ПАНТОГРАФНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАНТОГРАФНОЙ СИСТЕМЫ
PANTOGRAPH SYSTEM AND METHOD FOR USING THE PANTOGRAPH SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к пантографной системе и к способу использования пантографной системы.
Уровень техники
Пантографы используются в электрических транспортных средствах, в частности, в электрических поездах, трамваях и троллейбусах. Пантограф соединяет электрическое транспортное средство с подвесной контактной линией. При этом важно обеспечивать надежность соединения между транспортным средством и подвесной контактной линией.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение новой пантографной системы и способа использования пантографной системы. Пантографная система и способ согласно изобретению имеют отличительные признаки, раскрытые в независимых пунктах формулы изобретения. Некоторые варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
В представленном решении пантографная система содержит скользящий элемент и рычажный узел, подлежащий расположению между электрическим транспортным средством и скользящим элементом. Система содержит также основной привод, выполненный с возможностью воздействия на рычажный узел для подъема скользящего элемента из нижнего положения в такое положение, в котором скользящий элемент находится в контакте с подвесной контактной линией. Кроме того, система содержит вспомогательный привод, выполненный с возможностью воздействия на рычажный узел для подъема скользящего элемента из нижнего положения вверх. Так, например, если снег и лед скапливается на скользящем элементе и конструкции пантографа, один основной привод может быть не способен поднять скользящий элемент. При использовании вспомогательного привода вместе с основным приводом может быть осуществлен начальный подъем, при этом скользящий элемент поднимается из нижнего положения, и обеспечивается контакт между скользящим элементом и подвесной контактной линией. Вспомогательный или дополнительный привод вместе с основным приводом прикладывают к скользящему элементу более высокое подъемное усилие, направленное вверх, чем один основной привод.
Согласно одному из вариантов осуществления вспомогательный привод выполнен с возможностью воздействия на рычажный узел для подъема скользящего элемента из нижнего положения только в положение, более низкое, чем то положение, в котором скользящий элемент находится в контакте с подвесной контактной линией. Таким образом, начальный подъем может быть осуществлен под действием более высокого усилия, однако, скользящий элемент не сталкивается с подвесной контактной линией с силой, которая была бы слишком большой. Начальный подъем ограничен конкретным расстоянием до подвесной контактной линии, чтобы избежать возникновения электрической дуги между пантографом и подвесной контактной линией. Вспомогательный привод может быть рассчитан таким образом, чтобы он обеспечивал усилие, направленное вверх, например, в три или четыре раза большее, чем соответствующее усилие, создаваемое основным приводом.
Согласно одному из вариантов осуществления рычажный узел содержит основание, нижний рычаг, шарнирно соединенный с основанием, и верхний рычаг, шарнирно соединенный с нижним рычагом. Применительно к такой конструкции вспомогательный привод может быть выполнен с возможностью воздействия на нижний рычаг. Такое решение является простым и надежным.
Согласно одному из вариантов осуществления вспомогательный привод выполнен с возможностью касания нижнего рычага во время подъема скользящего элемента и отделения от нижнего рычага, когда основной привод поднимает скользящий элемент в такое положение, в котором скользящий элемент находится в контакте с подвесной контактной линией. Таким образом, вспомогательный привод эффективно поднимает скользящий элемент во время начальной фазы подъема, но также эффективно предотвращает столкновение скользящего элемента с подвесной контактной линией.
Согласно одному из вариантов осуществления вспомогательный привод выполнен с возможностью управления перемещением скользящего элемента вверх и вниз для встряхивания скользящего элемента. Встряхивание скользящего элемента может быть использовано для отделения снега и льда от скользящего элемента, что повышает надежность соединения между скользящим элементом и подвесной контактной линией.
Согласно одному из вариантов осуществления вспомогательный привод представляет собой пневматический или гидравлический привод. Пневматический или гидравлический привод является простым и надежным в эксплуатации.
Согласно одному из вариантов осуществления система содержит блок управления основным приводом для воздействия на рычажный узел с нормальным усилием в режиме нормального усилия и, если требуется, с повышенным усилием в режиме повышенного усилия. Режим повышенного усилия помогает осуществлять подъем скользящего элемента и улучшает надежность контакта между скользящим элементом и подвесной контактной линией.
Согласно одному из вариантов осуществления основной привод представляет собой пневматический или гидравлический привод, при этом блок управления основного привода выполнен с возможностью, в режиме нормального усилия, обеспечения пониженного давления в основном приводе, а в режиме повышенного усилия - обеспечения повышенного давления в основном приводе. Пневматическая или гидравлическая система является простой и надежной в эксплуатации.
Согласно одному из вариантов осуществления система содержит управляющее устройство для управления движением транспортного средства в режиме повышенного усилия со скоростью, меньшей, чем максимальная скорость в режиме нормального усилия. Пантографная система может быть выполнена таким образом, чтобы аэродинамические силы способствовали увеличению усилия подъема скользящего элемента по мере увеличения скорости транспортного средства. При этом чем быстрее движется транспортное средство, тем больше усилие, с которым скользящий элемент прижимается к подвесной контактной линии. В этом варианте осуществления предотвращается слишком быстрое движение транспортного средства, чтобы скользящий элемент не прикладывал чрезмерного усилия к подвесной контактной линии. Кроме того, водитель может быть проинструктирован о необходимости движения транспортного средства в режиме повышенного усилия со скоростью, меньшей, чем конкретная величина.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание изобретения при помощи предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж на котором показано:
ФИГ. 1 - схематическое изображение пантографной системы и схема ее управления.
Осуществление изобретения
На ФИГ. 1 показана пантографная система. Пантографная система содержит скользящий элемент 1. Скользящий элемент 1 содержит два дуговых токопримника, имеющих контактные поверхности. Контактные поверхности могут содержать, например, углеродные или медные электроды. В рабочем режиме электрического транспортного средства контактные поверхности касаются подвесной контактной линии 2. Подвесная контактная линия 2 через пантографную систему подает электрическую энергию в электрическое транспортное средство. Напряжение подвесной контактной линии 2 может составлять, например, от 5 до 30 кВ переменного тока или от 2 до 10 кВ постоянного тока.
Скользящий элемент 1 содержит также коллекторные салазки или корпус. Скользящий элемент 1 шарнирно соединен с коллекторными салазками и рычажным узлом 3. Рычажный узел 3 содержит основание, нижний рычаг 4, шарнирно соединенный с основанием, и верхний рычаг 5, шарнирно соединенный с нижним рычагом 4. Верхний рычаг 5 шарнирно соединен с коллекторными салазками. Рычажный узел 3 содержит также направляющие планки, которые задают направление перемещения рычажного узла 3.
Основание соединено с электрическим транспортным средством при помощи изоляторов. Электрическое транспортное средство может представлять собой электрическое рельсовое транспортное средство, в частности, электрический поезд или трамвай. Кроме того, электрическое транспортное средство может также представлять собой троллейбус или любое другое электрическое транспортное средство, которое может быть соединено с подвесной контактной линией при помощи пантографной системы. Для наглядности основание, изоляторы и электрическое транспортное средство не показаны на ФИГ. 1.
Пантографная система содержит также основной привод 6. Основной привод 6 выполнен с возможностью воздействия на рычажный узел 3 для подъема скользящего элемента 1 из нижнего положения скользящего элемента 1 в такое положение, в котором скользящий элемент 1 находится в контакте с подвесной контактной линией 2. Основной привод 6 может представлять собой, например, цилиндр одностороннего действия, цилиндр двухстороннего действия или сильфон. Основной привод 6 может быть пневматическим, как показано на ФИГ. 1. Основной привод 6 может быть также гидравлическим или электрическим.
Кроме того, пантографная система содержит вспомогательный или дополнительный привод 7. Вспомогательный привод 7 выполнен с возможностью воздействия на рычажный узел 3 для подъема скользящего элемента 1 из нижнего положения вверх. Поршневой шток 8 вспомогательного привода соединен с шарнирно закрепленным рычагом 9. Вспомогательный привод 7 поворачивает рычаг 9. Когда скользящий элемент 1 находится в нижнем положении, верхний конец рычага 9 касается нижней стороны нижнего рычага 4. При этом если вспомогательный привод 7 поворачивает рычаг 9, рычаг 9 действует на нижний рычаг 4 так, чтобы скользящий элемент 1 поднимался.
Вспомогательный привод 7, поршневой шток 8 вспомогательного привода 7 и рычаг 9 сконструированы таким образом, чтобы в то время, когда основной привод 6 поднимает далее скользящий элемент 1, конец рычага 9 больше не касался нижнего рычага 4, как показано на ФИГ. 1. Таким образом, когда основной привод поднимает далее скользящий элемент 1, он отделяет рычаг 9 от нижнего рычага 4. Иными словами, вспомогательный привод 7 участвует в подъеме скользящего элемента 1 только во время начальной фазы подъема. Этого результата можно достичь, не путем отделения рычага 9 или соответствующей части, соединенной со вспомогательным приводом 7, от нижнего рычага 4, но, например, при помощи скользящего соединения конца рычага 9 или соответствующей части с рычажным узлом.
Вспомогательный привод 7 может представлять собой, например, цилиндр одностороннего действия, цилиндр двухстороннего действия или сильфон. Вспомогательный привод 7 может быть пневматическим, как показано на ФИГ. 1. Вспомогательный привод 7 может быть также гидравлическим или электрическим.
В нижней части ФИГ. 1 показан пример того, как основным приводом 6 и вспомогательным приводом 7 можно управлять. Ссылочным номером 10 обозначен источник подачи сжатого воздуха электрического транспортного средства. Как правило, может использоваться сжатый воздух под давлением от 6 до 10 бар.
При помощи магнитного клапана 11 осуществляют включение и выключение подъема скользящего элемента 1. После магнитного клапана 11 установлен воздушный фильтр 12.
При помощи селекторного клапана 13 выбирают управление основным приводом в режиме нормального усилия или в режиме повышенного усилия или используют режим встряхивания. Выбор, осуществляемый при помощи селекторного клапана 13, воздействует также на клапан 14, как показано на схеме на ФИГ. 1.
В ситуации, показанной на ФИГ. 1, управление основным приводом 6 происходит в режиме нормального усилия. В этом случае сжатый воздух подают в основной привод 6 при помощи компонентов, установленных в клапанном блоке 15а режима нормального усилия.
Компоненты в клапанном блоке 15а режима нормального усилия могут содержать первый дроссельный клапан 16а, прецизионный регулятор 17а, второй дроссельный клапан 18а, индикатор 19а давления, и предохранительный клапан 20а. Первый дроссельный клапан 16а регулирует скорость подъема при помощи основного привода 6. Второй дроссельный клапан 18а регулирует скорость опускания при помощи основного привода 6. Прецизионный регулятор 17а обеспечивает надлежащий уровень давления, создаваемого в основном приводе 6. Давление, создаваемое в основном приводе 6 в режиме нормального усилия, может составлять, например, от 3 до 6 бар. В этом случае скользящий элемент 1 действует на подвесную контактную линию 2 с силой, которая может составлять, например, от 70 до 100 Н. Индикатор 19а давления показывает давление, создаваемое в основном приводе 6. Предохранительный клапан 20а постоянно обеспечивает отсутствие слишком высокого давления.
В случае скопления снега или льда на скользящем элементе 1 и конструкции пантографа может возникать отказ подъема скользящего элемента 1 в режиме нормального усилия и/или плохой контакт между скользящим элементом 1 и подвесной контактной линией 2. Переохлажденная вода также может быть причиной плохого контакта между скользящим элементом 1 и подвесной контактной линией 2. В таких случаях при помощи селекторного клапана 13 может быть выбран режим повышенного усилия. При этом селекторный клапан 13 переводится в положение, противоположное положению, показанному на ФИГ. 1. Управление селекторным клапаном 13 может осуществляться вручную или посредством управляющей команды, поступающей из блока управления.
В режиме повышенного усилия сжатый воздух направляется в основной привод 6 при помощи компонентов, установленных в клапанном блоке 15b режима повышенного усилия. Компоненты 16b-20b в клапанном блоке 15b режима повышенного усилия могут, по существу, соответствовать компонентам 16а-20а в клапанном блоке 15а режима нормального усилия.
Однако прецизионный регулятор 17b в клапанном блоке 15b режима повышенного усилия регулирует давление, создаваемое в основном приводе 6, на более высоком уровне, чем давление, создаваемое в основном приводе 6 в режиме нормального усилия. Давление, создаваемое в основном приводе 6 в режиме повышенного усилия, может составлять, например, от 4 до 9 бар. В этом случае скользящий элемент 1 действует на подвесную контактную линию 2 с силой, которая может составлять, например, от 100 до 150 Н.
Электрическое транспортное средство может содержать блок управления, который может получать информацию от пантографной системы. Блок управления может также управлять функциями пантографной системы. При этом для наглядности блок управления и его соединения не показаны на ФИГ. 1. В режиме повышенного усилия блок управления может получать информацию о том, что режим повышенного усилия является действующим. При этом блок управления может обеспечивать движение транспортного средства в режиме повышенного усилия со скоростью, меньшей, чем максимальная скорость в режиме нормального усилия, чтобы предотвратить действие скользящего элемента 1 на подвесную контактную линию с чрезмерной силой. Кроме того, водитель может быть проинструктирован о необходимости движения транспортного средства в режиме повышенного усилия со скоростью, меньшей, чем определенная предельная величина.
На ФИГ. 1 показан также клапан 21 быстрого опускания. Клапан 21 быстрого опускания получает управляющий сигнал от датчика давления, например, в случае неисправности в системе, в частности, повреждения угольных контактных элементов скользящего элемента.
Управление вспомогательным приводом 7 для подъема и опускания скользящего элемента 1 осуществляют при помощи селекторного клапана 22. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, управление вспомогательным приводом 7 осуществляют независимо от управления основным приводом 6. Таким образом, положение и направляющее действие селекторного клапана 13 не оказывает влияния на управление вспомогательным приводом 7. Таким образом, основной привод 6 и вспомогательный привод 7 могут одновременно или по отдельности производить подъем и опускание скользящего элемента 1.
Согласно одному из вариантов осуществления для встряхивания скользящего элемента 1 предусмотрены дроссельные клапаны 23, 24, 25 и 26, которые позволяют создавать более высокую скорость подъема и опускания скользящего элемента 1, чем дроссельные клапаны 16а, 16b, 18а, и 18b, которые определяют скорость подъема и опускания скользящего элемента 1, развиваемую основным приводом 6. При этом встряхивание скользящего элемента 1 может быть осуществлено при помощи управления селекторным клапаном 22, который вызывает колебания вспомогательного привода 7 для подъема и опускания скользящего элемента 1. Управление селекторным клапаном 22 может выполняться при помощи системы управления или вручную.
В частности, если вспомогательный привод 7 управляет перемещением скользящего элемента вверх и вниз для встряхивания скользящего элемента 1, предпочтительно, чтобы основной привод 6 не участвовал в подъеме и опускании скользящего элемента 1. Согласно одному из вариантов осуществления, это может быть обеспечено путем выбора режима встряхивания при помощи селекторного клапана 13. Режим встряхивания выбирается селекторным клапаном 13 при установке селекторного клапана 13 в среднее положение, показанное на ФИГ. 1. В случае выбора режима встряхивания при помощи селекторного клапана 13 сжатый воздух не подается в основной привод 6. Таким образом, только вспомогательный привод 7 поднимает и опускает скользящий элемент 1.
Согласно одному из вариантов осуществления пантографная система не имеет режима повышенного усилия, т.е. компонентов и соединений для осуществления режима повышенного усилия, однако, содержит вспомогательный привод 7, а также компоненты и соединения, которые относятся к вспомогательному приводу 7. Согласно одному из вариантов осуществления пантографная система имеет режим нормального усилия и режим повышенной скорости, однако, не содержит вспомогательного привода 7, а также компонентов и соединений, которые относятся к вспомогательному приводу 7.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что по мере развития техники идея изобретения может быть реализована различными путями. Изобретение и варианты его осуществления не ограничены описанными выше примерами, но могут изменяться в пределах объема, определяемого формулой изобретения.