosowano środkowy boczny suwak na każdej stronie podstawy ruchomej.

Prawidłowe działanie zestawu pobierającego energię z sieci wymaga więc zajmowania dużej ilości miejsca przez złożoną konstrukcję, która jest podatna na straty energii mechanicznej z powodu tarcia na prowadnicach, a one tym samym stanowią części podlegające zużywaniu się.

Znaczna objętość przestrzeni, zajmowanej przez tego rodzaju zestaw pobierający energię z sieci, stanowi szczególną przeszkodę przy przestrzeganiu wymagań wymiarowych nał o ż onych na pojazdy kolejowe, jeżeli się nie chce ograniczać wysokości prześwitu wewnątrz pojazdu, przeznaczonego dla pasażerów.

Jednym z celów wynalazku jest dostarczenie zestawu pobierającego energię z sieci, uprzednio wymienianego typu, który pozwala na sterowanie podstawą ruchomą w sposób zadawalający i który ma względnie prostą konstrukcję.

Zestaw pobierający energię z sieci, dla pojazdu kolejowego zaopatrzony w pantograf i wspornik pantografu, gdzie wspornik pantografu obejmuje nieruchomą podstawę przeznaczoną do zamontowania na dachu pojazdu kolejowego oraz podstawę ruchomą z umieszczonym na niej pantografem i tak połączoną z podstawą nieruchomą by odchylała się na boki od swego położenia spoczynkowego, w każdą stronę względem podstawy nieruchomej, według wynalazku wyróżnia się tym, ż e podstawa ruchoma jest przyłączona do podstawy nieruchomej za pomocą dwóch sztywnych, wychylających się na boki, wahliwych wsporników, posiadających poprzeczne profile z ich wklęsłościami skierowanymi ku wnętrzu zestawu pobierającego energię z sieci. Każdy wahliwy wspornik zawiera widełki połączone przegubowo w dwóch punktach, oddalonych od siebie w kierunku wzdłużnym, poprzez ich odnogi z podstawą nieruchomą oraz posiada dwie oprawy strzemion odchodzące od podstawy widełek ustaPL 207 067 B1 wione w przybliżeniu prostopadle do odnóg widełek. Dwie oprawy strzemion są połączone przegubowo z podstawą ruchomą w dwóch punktach, oddalonych od siebie w kierunku wzdłużnym.

W korzystnym rozwią zaniu punkty, w których są połączone przegubowo wahliwe wsporniki z podstawami, ruchomą i nieruchomą , tworzą ustawiony poprzecznie trapez, który zbiega się ku dołowi kiedy zestaw pobierający energię z sieci jest zamontowany na dachu pojazdu kolejowego oraz kiedy podstawa ruchoma znajduje się w pozycji spoczynkowej.

Wynalazek zostanie lepiej zrozumiany przy czytaniu następującego dalej opisu, który jest przytoczony tylko jako przykład i który został sporządzony z nawiązaniem do załączonego rysunku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny częściowy widok perspektywiczny, zestawu pobierającego energię z sieci, fig. 2 - rozstrzelony schematyczny widok perspektywiczny wspornika pantografu i układu służącego do przemieszczania zestawu pobierającego energię z sieci z fig. 1, fig. 3 - powiększony schematyczny widok w przekroju wzdłużnym, przedstawiający łącznik pomiędzy układem przemieszczania i podstawą ruchomą z figur 1 i 2, natomiast figury 4 i 5 przedstawiają schematyczne widoki poprzeczne, pokazujące zestaw z fig. 1, w położeniu spoczynkowym i w położeniu wychylonym, odpowiednio.

Fig. 1 przedstawia zestaw 1 pobierający energię z sieci, zamontowany na wierzchu dachu 2 przechylnego pojazdu kolejowego 3. Tylko część dachu 2 jest przedstawiona schematycznie na fig. 1, narysowana linią punktową.

Ten zestaw 1 pobierający energię z sieci zawiera: pantograf 4, który sam w sobie zawiera przegubowe ramię 5 wyposażone na górnym końcu w pałąk 6 zbieraka prądu, wspornik pantografu 7, który sam w sobie zawiera nieruchomą pierwszą podstawę 8 i ruchomą drugą podstawę 9, układ 10 służący do przemieszczania ruchomej podstawy 9.

Dla jasności, rysunek przedstawiający wspornik 7 na fig. 1 został uproszczony, ale fig. 2 przedstawia konstrukcję wspornika w pełniejszej formie.

Podstawa nieruchoma 8 zawiera ramę 11, z grubsza kwadratową lub prostokątną, oraz cztery izolatory elektryczne 12, po jednym w każdym rogu ramy 11 pod nią. Podstawa nieruchoma 8 jest zamontowana na dachu 2 przez izolatory elektryczne 12, które tworzą stopy podpierające podstawę 8 na dachu 2. Izolatory 12 utrzymują ramę 11 podstawy nieruchomej 8 z dala od dachu 2.

Podstawa ruchoma 9 jest ramą o mniejszych wymiarach niż rama 11. Podstawa ruchoma 9 jest umieszczona wewnątrz podstawy nieruchomej 8 i jest z nią połączona poprzez dwa sztywne wahliwe wsporniki 14, znajdujące się u każdego boku podstawy ruchomej 9.

Każdy wspornik 14 zawiera część uformowaną w kształt litery U, albo widełki 15, których dwie odnogi 16 są połączone przegubowo w punktach 17, z przednim bokiem 18 i z tylnym bokiem 19 ramy 11, a dwa ucha, lub oprawy strzemion 20, odchodzą w dół od podstawy widełek 15 prostopadle do odnóg 16, i te ucha są połączone przegubowo w punktach 22 ze stronami bocznymi podstawy ruchomej 9.

Wahliwe wsporniki 14 mają więc, względem kierunku L pojazdu 3, wykorbiony profil poprzeczny z wklęsłością skierowaną ku wnętrzu wspornika 7 pantografu.

Punkty 17 i 22 są punktami wahania wokół osi, które są równoległe do kierunku wzdłużnego L.

Punkty 17 wahania się odnóg 16 i, odpowiednio, punkty 22 wahania się uch 20, tego samego wahliwego wspornika 14, są wzdłużnie współliniowe i oddalone od siebie, to znaczy są one współliniowe z wzdłużnym kierunkiem L pojazdu 3 i oddalone od siebie.

Fig. 4 przedstawia schematycznie korpus pojazdu 3 w pozycji spoczynkowej, który jest, inaczej mówiąc, nie wychylony i dlatego ma swój dach 2 ułożony równolegle do osi mostów jego wózków zwrotnych oraz do płaszczyzny toru kolejowego, na którym pojazd 3 stoi. Na tej figurze płaszczyzna toru kolejowego przyjmuje położenie poziome, a są tam przedstawione tylko korpus pojazdu 3 i zestaw 1 pobierający energię z sieci. Punkty 17 i 22 połączeń przegubowych wahliwych wsporników 14, z podstawą nieruchomą 8 i podstawą ruchomą 9, tworzą więc w kierunku poprzecznym trapez równoramienny zbiegający się w kierunku dachu 2 pojazdu kolejowego.

Należy zauważyć, że na fig. 4 wahliwe wsporniki 14 zostały przedstawione, z powodu uproszczenia, jako mające proste profile poprzeczne.

Odległość bocznie rozstawionych punktów wahania 17 dwóch wahliwych wsporników 14 jest równa około 870 mm. Odległość bocznie rozstawionych punktów wahania 22 dwóch wahliwych wsporników 14 jest równa około 760 mm. Odległość poprzecznie rozstawionych punktów wahania 17 i 22 tego samego wahliwego wspornika 14 jest równa około 280 mm. Punkty 17 wahania wahliwych wsporników 14, mierzone do podstawy nieruchomej 8, są umieszczone 540 mm powyżej dachu 2.

PL 207 067 B1

Z racji występowania wahliwych wsporników 14, które tworzą dwa przegubowe łączniki rozstawione na boki, podstawa ruchoma 9 może wychylać się bocznie względem podstawy nieruchomej 8, na każdą boczną stronę od jej położenia spoczynkowego przedstawionego na fig. 4, przez co ulega deformacji czworobok uformowany poprzecznie przez punkty połączeń przegubowych 17 i 22.

Z powodu sztywności wsporników 14 i z powodu oddalonych od siebie w kierunku wzdłużnym punktów połączeń przegubowych 17 i 22, podstawa ruchoma 9 jest odpowiednio prowadzona przy jej ruchu wahliwym, z ograniczeniem ruchów niepożądanych, obrotowych i postępowych.

Jak można zauważyć na figurach 1 i 2, układ 10 przemieszczający podstawę ruchomą 9 jest zainstalowany z przodu (po lewej stronie na figurach 1 i 2) wspornika pantografu 7 i zawiera silnik elektryczny 26, reduktor 27 i ramię napędzające 28.

Silnik elektryczny 26 jest zamocowany na wsporniku 29 i przymocowany do dachu 2 pojazdu kolejowego 3. Jego wałek zdawczy, nie pokazany, jest równoległy do kierunku wzdłużnego L i skierowany do tyłu. Ten wałek zdawczy jest połączony z reduktorem 27 za pośrednictwem izolatora elektrycznego 30.

Reduktor 27 jest zamontowany swym kołnierzem do przedniej strony 18 ramy 11 podstawy nieruchomej 8. Wałek zdawczy reduktora 31 (fig. 3) jest równoległy do kierunku wzdłużnego L i biegnie od przedniej strony 18 podstawy nieruchomej 8 wystając nieco z tyłu poza jej przedni bok.

Górny koniec 33 ramienia napędzającego 28 jest zamocowany do wałka zdawczego 31, tak żeby ramię 28 mogło się wahać, pod działaniem silnika 26, na boki wokół osi X-X równoległej do kierunku wzdłużnego L.

Dolny koniec 34 ramienia 28 ma na swej tylnej stronie podłużny rowek 35 biegnący w kierunku długości ramienia 28. Nieznacznie wydłużony rowek 35 obejmuje czop kulisty 36 zamocowany na trzonie 31, który wystaje na zewnątrz z przedniego boku 39 podstawy ruchomej 9. Czop kulisty 36 i podłużny rowek 35 tworzą, pomiędzy ramieniem napędzającym 28 i podstawą ruchomą 9, łącznik, który pozwala obracać się, i przesuwać, w odniesieniu do osi X-X.

Jak przedstawiono schematycznie na fig. 4, czop kulisty 36, który odpowiada punktowi połączenia przegubowego ramienia 28 z podstawą ruchomą 9, jest usytuowany w środku krótszej podstawy trapezu uformowanego przez punkty połączeń przegubowych 17 i 22. Zatem, punkt połączenia przegubowego 36 jest umieszczony w połowie drogi biegnącej na boki pomiędzy punktami 22, wokół których wahają się wahliwe wsporniki 14 przymocowane do podstawy ruchomej 9.

Podobnie, oś X-X, wokół której może się wahać ramię 28, znajduje się w połowie drogi biegnącej na boki pomiędzy punktami 17 wokół których wahają się wahliwe wsporniki 14 przymocowane do podstawy nieruchomej 8. Ta oś X-X znajduje się nieco poniżej poziomu tych punktów przegubowych 17. Jednakże, ze względu na klarowność rysunku, oś X-X została zaznaczona na dłuższej podstawie trapezu uformowanego w kierunku poprzecznym przez punkty przegubowe 17 i 22.

Dolny koniec ramienia 5 pantografu 4 jest połączony z podstawą ruchomą 9 w sposób umożliwiający pewne zamocowanie, w kierunku bocznym, tego ramienia 5 i podstawy ruchomej 9.

Dlatego wahliwe wsporniki 14 są zainstalowane po bokach, na każdej stronie pantografu 4.

Ramię 5 ma możliwość odkształcania się w tradycyjny sposób pomiędzy używaną pozycją pobierania energii z sieci i położeniem złożonym, kiedy zajmuje ono minimalną przestrzeń, po to by pozwolić na ruch pałąka zbieraka prądu 6, przemieszczającego się równolegle w pionie ponad dachem 2.

W jego roboczej pozycji, przedstawionej na fig. 4 linią kreskową, strefa środkowa 43 pałąka zbieraka prądu 6 pantografu 4 jest dociskana do linii kontaktowej 44 układu sieci energetycznej napowietrznej, znajdującej się nad wierzchem pojazdu kolejowego 3.

W położeniu złożonym (fig. 1), pośrednie połączenie przegubowe 45 ramienia 5, łączące jego dolną część 46 z jego górną częścią 47, znajduje się w tylnej części wspornika 7 pantografu.

Kiedy pojazd kolejowy 3 pędzi wzdłuż zakrzywionej części toru kolejowego, jego korpus, a tym samym i dach 2, przyjmuje położenie odchylone o kąt α w stronę środka krzywizny toru, na przykład w lewą stronę, jak pokazano na fig. 5.

Do silnika 26 jest więc przekazywane przez jednostkę sterującą, nie pokazaną, polecenie spowodowania wychylenia ramienia 28 na bok w kierunku przeciwnym, to znaczy na prawo patrząc na fig. 5. Podstawa ruchoma 9 jest więc przemieszczana w bok w odniesieniu do podstawy nieruchomej 8 pod działaniem ramienia napędzającego 28, tak że ramię 4 pantografu jest utrzymywane w przybliżeniu w pozycji pionowej lub prostopadłej do toru kolejowego.

PL 207 067 B1

Tym samym pałąk 6 zbieraka prądu jest utrzymywany w położeniu z grubsza poziomym albo równoległym względem płaszczyzny toru kolejowego i linii kontaktowej 44 napowietrznej sieci energetycznej, a sama linia kontaktowa jest utrzymywana w kontakcie ze środkową strefą 43 pałąka 6 zbieraka prądu. Należy zauważyć, że kiedy podstawa ruchoma 9 będzie się przemieszczać bocznie, w sąsiedztwie swej pozycji spoczynkowej, na skutek deformowania się czworoboku uformowanego w kierunku poprzecznym przez punkty połączeń przegubowych 17 i 22, punkt połączenia przegubowego 36 będzie się przemieszczał praktycznie po łuku koła (fig. 5) ze środkiem na osi X-X.

Zatem ramię 28, służące do napędzania podstawy ruchomej 9, umożliwia przemieszczanie się tej podstawy w sposób zadowalający dla zapewnienia kompensacji wychylenia pantografu 4.

W ogólności, podstawa nieruchoma 8 i podstawa ruchoma 9, oraz łączniki znajdujące się między nimi, będą tak projektowane żeby punkt połączenia przegubowego 36 opisywał w przybliżeniu łuk koła, kiedy podstawa ruchoma 9 wychyla się względem podstawy nieruchomej 8, po to żeby zapewnić kompensację wychylenia przy kątach mniejszych niż 10°.

W praktyce, łącznik przesuwający się, znajdujący się pomiędzy dolnym końcem 34 ramienia 28 i podstawą ruchomą 9, umożliwia kompensację niewielkiej niewspółliniowości ruchu czopa kulistego 36 względem linii łuku koła 49, w kierunku promieniowym.

Sztywne wahliwe wsporniki 14 zapewniają ruch podstawy 9 przy zadowalającym jej prowadzeniu bocznym i ograniczonym tarciu. Istnienie wahliwych wsporników 14 oznacza, że dwa boczne ramiona i stosowane dotychczas prowadnice potrzebne dla zadowalającego sterowania podstawą ruchomą 9 mogą być przez to zbędne.

Sztywne wahliwe wsporniki 14 uczestniczą więc, z jednej strony, w ograniczaniu rozmiarów zestawu 1 pobierającego energię z sieci, a z drugiej strony, w uzyskiwaniu efektywnej kompensacji wychyleń pantografu.

Należy zauważyć, że profile poprzeczne wahliwych wsporników 14, z ich wklęsłościami skierowanymi do wewnątrz wspornika 7 pantografu, umożliwiają uzyskiwanie szerokokątnej wędrówki wsporników 14 pantografu, w niewielkiej kubaturze zestawu. Te właściwości umożliwiają jeszcze dalsze zredukowanie gabarytów zestawu pobierającego energię z sieci.

Ponadto, konstrukcja wspornika 7 służącego do podpierania pantografu 4 pozwala na stosowanie pantografu 4 o strukturze tradycyjnej.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zestaw pobierający energię z sieci, dla pojazdu kolejowego zaopatrzony w pantograf i wspornik pantografu, gdzie wspornik pantografu obejmuje nieruchomą podstawę przeznaczoną do zamontowania na dachu pojazdu kolejowego oraz podstawę ruchomą z umieszczonym na niej pantografem i tak połączoną z podstawą nieruchomą by odchylała się na boki od swego położenia spoczynkowego, w każdą stronę względem podstawy nieruchomej, znamienny tym, że podstawa ruchoma (9) jest przyłączona do podstawy nieruchomej (8) za pomocą dwóch sztywnych, wychylających się na boki, wahliwych wsporników (14), posiadających poprzeczne profile z ich wklęsłościami skierowanymi ku wnętrzu zestawu pobierającego energię z sieci, przy czym każdy wahliwy wspornik (14) zawiera widełki (15) połączone przegubowo w dwóch punktach (17), oddalonych od siebie w kierunku wzdłużnym, poprzez ich odnogi (16) z podstawą nieruchomą, oraz posiada dwie oprawy strzemion (20) odchodzące od podstawy widełek (15) ustawione w przybliżeniu prostopadle do odnóg (16) widełek (15), przy czym dwie oprawy strzemion (20) są połączone przegubowo z podstawą ruchomą (9) w dwóch punktach (22), oddalonych od siebie w kierunku wzdłużnym.
2. 2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że punkty (17, 22), w których są połączone przegubowo wahliwe wsporniki (14) z podstawami, ruchomą (9) i nieruchomą (8), tworzą ustawiony poprzecznie trapez, który zbiega się ku dołowi kiedy zestaw pobierający energię z sieci (1) jest zamontowany na dachu (2) pojazdu kolejowego oraz kiedy podstawa ruchoma (9) znajduje się w pozycji spoczynkowej.