Управляемый токоприемник для троллейбуса с увеличенным автономным ходом

Полезная модель относится к устройствам электроснабжения троллейбуса с периодическим подключением к контактной сети, в частности к троллейбусам с автономным ходом от аккумуляторных батарей. Известен штанговый токоприемник (ТП), например РТби, стоящий на существующих троллейбусах, а также дополняющий этот ТП электромеханический штан-гоуловитель (ШУ) завода ТРОЛЗ (источники: И.С. Ефремов "троллейбусы" Москва "Высшая школа", 1969 г. Материалы сайта ТРОЛЗа - электронный ресурс http://www.trolza.ru) Штанговый ТП РТби содержит 2 штанги с горизонтальными и вертикальными шарнирами, а токосъем с проводов сети осуществляется контактными головками, шарнирно установленными на верхних концах штанг, причем провода проходят между щек головок, что обеспечивает ориентацию штанг ТП относительно проводов сети и троллейбуса при его движении. Необходимое усилие нажатия контактных головок на провода достигается пружинами, установленными на нижних концах штанг. Основная функция штангоуловителей - предохранение от повреждений контактной сети и ТП при сходе штанг с проводов. Кроме того, наличие электропривода ШУ позволяет опускать штанги из кабины водителя. ШУ с электромеханическим приводом устанавливаются на задней панели троллейбуса и содержат барабан с намотанной на него веревкой, один из концов которой закреплен вблизи верхнего конца штанги. Барабан нагружен пружиной и снабжен инерционным механизмом с электроконтактами, а также имеет электропривод с ленточным тормозом, при отклонении штанг веревка разматываются с барабана, или наматывается под воздействием пружины. При резком рывке штанг вверх инерционный механизм включает электродвигатель и веревка, наматываясь на барабан, притягивает штангу ТП к крыше троллейбуса. Однако, сход штанг ТП с проводов происходит довольно часто(ввиду несовершенства всей контактной системы электроснабжения троллейбуса), при этом отметилась крайне низкая надежность ШУ из за частого ложного срабатывания инерционного механизма при движении по неровной дороге, а также из за наличия веревок, которые размокают, замерзают и зацепляют за высокогабаритный транспорт, находящийся справа и слева троллейбуса. Но главный недостаток существующих ТП и ШУ - это невозможность возобновления контакта с проводами сети после опускания штанг без установки их вручную водителем. Постановка направляющих на провода сети в отдельных местах не устраняет проблемы. Существующая контактная сеть имеет в своем составе спецчасти в местах разветвлений контактных линий, при их пересечениях и др. местах. Между тем, троллейбус с автономным ходом не нуждается в спецчастях в контактной сети, так как способен проходить эти участки без контакта с проводами. Однако, сразу полный демонтаж спецчастей в сети в пользу троллейбусов с увеличенным автономным ходом, в большинстве своем неприемлем, так как парк традиционных троллейбусов значительно превышает количество машин с автономным ходом. Известен также автоматический токоприемник (патент RU 2421348 С1 от 2010. 03.22) для транспортных средств с электротягой и независимым источником питания. Этот ТП содержит штанговый манипулятор на крыше троллейбуса, контактную панель, лазерный локатор, датчики углов поворота и бортовой компьютер. С помощью манипулятора контактная панель перемещается в зависимости от дорожной ситуации, информация о которой поступает с лазерного локатора. При этом ТП либо обеспечивает контакт с проводами, либо переводится в нерабочее состояние.
Однако, этот автоматический токоприемник имеет достаточно сложную и дорогостоящую конструкцию, которая нуждается и в соответствующем обслуживании. В качестве прототипа принят штанговый ТП РТби, его конструкция положена в основу заявленной полезной модели. Недостатки этого ТП приведены выше.
Задача полезной модели - снабдить ТП дистанционным управлением с исключением ручных операций с ним, а также сохранить работоспособность ТП в различных дорожных условиях. Указанная задача решается тем, что на верхних концах штанг штатного ТП РТби на шарнирах установлена токоизоляционная планка, на которой помещены контактные вставки со щеками на внешних краях, при этом расстояние между щеками больше максимально допустимого расстояния между проводами контактной сети, а расстояние между вставками не менее половины этого расстояния. На определенном расстоянии от концов штанг к ним прикреплены тросы, пропущенные через ролики в заднюю часть салона троллейбуса, где установлены 2 электролебедки с дистанционным управлением, вращение электролебедок в определенных направлениях обеспечивает смещение штанг на некоторый угол относительно продольной оси машины, а также опускание штанг на 2 позиции.
Перечень фигур графических изображений:
Фиг. 1 - общий вид токоприемника на крыше троллейбуса.
1. Планка из токоизоляционного материала.
2. штанга.
3. Ролик.
4. датчики ограничения поворота штанг.
5. Трос приводной.
6. Ограничительный трос.
7. Электролебедка.
Фиг. 2 - вид токоприемника сбоку и контактный узел.
8, 9. Конечные выключатели.
10. Датчик натяжения троса.
11. токосъемный элемент.
12. щека.
13. Шаровый шарнир.
14. провод.
15. вкладыш.
Фиг. 3 - блок-схема электросистемы управления токоприемником.
16. Главный контактор.
17. Блок управления элетролебедками.
18. Переключатель спуска-подъема ТП.
19. Переключатель управления поворотом штанг ТП.
На Фиг. 1 схематически изображен общий вид ТП на крыше троллейбуса. К штатным держателям (башмакам) на верхних концах штанг 2 с помощью шаровых шарниров 13 (Фиг. 2) установлена планка 1 из токоизоляционного материала (далее по тексту - планка) На планке помещены токосъемные элементы 11, предпочтительно из металлокерамики. По внешним краям токосъемных элементов в выступах планки закреплены латунные щеки 12 с дугообразным профилем. Под этот профиль в токосъемных элементах имеется соответствующий вырез. Расстояние между щек больше максимального расстояния между проводами контактной сети, а расстояние между токосъемными элементами не менее половины этого расстояния. Для шаровых шарниров в планке выполнены сферические гнезда, такие же гнезда имеются в крышках, которые крепятся к нижней части планки винтами, используемых для крепления токосъемных элементов. Под один из винтов, кроме того, заведена клемма гибкого многожильного медного провода 14, крышки изготовлены из коррозионно-стойкого листового металла. В сферические гнезда в планке и крышках вставлены вкладыши 15 из антифрикционного материала. К утолщенной части штанги, к каждой из них, на расстоянии не менее 1/3 от полной длины штанги, прикреплен трос 5 привода штанг. Эти тросы проходят над крышей троллейбуса и через ролики 3 опускаются в салон у задней панели кузова, где установлены две электролебедки 7 с самотормозящим редуктором, например, червячным. На барабанах лебедок сделана спиральная канавка для укладки троса виток к витку, а конец троса жестко закреплен на барабане. Провод токосъемного элемента соединен с основным электрокабелем в полости держателя штанги также как и в конструкции токоприемника РТби. Между утолщенными частями штанг помещен ограничительный трос 6, который ограничивает диапазон перемещения штанг относительно друг друга. Электросистема управления ТП включает в себя блок управления 17 электролебедками, датчики 4 ограничения поворота штанг, датчики 10 натяжения тросов, конечные выключатели 8 и 9, переключатель 18 опускания-подъема штанг и переключатель 19 управления поворотом штанг.
В нерабочем положении ТП полностью опущен и удерживается тросами, намотанными на барабаны электролебедок. Кроме того, при длительной стоянке штанги могут быть зафиксированы вручную защелками или упорами, в этом случае, перед работой штанги предварительно освобождают от фиксации. До подъема ТП электросистема управления, в том числе и лебедки, получают питание от аккумуляторов. Для подъема ТП переключатель 18 устанавливают в соответствующее положение, после чего блок управления (БУ)включает обе электролебедки для вращения их барабанов на разматывание тросов. Усилием пружин штанги ТП поднимаются до соприкосновения токосъемных элементов с проводами сети. Если при подъеме ТП необходимо смещение штанг в ту, или иную сторону для их ориентации на провода сети, переключатель 19 устанавливают в нужное положение. После этого БУ включает электролебедки для вращений их барабанов в противоположных направлениях, при этом на барабан одной лебедки трос наматывается, а с барабана другой - синхронно разматывается. Смещение (поворот) штанг происходит в сторону тянущего троса и соответствует заданному направлению, причем поворачиваются обе штанги, так как они связаны между собой планкой и ограничительным тросом. Водитель наблюдает за процессом ориентации с помощью зеркал, либо камеры и монитора. После окончания ориентации штанг на провода сети, переключатель 19 возвращают в исходное положение, а переключатель 18 устанавливают на подъем штанг, поднимая их до контакта токосъемных элементов с проводами сети. Когда контакт установлен и получена заданная слабина тросов, в БУ приходят соответствующие сигналы с главного контактора и датчиков натяжения, после чего обе электролебедки отключаются. Во время движения и маневрирования троллейбуса происходит периодическое смещение планки с токосъемными элементами относительно проводов сети. Это приводит к касанию провода одной из дугообразных щек и созданию бокового усилия на ней, а также и штангах. Штанги, несколько сместившись, изменяют натяжение одного троса и, соответственно, слабину другого. Тросы вступают во взаимодействие с датчиками, которые подают сигнал на БУ и электролебедки включаются с вращением барабанов в противоположных направлениях, при этом штанги смещаются в нужную сторону до прекращения бокового усилия на щеку и восстановления заданной слабины тросов. Об этом в БУ с датчиков натяжения приходит сигнал, и электролебедки отключаются. Угол поворота штанг ограничен упорами, но прежде чем они достигнут их, один из датчиков 4 подает сигнал на БУ и лебедки отключаются. Ограничение угла поворота штанг связано с точкой крепления тросов на штангах. От этой точки также зависит величина нагрузки на детали ТП и его привод, поэтому оптимальный вариант места закрепления тросов на расстоянии от конца штанги, равному 1/3 от полной ее длины. Ограниченные углы поворота штанг уменьшают ширину зону отклонения штанг, но для троллейбуса с увеличенный автономным ходом это не является существенным недостатком, так как у машины всегда имеется либо кинетическая энергия, либо запас энергии в аккумуляторах. В некоторых случаях при движении троллейбуса, например, на плохой дороге, провода сети могут уходить с поверхности токосъемных элементов, пересекая щеку. Однако, при этом не происходит немедленного перемещения штанги вверх, так как этому препятствует поверхность токоизоляционной планки. При отсутствии электропитания от сети на шинах главного контактора, с него, с некоторой задержкой приходит сигнал на БУ, и он включает обе электролебедки для наматывания тросов на барабаны. ТП опускается до взаимодействия конечных выключателей 8, 9 со штангами, которые отключают лебедки. ТП при этом опущен частично на маневровую позицию, причем токосъемные элементы находятся на расстоянии 300-500 мм от проводов сети. Опусканий ТП на маневровую позицию также производится водителем при установке переключателя 18 в соответствующее положение. Во время движения троллейбуса изменяется высота подвеса проводов контактной сети, что приводит к изменению состояния тросов электролебедок. Поступившие сигналы одновременно с двух датчиков натяжения тросов анализируются БУ и электролебедки включаются для восстановления заданного рабочего состояния тросов. Увеличение диапазона маневра троллейбусам также прохождение участков имеющих спецчасти, под мостами, эстакадами, в тоннелях и мест, не оборудованных контактной линией, осуществляется с опусканием ТП на маневровую, или стояночную позицию. Во всех этих случаях троллейбус движется по инерции, либо на аккумуляторах. На троллейбусе для автономного движения могут использоваться не только электрохимические источники энергии, но и другие экологически чистые источники, которые окажутся более дешевыми и надежными, например, маховичные аккумуляторы. Таким образом, заявленный управляемый ТП позволяет использовать существующую контактную сеть с постепенным демонтажом спецчастей, а также и проводов контактной сети на отдельных маршрутных участках.