Многоканальная активная система токоприемников с последовательно чередующимися линиями токосъёмных проводников
MULTI-CHANNEL ACTIVE CURRENT RECEIVERS SYSTEM WITH CONSEQUENTLY ALTERNATED LINES OF COLLECTOR CONDUCTORS

Область техники, к которой относится изобретение: нерельсовый, наземный, сетевой электротранспорт
Уровень техники: специальное устройство, устанавливаемое на верхнюю часть нерельсового сетевого электротранспорта, и специально для него предназначенные токосъёмные линии проводников – устанавливаемых над его маршрутом движения.
Как аналог необходимо рассматривать троллейбус.
Раскрытие сущности изобретения: Многоканальная активная система токоприемников с последовательно-чередующимися линиями токосъёмных проводников. В дальнейшем система. Предназначено для: транспортировки электрической энергии вдоль маршрута движения по контактной сети, беспрерывную передачу электрической энергии на транспортное средство идущее по маршруту, и беспрерывный приём транспортным средством электрической энергии. Беспрерывный приём электрической энергии транспортным средством обеспечивается: непрерывным контролем положения точек контакта токосъёмных проводников на токоприёмных рейках и необходимыми перемещениями реек для предотвращения соскальзывания реек с токосъемных проводников, а также при прохождении токоприёмных реек изоляционных вставок между токосъёмными проводниками разных линий обеспечивается дублированием токоприёмников друг друга. Система обеспечивает: более высокую в сравнении с аналогом скорость и манёвренность транспортного средства, а также отсутствие необходимости выполнять какие либо обязанности на токоприёмном устройстве водителем. Всё это решает такие проблемы как - вынужденные внеплановые остановки, по причине соскальзывания токоприёмника с токосъёмника при манёврах или высокой скорости – как это происходит у аналога.
Краткое описание чертежей: В альбоме рисунков представлены следующие рисунки:
фиг.1 Вид от середины вперед на суппорт с приводами и токоприёмную рейку в нерабочем положении. Контакта токоприёмной рейки с токосъёмными проводниками нет. Также данное положение может быть принято в момент предоставления возможности обгона использующего эту же контактную сеть другому нерельсовому сетевому электротранспорту.
фиг.2 Вид от середины вперед на суппорт с приводами и токоприёмную рейку в рабочем положении. Контакт токоприёмной рейки с токосъёмными проводниками есть. Положение токосъёмного проводника относительно токоприёмной рейки по центру. Токоприёмная рейка относительно транспортного средства находится по центру.
фиг.3 Вид от середины вперед на суппорт с приводами и токоприемную рейку в рабочем положении. Контакт токоприёмной рейки с токосъёмными проводниками есть. Положение токосъёмного проводника относительно токоприёмной рейки смещено вправо. Токоприёмная рейка относительно транспортного средства находится по центру.
фиг.4 Вид от середины вперед на суппорт с приводами и токоприемную рейку в рабочем положении. Контакт токоприёмной рейки с токосъёмными проводниками есть. Положение токосъёмного проводника относительно токоприёмной рейки по центру. Привод воздействуя на суппорт токоприёмной рейки переместил токоприёмную рейку в горизонтально-поперечном направлении - координатная ось Y, относительно направления движения транспортного средства, тем самым предотвратил соскальзывание токоприёмной рейки с токосъёмного проводника.
фиг.5 Вид сверху рабочее положение. Положение токоприёмных реек относительно транспортного средства по центру. Положение токосъёмных проводников относительно токоприёмных реек по центру.
фиг.6 Вид сверху рабочее положение. Положение токоприёмных реек относительно транспортного средства по центру. Положение токосъёмных проводников относительно токоприёмных реек смещены от центра.
фиг.7 Вид сверху рабочее положение. Положение токоприёмных реек относительно транспортного средства смещены от центра. Положение токоприёмных реек относительно токосъёмных проводников оптимизированы для предотвращения соскальзывания токоприёмных реек с токосъёмных проводников за счет перемещения токоприёмных реек в горизонтально-поперечном направлении - координатная ось Y, относительно направления движения транспортного средства, .
фиг.8 Вид с боковой стороны. Токоприёмные рейки опущены в не рабочее положение. Также данное положение может быть принято в момент предоставления возможности обгона использующего эту же контактную сеть другому нерельсовому сетевому электротранспорту.
фиг.9 Вид с боковой стороны. Токоприёмные рейки подняты в рабочее положение и присоединены к контактной сети. Все токоприёмники имеют контакт с токосъёмными проводниками.
фиг.10 Вид с боковой стороны. Токоприёмные рейки подняты в рабочее положение и присоединены к контактной сети. Четвертый токоприёмник если отсчитывать по ходу движения не имеет контакта с токосъёмным проводником – токоприёмник через накладку находится в соприкосновении с изолирующей вставкой.
фиг.11 Схема электрическая функциональная.
фиг.12 Подсоединение контактной сети - к питающей сети.
На представленных рисунках изображены следующие элементы системы:
1 Собственно само транспортное средство
2 Суппорт токоприёмной рейки.
3 Несущие оси суппорта
4 Несущие оси привода суппорта.
5 Токоприёмная рейка.
6 Антифрикционный токопроводящая накладка на токоприёмной рейке.
7 Силовой проводник электрической энергии от токоприёмной рейки.
8 Измерительный проводник для передачи потенциала на токоприёмной рейке, с левой стороны по ходу движения.
9 Измерительный проводник для передачи потенциала на токоприёмной рейке, с правой стороны по ходу движения.
10 Привод и тяги суппорта для перемещения токоприёмной рейки по вертикали – координатная ось Z. Этот привод перемещает токоприёмную рейку из нерабочего положения в рабочее и обратно.
11 Изолирующая вставка между различными линиями токосъёмных проводников.
12 Токосъёмный проводник первой линии токосъёмных проводников.
13 Токосъёмный проводник второй линии токосъёмных проводников.
14 Привод суппортов для поперечного перемещения токоприёмных реек, первого и второго токоприёмников- координатная ось Y
15 Привод суппортов для поперечного перемещения токоприёмных реек , третьего и четвёртого токоприёмников- координатная ось Y
16 Тяга привода к суппортам поперечного перемещения токоприёмных реек, первого и второго токоприёмников- координатная ось Y
17 Тяга привода к суппортам поперечного перемещения токоприёмных реек, третьего и четвёртого токоприёмников- координатная ось Y
18 Пружины суппортов токоприёмных реек, обеспечивающих подпружиненный контакт токоприёмной рейки с токосъёмным проводником.
19 Рамы несущие суппортов.
20 Рычаги от тяг приводов к осям поворотным суппортов на рамах. Служат для перемещения токоприёмных реек по оси координат Y.
21Сплошная двухсторонняя стрелка показывает направление вертикального перемещения токоприёмной рейки, координатная ось Z.
22 Сплошная двухсторонняя стрелка показывает направление горизонтально-поперечного перемещения токоприёмной рейки, относительно направления движения транспортного средства. Координатная ось Y.
23 Сплошная односторонняя стрелка показывает направление движения транспортного средства.
24 Устройство управления передними двумя суппортами токоприёмных реек – если смотреть по ходу движения транспортного средства.
25 Устройство управления задними двумя суппортами токоприёмных реек – если смотреть по ходу движения транспортного средства.
26 Электросеть транспортного средства.
27 Измерительные шунты – калиброванные низкоомные сопротивления на определённую величину тока.
28 Выпрямительные силовые диоды.
29 Питающая сеть первая линия.
30 Питающая сеть вторая линия.
31 Силовые соединительные проводники - перемычки между питающей сетью первой линии 29 и токосъёмным проводником 12 первой линии, или силовые соединительные проводники – перемычки между питающей сетью второй линии 30 и токосъёмным проводником 13 второй линии.
101 Группа элементов образующих первый токоприёмник –если отсчитывать по ходу движения транспортного средства.
102 Группа элементов образующих второй токоприёмник –если отсчитывать по ходу движения транспортного средства.
103 Группа элементов образующих третий токоприёмник –если отсчитывать по ходу движения транспортного средства.
104 Группа элементов образующих четвертый токоприёмник –если отсчитывать по ходу движения транспортного средства.
105 Четырёхвходовый выпрямительный диодовый мост выполняющий функцию суммирования электрической энергии поступающей от всех токоприёмников.
Осуществление изобретения: - система состоит из токоприёмников 101, 102, 103, 104 и специальной контактной сети 11, 12 13. Устройств управления 24, 25 и многоканального сумматора электрической энергии 105.
Токоприёмники объединены попарно 101 и 102 образуют переднюю пару токоприёмников, 103 104 образуют заднюю пару токоприёмников. Каждая пара токоприёмников имеет общий привод перемещения по оси Y 14, 15 тяги приводов 16,17 передающих линейные перемещения от приводов к поворотным рычагам 20 и далее на оси 3 и 4, для перемещения токоприёмных реек по координатной оси Y. Токоприёмники 101, 102 привод 14 - тягу 16, соответственно 103 и 104 привод 15- тягу 17. Также общая в каждой паре токоприёмников рама 19. Все токоприёмники имеют собственные привода 10 для перемещения токоприёмных реек по координатной оси Z-вертикальное перемещение. В составе конструкции токоприёмников входят: Суппорт 2 это механизм предназначенный для крепления и перемещения токоприёмной рейки 5, токоприёмная рейка 5 имеющая определённое электрическое сопротивление- выполняющая роль приёмника электрической энергии от токосъёмных проводников 12 или 13, а также измерительного шунта, от центра рейки отходит силовой проводник 7, с левой стороны рейки 5 измерительный проводник 8, а с правой стороны измерительный проводник 9. Верхняя сторона токоприёмной рейки имеет антифрикционную, имеющее низкий коэффициент трения- токопроводящую накладку 6, например графитовую. Силовой проводник 7 предназначен: для дальнейшей передачи электрической энергии от рейки 5 через измерительный шунт 27, и многоканальный диодовый мост 105 , до электросети транспортного средства 26. Измерительные проводники 8, 9 предназначены: для передачи измеренного падения напряжения на токоприёмных рейках 5 на устройство управления токоприёмниками 24, 25. Пружины 18 служат для создания определенного постоянного усилия прижима токоприёмной рейки к токосъёмным проводникам, а также компенсацию изменения расстояния между токоприёмной рейкой и токосъёмным проводником, по вертикали- оси координат Z. Транспортное средство 1 показано без подробностей.
Привода 10, 14, 15 суппортов могут быть разных типов: гидравлические, электромеханические - без высокой точности выхода на заданные координаты.
Специальная контактная сеть: представляет из себя два токосъёмных проводника 12 и 13 разделённых между собой изолирующей вставкой 11 из изолирующего материала. Особенностью контактной сети является то что проводники 12 и 13 располагаются в одну линию поочередно через изолирующие вставки 11. Длина проводников 12 и 13 соответствуют расстоянию между передней и задней парами токоприёмников таким образом чтобы обеспечивать всегда надежный контакт токосъёмных проводников 12 и 13 с любыми двумя и больше токоприёмниками 101, 102, 103, 104. Присоединение токосъёмных проводников - первой линии 12, и второй линии 13 к питающей сети первой линии 29, и второй линии 30 осуществляется силовыми соединительными проводниками 31 фиг.12
Устройство управления 24,25 предназначено для контроля и выдачи команд управления на привода 10,14,15 суппортов 2 , для перемещения токоприёмных реек 5 по координатным осям Y и Z . Устройство управления по принципу омметра-закону Ома- непрерывно измеряет сопротивление участка токоприёмной рейке от точки присоединения силового проводника – это середина рейки - до точки контакта с токосъёмным проводником 12 или 13. Точка контакта токосъёмного проводника 12 или 13 с токоприёмной рейкой 5 есть точка касания между ними, но на рисунках показано как точка касание рейки 5 через антифрикционную токопроводящую накладку 6. Измерение осуществляется на всех токоприёмных рейках по двум величинам : первое - падение напряжения U на токоприёмной рейке от силового проводника до точки контакта с токосъёмным проводником полученному через измерительные проводники 8 , 9 и второе - величину проходящего тока I по силовому проводнику 7 измеренную на шунте 27 по падению напряжения на калиброванном низкоомном сопротивлении. По закону Ома:
произведя математическую операцию деления, первого на второе вычисляется сопротивление вышесказанного участка. Вычисленная величина сопротивления будет при точке контакта с одной стороны от силового проводника величиной положительной, а с другой стороны от силового проводника величиной отрицательной. Зная сопротивления рейки 5 от силового проводника 7 до измерительных проводников 8 и 9, положение точки контакта токосъёмных проводников на токоприёмной рейке вычисляется устройством математической операцией деление: как соотношения вычисленного сопротивления к величине известных сопротивлений. Измеренная и вычисленная точка контакта токосъёмных проводников на токоприёмной рейке есть величина рассогласования, и по этой величине устройства управления 24, 25 выдают команды приводам 14, 15: с воздействием на суппорта для перемещение рейки 5. Что предотвращает соскальзывания токоприёмной рейки с токосъёмного проводника. В случае выхода положения транспортного средства за пределы достижимости токоприёмниками контакта с токосъёмными проводниками – устройство управления выдаёт команду приводам 10, 14, 15 на перемещение токоприёмных реек в нерабочее положение фиг. 1 и фиг. 8. Допускается что устройства управления могут быть как электронными так и микропроцессорными.
Конструкция многоканального сумматора электрической энергии это: это обычный, четырехвходовый диодовый мост 105 состоящий из восьми силовых диодов 28 фиг. 11.
Принцип работы системы– На фиг.1 вид от середины вперед и фиг.8 вид сбоку показано нерабочее положение – токоприёмные рейки опущены. Контакта с контактной сетью нет. На фиг. 2, фиг. 5, токоприёмные рейки подняты, и находятся прямо под с контактной сетью и контактируют с ней . В процессе движения транспортного средства под контактной сетью, положение транспортного средства относительно токосъёмных проводников может отличатся в левую или правую сторону если смотреть по ходу движения транспортного средства. На фиг. 3 и фиг.6 показано смещенное положение транспортного средства относительно токосъёмных проводников. При дальнейшем смещении транспортного средства в сторону, возникает угроза соскальзывания токоприёмных реек с токосъёмных проводников. В этом случае устройства управления 24 и 25, контролируя точку контакта между токосъёмными проводниками 12, 13 и токоприёмными рейками 5 через накладки 6: при необходимости выдают команды управления приводам 14, 15. Привода - воздействуя на суппорты 2. фиг. 4 и фиг. 7 перемещают токоприёмные рейки 5 в оптимальные для контакта положение. Предотвращая сокальзывание токоприёмников с токосъёмных проводников. Отсюда в названии слово - активные – указывающее на эти возможности токоприёмников. На фиг. 9 показано что все четыре токоприёмные рейки присоединены к токосъёмным проводникам. На фиг. 10 показано что что четвертая токоприёмная рейка 5 не имеет контакта проводника 12 или 13 и касается изоляционной вставки 11, при этом электросеть 26 транспортного средства 1 продолжает получать электропитание от контактной сети через первый, второй и третий токоприёмники через схему многоканального сумматора 105 фиг. 11. Отсюда в названии слово - многоканальная. Токоприёмники 101, 102 , 103, 104 с устройствами управления 24, 25 и контактной сетью 11, 112, 13 образуют единую систему передачи и приема электрической энергии от сети транспортным средством. Позволяющая нерельсовому сетевому электротранспорту увеличить скорость и маневренность. Возможность обгона одного транспортного средства другим при питании от одной контактной сети будет производится в автоматическом режиме - опусканием токоприёмных реек обгоняемым транспортом с последующим возвратом их в рабочее положение.
Примечание: Необходимо понимать описание контакт, или точка контакта токоприёмной рейки 5 с токосъёмными проводниками 12, 13 и рисунок где точка контакта рейки 5 происходит через антифрикционную токопроводящую накладку 6 - как упрощенное описание.
Сплошные стрелки 21, 22, указывают только направление перемещения приводов, стрелка 23 обозначает направление движения транспорта и никаких технических элементов они не обозначают.
Некоторые термины:
Антифрикционный- имеющий низкий коэффициент трения.
Привод- устройство для перемещения, в данном случае воздействуя на суппорт перемещает рейку.
Суппорт - механическое устройство для крепления и перемещения какого либо предмета.