CN113950429A - 用于轨道交通工具的集电弓 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于轨道交通工具的集电弓，所述集电弓具有导电的接触装置和抬升机构。接触装置设计用于在布置在轨道交通工具的轨道上方的触线与轨道交通工具的部件之间进行能量传递。抬升机构在顶侧布置在轨道交通工具上并且这样承载接触装置，使得所述接触装置从下方压到触线上以进行能量传递。接触装置具有下述长度，该长度相应于基于接触滑条的集电弓的接触滑条的针对国家特定地规定的长度。接触装置设计为能旋转地支承的辊，其中，所述辊在轨道交通工具行驶期间从下方在触线上沿着所述触线滚动以建立电接触。
Description
本发明涉及一种用于轨道交通工具的集电弓。
具有电驱动装置的轨道交通工具或者具有由电驱动装置和其它驱动装置的组合的混合动力轨道交通工具从架空导线或者在轨道交通工具的行驶路段上方拉紧的触线获取其电能。
轨道交通工具为此设计具有弓形的接触滑条集电弓，通过所述接触滑条集电弓从滑接线分接电能，以便最终将所述电能输入轨道交通工具的电驱动装置。
接触滑条(或者说接触滑板)在此通过剪式机构从下方压到触线上并且在行驶时期间在所述触线上沿着所述触线导引。触线沿着轨道路段曲折形地布置在所述轨道路段上方，因此接触滑条均匀地被磨损。
还已知滚子式集电弓，该滚子式集电弓尤其用于有轨电车的运行。滚子式集电弓在此具有集电弓滚子、简称滚子。在滚子的中心设置有环绕的槽或者沟，架空导线必须持续地在所述槽或者沟中延伸以可靠地传递能量。
滚子式集电弓现今大多由长杆构成，所述长杆倾斜地安装在交通工具顶部上，其中，所述杆通过弹簧将滚子向上压。优选由黄铜构成的滚子位于杆的上部的端部上，所述滚子具有沿着所述滚子的周向的沟或者槽。所述滚子从下方沿着触线在所述触线上滚动或者导引，以便建立电接触。滚子的相对较小的直径在交通工具快速行驶时导致滚子的较大转速并且由此导致程度增大的材料磨损。
为了改善接触情况已知下述滚子式集电弓，该滚子式集电弓分别在杆底部和杆尖端具有活节，从而滚子相对于车顶能转旋转地支承并且所述滚子在杆尖端还能够附加地围绕竖直轴线旋转。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于轨道交通工具的集电弓。
所述技术问题通过权利要求1的特征解决。在从属权利要求中给出了有利的扩展设计。
本发明涉及一种用于轨道交通工具的集电弓，所述集电弓具有导电的接触装置和抬升机构。
接触装置设计用于在布置在轨道交通工具的轨道上方的触线和轨道交通工具的部件之间进行能量传递。抬升机构在顶侧布置在轨道交通工具上(或者说布置在轨道交通工具的顶侧上)并且这样承载接触装置，使得所述接触装置从下方压到触线上以进行能量传递。
接触装置具有下述长度，该长度相应于基于接触滑条的集电弓的接触滑条的针对国家特定地规定的长度。
接触装置设计为能旋转地支承的辊，其中，所述辊在轨道交通工具行驶期间从下方在触线上沿着所述触线滚动以建立电接触。
在一种优选的设计方案中，能旋转地支承的、导电的辊由黄铜制造。
在一种优选的设计方案中，能旋转地支承的辊具有尽可能小的直径。这尤其是出于重量的原因。
辊直径与辊长度的比例尤其由按照确定国家中的相关标准要求的轮廓产生。
辊的所产生的转速主要取决于辊直径和行驶速度。在快速行驶的轨道交通工具中，在速度为200km/h并且辊的外直径假设为60mm并且辊长度为1950mm时，产生辊的约为17700转/分钟的理论转速。
在一种优选的设计方案中，能旋转地支承的辊设计为柱体。
在一种优选的设计方案中，能旋转地支承的辊在其中心在直径方面具有加粗部。该加粗部是由国家标准要求的轮廓产生的结果。
在一种优选的设计方案中，由于高转速，对辊进行空气支承，然而也可以考虑其它的支承方式。
在一种优选的设计方案中，辊围绕优选由钢制成的固定的轴旋转。
在一种优选的设计方案中，固定的轴在轴向上被空心钻削(或者说钻成空心的)并且沿着径向环绕地具有用于所需的空气支承的孔或者喷嘴。
在一种优选的设计方案中，这些孔或者喷嘴设计为激光钻孔的微喷嘴。
在一种优选的设计方案中，这些孔或者喷嘴布置为，使得吹入空心轴中的空气只在辊端面处流出。
在一种优选的设计方案中，通过使用调整盘使布置在辊端面和优选设计为U形叉的辊固持装置之间的空气隙最小化。
由此使得辊不只沿着径向，而且也沿着轴向被导引。由此实现了辊在两个方向上的空气动力学的夹紧。
在一种优选的设计方案中，在辊的起始部和终止部上分别在周向侧布置有用于传递电流的刷。这些刷是必要的，以便可靠地将电流从辊传递到承载辊的框架上。在一种优选的设计方案中，这些刷由弹簧加载的碳材料制成。
在一种优选的设计方案中，将现有的单连接杆方案(具有肘节连接装置、上臂和下臂)用于抬升机构。在固定在交通工具顶部时，两个臂能旋转地支承在肘节连接装置上。固持所述辊或者固定的轴的U形叉与上臂固定连接。
此外，为了进行抬升或者降低，或者需要两个压缩空气缸(在下臂的两端上)，或者需要一个压缩空气缸和用于(向两个臂)进行力传递的连杆。
本发明结合了滚子式集电弓的优点和接触滑条集电弓的优点。
基于标准接触滑条的集电弓的相对精细的摇杆设计结构被坚固的设计结构取代。
另一个优点在于，通过集电弓辊的滚动使得省去了对于每个集电弓的冗余的接触位置或者接触滑条以及与之连接的、迄今所需的摇杆设计结构。
因为对于每个集电弓只存在一个固定地与集电弓臂连接的辊，因此也可以省去迄今所需的用于平行导引摇杆的四杆机构。
本发明由此实现了，与迄今已知的现有技术相比，在轨道交通工具的顶部上提供更多的空间。
此外，减少了变更电网时用于架空导线中的分离点所需的顶部上的保护段的长度：对于传统受电弓，前部的集电弓的后部接触滑条与后部的集电弓的前部的接触滑条之间的距离小于按照本发明的两个滚子之间的距离(沿着交通工具纵向计算，每个交通工具具有两个集电弓)。
通过本发明实现了坚固、稳定、在重量和结构空间方面优化的集电弓。
通过基于导电的、能旋转的辊的本发明并且在此尤其通过滚动降低了磨损。
通过本发明使得能够容忍架空导线或者触线的走向中的不连续性。
通过按照本发明的空气支承，实现了辊的几乎无磨损的支承，支承配合件通过狭窄的空气隙相互分离，所述空气隙通常处于5μm至10μm的范围中。
辊的按照本发明的空气支承能够容易地实现，因为现今的轨道交通工具具有用于制动***的压缩空气供给装置。
通过按照本发明的空气支承能够实现高达300000转/分钟的转速，所述空气支承也由精密机械制造(测量机械和加工机械)已知并且在高速运行的机械(高速主轴)中使用。
通过按照本发明地将孔或者喷嘴设计为激光钻孔的微喷嘴实现了非常高效的空气支承。由此得出了独特的技术上的支承特性(例如高承载力、高刚性、低阻尼等)和优化的空气消耗。
通过改变通常具有由激光钻孔形成的0.02毫米到0.06毫米的范围内的直径的喷嘴尺寸、通过微喷嘴的位置及其分布，能够针对每种应用最佳地并且相互独立地协调适配静态和动态的支承特性。
通过按照本发明地将用于滚子的黄铜和用于固定的轴的钢配对，实现了轴承的一定的(例如在缺少压缩空气的情况下的)紧急运行特性，因为黄铜或黄铜合金也具有滑动轴承的特性。
以下示例性地根据附图详细阐述本发明。在附图中：
图1示出了按照本发明的集电弓的设计方案的原理性的概览，并且
图2示出了用于按照本发明的集电弓的优选的抬升机构。
图1示出了按照本发明的集电弓STA的设计方案的原理性的概览。
集电弓STA在此例如按照DIN EN 50367设计并且因此与基于接触滑条的受电弓的接触滑条的针对国家特定地规定的长度对应。
集电弓STA相应地具有1950mm的宽度LSTA。配属的辊WA作为接触装置具有1000mm的宽度LWA。
在顶侧布置在轨道交通工具上的抬升机构的在图2中详细描述的上臂OA这样承载作为接触装置的辊WA，使得所述辊WA从下方压在触线上以进行能量传递。
辊WA这样能旋转地支承，使得所述辊WA在轨道交通工具行驶期间从下方在触线上沿着所述触线滚动以建立电接触。
辊WA柱形地设计并且在其中部区域中径向环绕地具有加粗部或者凸出部。换言之，该中部区域向外径向环绕地加粗。
上臂OA与U形叉UGAB连接。该叉UGAB优选由T形的型材制造。
U形叉UGAB的部分是优选由钢制造的固定的轴ACH。辊WA能旋转地支承在该轴ACH上。
固定的轴ACH在轴向上被空心钻削，因此该轴构成空心轴HOHLW。
轴ACH或者空心轴HOHLW沿着径向环绕地具有孔或者喷嘴，通过所述孔或者喷嘴实现辊WA的空气支承。
这些孔或者喷嘴设计为激光钻孔的微喷嘴并且优选布置为，使得通过压缩空气管路DLL吹入空心轴HOHLW中的空气只在辊端面的区域中流出。
压缩空气管路DLL在此设计为不导电的。
通过使用调整盘PS使存在于辊端面和U形叉或者辊固持装置之间的空气隙最小化。
在辊WA的两个端部上，所述辊通过导电的接触件KONF与U形叉UGAB电连接，以便将由辊WA从触线上取得的电能向上臂OA传递。
接触件KONF优选弹性地布置在U形叉UGAB上。
U形叉UGAB通过梁ST与由绝缘的材料制造的连接杆HO连接。
图2参照图1示出了用于按照本发明的集电弓的优选的抬升机构，其中，在此为具有肘节连接装置KG、上臂OA和下臂UA的现有的单连接杆方案。
下臂UA以第一端部绝缘地与轨道交通工具的顶部连接。下臂UA以第二端部经由肘节连接装置KG与上臂OA的第一端部连接。上臂OA的第二端部承载按照本发明的集电弓STA并且将所述集电弓从下方压到触线FD上，所述触线在轨道交通工具上方并且沿着所述轨道交通工具的行驶路段布置。
下臂UA能旋转地支承地与肘节连接装置KG连接，附加地，下臂UA能旋转地支承在交通工具顶部的区域中并且绝缘地与所述交通工具顶部连接。
上臂OA通过U形叉承载所述辊或者供所述辊在其上旋转的固定的轴。
为了抬升和降低集电弓STA例如使用压缩空气缸，所述压缩空气缸实现下臂UA相对于交通工具顶部的运动。
Claims (11)
1.一种用于轨道交通工具的集电弓，
-具有导电的接触装置，所述接触装置设计用于在布置在轨道交通工具的轨道上方的触线与所述轨道交通工具的部件之间进行能量传递，
-具有抬升机构，所述抬升机构在顶侧布置在轨道交通工具上并且这样承载所述接触装置，使得所述接触装置从下方压到所述触线上以进行能量传递，
-在所述集电弓中，所述接触装置具有下述长度，该长度相应于基于接触滑条的集电弓的接触滑条的针对国家特定地规定的长度，
-在所述集电弓中，所述接触装置设计为能旋转地支承的辊，其中，所述辊在轨道交通工具行驶期间从下方在所述触线上沿着所述触线滚动以建立电接触。
2.根据权利要求1所述的集电弓，在所述集电弓中，所述能旋转地支承的、导电的辊由黄铜制造。
3.根据权利要求1所述的集电弓，在所述集电弓中，所述能旋转地支承的、导电的辊设计为柱体。
4.根据权利要求1所述的集电弓，在所述集电弓中，所述能旋转地支承的、导电的辊在其中心的区域中在直径方面具有加粗部。
5.根据权利要求1所述的集电弓，在所述集电弓中，导电的辊围绕固定的轴、优选围绕由钢制造的固定的轴能旋转地支承。
6.根据权利要求1所述的集电弓，在所述集电弓中，所述能旋转地支承的、导电的辊被空气支承。
7.根据权利要求5或6所述的集电弓，在所述集电弓中，所述固定的轴在轴向上被空心钻削并且沿着径向环绕地具有用于空气支承的孔或者喷嘴。
8.根据权利要求7所述的集电弓，在所述集电弓中，所述孔或者喷嘴设计为激光钻孔的微喷嘴。
9.根据权利要求7或8所述的集电弓，在所述集电弓中，所述孔或者喷嘴布置为，使得吹入空心轴中的空气只在辊端面的区域中流出。
10.根据前述权利要求之一所述的集电弓，在所述集电弓中，通过使用调整盘使辊端面和优选设计为U形叉的辊固持装置之间的空气隙最小化。
11.根据前述权利要求之一所述的集电弓，在所述集电弓中，所述抬升机构按照单连接杆方案设计。
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