ТОКОСЪЕМНИК ДЛЯ ПИТАНИЯ МОТОРНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ELECTRIC ENERGY CATCHER FOR SUPPLY OF MOTOR AND AUXILIARY UNITS OF GROUND TRANSPORTATION VEHICLES

Настоящее изобретение относится к токосъемнику для питания моторных и вспомогательных узлов транспортного средства.
Более конкретно оно относится к верхнему токосъемнику, именуемому устройством крыши, размещенному на наземном транспортном средстве, например на городском общественном транспорте. Данный токосъемник взаимодействует с рейками распределения электроэнергии, каждая из которых установлена на столбе или иной опоре, при этом данные столбы или опоры расположены вдоль пути следования транспортного средства.
Для того чтобы механический и электрический контакт, а также скользящий электрический контакт контактного полоза токосъемника на линейном токосъемнике осуществлялся должным образом, должны быть объединены несколько условий.
Прежде всего, нужно, чтобы механический контакт осуществлялся плавно и постепенно. Затем нужно, чтобы правильно установился электрический контакт и сохранялся вдоль всего токосъемника.
С этой целью должны быть предусмотрены механические устройства для осуществления и поддержания практически безукоризненного механического контакта между двумя противолежащими поверхностями. Качество данного контакта требует точной геометрии и устройства выравнивания всех отклонений и неравномерностей во время фазы контакта, то есть электропитания.
Целью настоящего изобретения является установление и поддержание качественного контакта между контактным полозом элемента электропитания и токосъемником, размещенным на наземном транспортном средстве, например на городском общественном транспорте, сформированном из нескольких модулей, шарнирно связанных между собой.
С этой целью токосъемник устанавливается на транспортное средство на упругой и пневматической подвеске, которая размещается предпочтительно на его крыше. Крепление на транспортное средство сбоку или снизу в равной степени включается в объем настоящего изобретения. Токосъемник согласно настоящему изобретению, таким образом, может быть закреплен на крыше, на боковой стенке или на нижней стенке, или шасси транспортного средства.
Настоящее изобретение предоставляет токосъемник для питания моторных и вспомогательных узлов наземного транспортного средства, в частности городского общественного транспорта, шарнирно соединенного или не соединенного, проходящего поблизости системы элементов подачи электропитания, установленной на неподвижно закрепленной опоре вдоль пути следования транспортного средства, повторяясь вдоль этого пути для осуществления электропитания моторных и вспомогательных узлов данного транспортного средства.
Согласно настоящему изобретению данный токосъемник на одной из сторон содержит контактный рельс и поверхность скольжения для элемента электропитания. Данный токосъемник закреплен на неподвижных изолирующих опорах, закрепленных на транспортном средстве с помощью точек подвески, каждая из которых содержит упругое устройство подвески и управляемое устройство подвески, например активное пневматическое, или гидравлическое или иное.
Более конкретно, для транспортных средств, соединенных шарнирно, проводящий электричество жесткий токосъемник может быть образован последовательными отрезками контактных рельсов. Эти отрезки упруго подвешены на крыше каждого модуля шарнирно соединенного транспортного средства, при этом отрезки рельсов соединены между собой на уровне шарнирной сцепки транспортного средства посредством гибкого электропроводного соединения, например из группы налагающихся поперечных пластин, способных скользить относительно друг друга по отдельности или в группах в продольном направлении, и за счет гибкости амортизировать движения при продольной и поперечной качке и поворотах модулей.
Один или более оконечных отрезков образует наконечник или направляющую, что позволяет элементу электропитания постепенно входить в контакт с рельсом. Для двунаправленного транспортного средства предусмотрены два наконечника или направляющие. Для транспортных средств, имеющих один кузов или образованных из нескольких последовательных кузовов, токосъемник состоит только из одного или нескольких отрезков рельса.
Далее будут упомянуты некоторые из множества преимуществ настоящего изобретения:
- при подаче электропитания электрический и механический контакт осуществляется в идеальных условиях,
- хорошая электробезопасность благодаря возможности опускать токосъемник, например, во время остановок на станции,
- постоянная адаптация без рывков к ударам, вибрации и различным возможным помехам при езде,
- адаптация к движениям при продольной и поперечной качке и поворотах, обеспечивающая постоянное электропитание,
- низкий уровень шума и акустическая фильтрация,
- простота в использовании,
- автоматическая адаптация к изгибам пути,
- модульность, позволяющая адаптироваться к длине или составу транспортного средства,
- гибкость для выравнивания изменений высоты,
- простота установки на уже действующие транспортные средства.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут понятны из следующего описания, приведенного в качестве примера и сопровождающегося графическими материалами, где:
фиг. 1 представляет собой вид сбоку наземного транспортного средства, сформированного из нескольких модулей, шарнирно соединенных между собой и содержащих размещенный на крыше токосъемник согласно настоящему изобретению в нижнем положении;
фиг. 2 представляет собой вид сбоку наземного транспортного средства, сформированного из нескольких модулей, шарнирно соединенных между собой и содержащих размещенный на крыше токосъемник согласно настоящему изобретению в верхнем положении;
фиг. 3 представляет собой общий вид межмодульного соединения токосъемника согласно настоящему изобретению;
фиг. 4 и 5 представляют собой увеличенный вид деталей IV и V, обведенных на фиг.1 и 2, соответственно;
фиг. 6 представляет собой схематический вид сверху межмодульного соединения по фиг.3;
Фиг. 7 и 8 представляют собой схематический вид, иллюстрирующий деформацию межмодульного соединения соответственно на повороте и на участке впадины.
Токосъемник для питания моторных и вспомогательных узлов применяется, в частности, но не исключительно, в городском и рейсовом общественном транспорте. В особенности речь идет о транспортных средствах типа представленных на фиг.1 и 2, то есть об общественном транспортном средстве, образующем состав 1, представляющий собой последовательность из нескольких модулей, из которых по меньшей мере один модуль передний 2 и один модуль задний 3, а также один или несколько модулей являются промежуточными, такими как 4, или речь идет о транспортных средствах, не соединенных шарнирно, или не сформированных из последовательности кузовов. Предпочтительно они содержат входные двери, такие как 5, и окна, такие как 6, а также кабину 7 водителя в крайних модулях, переднем 2 и заднем 3. Модули соединены друг с другом шарнирно посредством шарнирных сцепок 8, каждая из которых расположена на зависимой или независимой оси.
Пассажирское транспортное средство или состав 1 содержит верхний токосъемник 9 для питания моторных и вспомогательных узлов, установленный предпочтительно, но не исключительно, на крыше 10 посредством изолирующих опор, таких как 11.
В представленном предпочтительном варианте осуществления можно выделить крайние опоры 12, расположенные слегка под наклоном и прямые промежуточные опоры 13. Изолирующие опоры 11 присутствуют исключительно на модулях 2, 3, 4 и отсутствуют на шарнирных сцепках 8. Они предпочтительно расположены на каждом из концов каждого модуля 2, 3 и 4.
Токосъемник 9 в самом широком смысле является электропроводной линией, жесткой или полужесткой, которая может иметь различные формы как относительно поперечного сечения, так и относительно длины. Таким образом, эта линия может быть проволочной или в форме кабеля, рельса или любой иной подходящей формы. Также ее продольное развитие может иметь прямую форму, прямолинейную, или волнистую, или зигзагообразную, или иные другие волнообразные формы или формы с множественными изменениями направления или различными отклонениями в сторону вследствие расхождений или отклонений одной части от другой по продольной оси.
Токосъемник 9 предпочтительно образован последовательностью электропроводных отрезков, например контактных рельсов, таких как 14, имеющих верхнюю поверхность 15, преимущественно плоскую и гладкую, способную служить поверхностью скольжения для контактного полоза или элемента электропитания 16, размещенного на неподвижной опоре 17, столбе или ином, в большом количестве вдоль пути следования на расстоянии друг от друга в зависимости от необходимого электропитания.
Существует множество типов опор 17, которые могут быть использованы с токосъемником 9 согласно настоящему изобретению. Например, речь идет о столбах, стойках, дорожных знаках, нижней или боковой стенке моста или туннеля, фасаде здания или навеса для пассажиров или любой другой неподвижно закрепленной постройке, расположенной вблизи пути следования транспортного средства.
Каждая из данных опор 17 поддерживает один или несколько закрепленных неподвижно элементов электропитания 16, которые входят в скользящий электрический контакт с верхней поверхностью 15 токосъемника 9, смещающегося относительно элемента электропитания 16 вследствие продвижения транспортного средства вперед.
Для питания транспортного средства или состава 1 во время его маршрута должно быть предусмотрено множество опор 17 вдоль пути следования транспортного средства или в отдельных зонах. Расстояние между этими опорами зависит от потребностей в электроэнергии для питания моторных и вспомогательных узлов транспортного средства. Это расстояние может быть выбрано таким образом, чтобы токосъемник 16 постоянно находился в контакте с токосъемником 9 независимо от положения транспортного средства 1 на пути следования.
Например, отрезки 14 электрически связаны с клеммами питания транспортного средства 1 одним или несколькими гибкими проводами питания, такими как 18, расположенными на концах токосъемника 9 или предпочтительно для большей безопасности на уровне каждого модуля 2, 3, 4 для того, чтобы электропитание транспортного средства продолжало осуществляться даже в случае прерывания электрической связи с токосъемником 9.
Например, отрезки 14 рельса прерываются на уровне каждой шарнирной сцепки 8 и замещаются электропроводными соединениями, например, гибкого типа, такого как 19, пример конструкции которого представлен на фиг. 3.
В другом варианте осуществления, приведенном в качестве примера, электропроводное соединение 19 может быть выполнено посредством шарнирного и раздвижного устройства, предназначенного амортизировать движения кузовов модулей во время езды. В еще одном варианте осуществления отрезки 14 могут перекрываться на уровне шарнирных соединений, при этом следующий отрезок может либо перекрывать боковой стороной предыдущий отрезок, либо также прерываться особенно, если транспортное средство снабжено резервным запасом энергии.
Электропроводное соединение 19 соединяет, например, отрезки 14 рельса между собой на уровне каждой шарнирной сцепки 8. Это электропроводное соединение 19 является достаточно гибким для возможности обеспечивать непрерывную подачу электропитания, при этом адаптируясь к различным движениям последовательных модулей транспортного средства или состава 1 относительно друг друга во время езды. С этой целью верхняя кромка 20 каждого электропроводного соединения 19 образует для элемента электропитания 16 продолжение канавки скольжения, которая выполнена, например, на верхней поверхности 15 отрезков 14 рельса электропроводной линии.
Гибкие упругие межмодульные электропроводные соединения 19 должны амортизировать все возможные движения при поперечной и продольной качке и поворотах, связанных с ездой и топологией пути следования, а также движения при сближении и удалении последовательных модулей транспортного средства относительно друг друга, связанные с ускорением, замедлением или торможением транспортного средства и с динамикой транспортного средства в целом.
Как уже было указано, гибкое соединение 19 амортизирует все движения при поперечной и продольной качке и поворотах, обеспечивая постоянную подачу электропитания.
На фиг. 3 и 6-8 можно увидеть гибкое электропроводное соединение 19, состоящее из двух частей, соответственно 21 и 22, шарнирно связанных между собой, каждая из которых закреплена, например, на конце одного из отрезков 14 рельса напротив другой, с которой она связана.
Согласно способу осуществления, представленному в качестве примера, гибкое электропроводное соединение 19 образовано множеством пластин или группами продольных пластин, например с поперечной укладкой, при которой они накладываются друг на друга. Имеется по меньшей мере одна центральная пластина или центральная группа 23 пластин, расположенная в одной из частей соединения 19. Часть 22, где расположена центральная группа 23 пластин на представленном примере, перекрывается с каждой из сторон и частично по длине двумя боковыми пластинами или двумя боковыми группами пластин 24 и 25, противолежащими и расположенными на второй части, здесь обозначенной как часть 21 соединения 19, которое выполнено в форме вилки 26. Соединение поддерживается в шарнирной связи, выполненной посредством болта, и продольное отверстие 27 служит в качестве направляющей, позволяя осуществлять продольный ход, предназначенный для амортизации небольших изменений длины и расстояния вследствие продольной качки и поворотов, а также сближения и отдаления последовательных модулей транспортного средства относительно друг друга.
Согласно представленному варианту осуществления конец вилки 26 установлен с возможностью обращения вокруг поперечной оси 28 в продольном отверстии 27, которое служит для него направляющей, тогда как конец центральной пластины или центральной группы 23 пластин шарнирно связан с концом вилки с возможностью вращения вокруг поперечной оси 29, например, посредством болта. Это позволяет обеспечить диапазон движения, позволяющий амортизировать различные динамические нагрузки двух последовательных модулей, действующие между ними, в частности связанные с продольной качкой и поворотами.
Кроме прочего, поскольку пластины являются гибкими, они также позволяют амортизировать отклонения при поперечной качке благодаря деформации кручения.
Например, отрезки 14 рельса установлены на изолирующих крайних 12 или промежуточных 13 опорах посредством двойной подвески.
В ином случае двойная подвеска может быть установлена на изолирующие опоры, закрепленные на транспортном средстве.
Первая подвеска является подвеской упругого действия. Речь идет о металлической детали 30 пластинчатой подвески различного устройства, например в виде шпильки или скобы, содержащей нижнее ответвление 31 и верхнее ответвление 32, смежные и выполненные, например, из пластины или металлической ленты, согнутой для образования детали 30 с U-образным профилем. Нижнее ответвление 31 закреплено на соответствующей изолирующей опоре 11 и верхнее ответвление 32 - на конце отрезка 14.
Например, на этом же конце отрезка 14 рельса расположен закрепленный с одной стороны элемент, например, активной, пневматической, или гидравлической, или иной управляемой подвески 33, например, накачиваемая шина или накачиваемый отрезок трубки, также прикрепляемый с одной стороны напротив конца соответствующей изолирующей опоры 11. Элементом 33 пневматической, гидравлической или иной активной подвески может быть любое активное, пневматическое, гидравлическое или иное устройство подвески, или активный пневматический, гидравлический или иной элемент, например гармошка. Она образует гибкое соединение между двумя окончаниями двух ответвлений 31 и 32 металлической детали 30 подвески в виде скобы, содержащей также точку 34 подвески.
Например, на каждом конце каждого отрезка 14 рельса имеется точка 34 подвески.
Таким образом образуется составная подвеска с двойным действием, упругим благодаря металлической детали 30 подвески в виде скобы, упругость которой обеспечивает небольшую жесткость кручения, позволяющую токосъемнику соответствовать статическим и динамическим характеристикам рейки питания, а также подвеска с пневматическим или гидравлическим действием и главным образом активная подвеска, то есть управляемая, благодаря элементу 33 пневматической или гидравлической подвески, позволяющему гасить толчки, удары и вибрацию и извлечь выгоду из эффективной акустической фильтрации.
Благодаря активному управляемому соединению можно опускать токосъемник для его установки в безопасное положение, то есть не под напряжением, а затем можно снова его поднимать, чтобы установить его в положение подачи питания. Эти движения выполняются под управлением в ручном, полуавтоматическом или полностью автоматическом режиме.
Активная пневматическая, гидравлическая или иная подвеска обеспечивает важное преимущество при размещении активного устройства, позволяющее токосъемнику 9 переходить из нижнего положения в верхнее положение и оставаться в одном или другом положении необходимое время.
В частности речь может идти о прерывании соединения в целях безопасности во время остановок на станциях.
Кроме того, данная подвеска 30 имеет незначительную жесткость кручения, предполагает автоматическую адаптацию поверхности 15 скольжения электропроводного отрезка по стенке элемента электропитания для полного контакта по всей поверхности.
Устройства подвески в точках 34 подвески применяются для поднятия или опускания электропроводных отрезков, могут выполнять только функцию чисто подвески и присоединяться к другим специфическим устройствам для подъема и опускания.
Токосъемник согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере на одном из своих концов изогнутую часть, расположенную под наклоном и имеющую гладкую поверхность, плоскую в поперечном направлении, образующую наклонную поверхность 35 зацепления непрерывно с концом каждого отрезка крайнего рельса. Данная наклонная поверхность 35 зацепления служит в качестве контактной поверхности для контактного полоза или элемента электропитания, вдоль которого перемещается токосъемник. Она также может служить в первой части своей поверхности захвата в качестве кожуха для защиты элемента электропитания, который открывается при повороте с откидыванием. Форма данной наклонной поверхности 35 зацепления может быть различной. Ее главная функция - осуществлять как можно менее резкое вхождение в механический и электрический контакт и постепенное и мягкое подведение элемента электропитания к поверхности 15 скольжения токосъемника.
Данная наклонная поверхность 35 зацепления расположена на специальной крайней опоре, содержащей подвеску, усиленную двумя металлическими скобами с активным пневматическим, гидравлическим или иным элементом, накачиваемым для лучшей амортизации ударов при вхождении в контакт.
Наклонная поверхность 35 зацепления расположена спереди и сзади от токосъемника.
Вполне ожидаемо, что наклонная поверхность 35 зацепления может быть выполнена иным способом, например в виде наклонной поверхности, отдельной от конца отрезка рельса и смежной с ним. Также возможен вариант с двумя параллельными наклонными поверхностями, которые осуществляют только движение складывания детали, защищающей элемент электропитания.
На фиг. 7 и 8 показана сначала деформация гибкого шарнирного соединения по кривой, например, во время поворота налево и затем на вогнутом участке.
На фиг. 7 видна деформация пластин при изгибании и легкое скольжение на уровне вилки.
На фиг. 8 поперечная ось, через которую проходит болт, смещается в продольном отверстии 27, тогда как вторая поперечная ось 29 остается неподвижной. Это позволяет амортизировать легкие движения при сближении на вогнутых участках.