РАЗМЕЩЕНИЕ И/ИЛИ ФИКСАЦИЯ ОТРЕЗКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ВДОЛЬ ПУТИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2014 года по МПК B60L5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к размещению и/или фиксации отрезков одной или нескольких электрических линий вдоль пути движения транспортного средства. Транспортное средство может быть, например, колейным транспортным средством, таким как рельсовое транспортное средство. В случае рельсового транспортного средства колея представляет собой железнодорожный путь, по которому движется транспортное средство.

Уровень техники

Колейным транспортным средствам, в частности обычным рельсовым транспортным средствам, монорельсовым транспортным средствам, троллейбусам и транспортным средствам, направляемым по колее другими средствами, например, другими механическими, магнитными, электронными и/или оптическими, требуется электрическая энергия, необходимая для приведения их в движение по колее и для работы вспомогательного оборудования, не создающего тяги транспортного средства. К такому вспомогательному оборудованию относятся, например, системы освещения, системы отопления и/или кондиционирования воздуха, системы вентиляции и информирования пассажиров. В целом, изобретение относится к передаче электрической энергии на транспортное средство, причем транспортное средство необязательно (но предпочтительно) является колейным транспортным средством. Вообще говоря, транспортное средство может быть, например, транспортным средством, имеющим электрический тяговый двигатель. Транспортное средство также может быть транспортным средством, имеющим гибридную систему привода, например систему, которая может приводиться в действие электрической энергией или другим видом энергии, например, энергией из электрохимического источника или энергией топлива (например, природного газа, дизельного топлива или бензина).

Колейные транспортные средства, в частности транспортные средства для общественного пассажирского транспорта, обычно имеют токоприемник для обеспечения механического и электрического контакта с проходящим вдоль колеи контактным проводником, таким как контактный рельс или подвесная контактная линия (контактный провод). По меньшей мере один тяговый двигатель на борту транспортного средства питается электрической энергией от внешней колеи или линии и вырабатывает механическую энергию движения.

Внутри городов эксплуатируются трамваи и другие поезда местного сообщения или региональные поезда, которые обычно работают от контактных подвесных линий. Однако в городах, особенно в их исторических частях, контактные подвесные линии являются нежелательными. С другой стороны, контактные рельсы в земле или рядом с поверхностью земли создают проблемы в отношении безопасности.

В публикации WO 95/30556 A2 описана система энергоснабжения колесного транспортного средства с электроприводом. Полностью электрифицированное транспортное средство имеет один или несколько бортовых элементов или устройств накопления энергии или приборов, которые могут быстро заряжаться энергией, получаемой из электрического тока, например сети электромеханических батарей. Элементы накопления энергии могут заряжаться во время работы транспортного средства. Заряжание осуществляется посредством сети элементов передачи энергии, например катушек, встроенных в дорожное полотно. Для повышения безопасности пассажиров индукционные катушки расположены в зонах посадки/высадки пассажиров.

Размещение катушек в избранных местах по длине пути движения транспортного средства имеет тот недостаток, что хранение энергии на борту транспортного средства требует использования аккумулятора большой емкости. Кроме того, если транспортное средство во время не доехало до ближайшей катушки, запас энергии на транспортном средстве для создания тяги или других целей может закончиться. Поэтому, по меньшей мере для некоторых применений, передачу энергии на транспортное средство предпочтительно осуществлять вдоль пути движения, т.е. непрерывно по длине колеи.

На индуктивную передачу энергии с колеи на транспортное средство, т.е. на создание электромагнитных полей, в частности переменных полей, накладываются ограничения в отношении ЭМС (электромагнитной совместимости). С одной стороны, электромагнитные поля могут создавать помехи работе других технических устройств. С другой стороны, люди и животные не должны подвергаться постоянному воздействию электромагнитных полей. По крайней мере, необходимо выдерживать соответствующие предельные значения напряженности поля.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка компонента, устройства и способа для размещения и/или фиксации отрезков электрической линии, обеспечивающих передачу электрической энергии на транспортное средство, прежде всего на колейное транспортное средство, что позволяет осуществлять непрерывную передачу электрической энергии во время движения транспортного средства и способствует выполнению соответствующих требований в отношении ограничений по ЭМС.

Согласно основной идее, положенной в основу настоящего изобретения, энергия передается на транспортное средство от расположенной вдоль колеи структуры из электрических проводников во время движения транспортного средства вдоль этой колеи. Электрический контакт между транспортным средством и такой проводниковой структурой отсутствует. Через проводниковую структуру пропускается переменный ток, порождающий соответствующее переменное электромагнитное поле, и это электромагнитное поле используется для передачи электрический энергии на транспортное средство.

Структура из электрических проводников (электрическая проводниковая структура), расположенная вдоль колеи, может быть реализована самыми разными путями. Например, проводником или электрическими линиями могут быть кабели, уложенные в грунте обычным методом при строительстве дорог или прокладке подземных инженерных коммуникаций. Затем выемка в грунте заполняется, и поверх нее укладывается покрытие, подходящее для движения по нему транспортного средства. Например, в случае железных дорог сначала может быть уложена проводниковая структура, а затем на ней может быть сооружен балластный слой под рельсы.

Однако слишком большое расстояние между проводниковой структурой и транспортным средством имеет тот недостаток, что передача энергии происходит с низким кпд. Чем ближе проводниковая структура находится к соответствующему приемному устройству, расположенному на транспортном средстве или в нем, тем лучше индуктивная связь. Поэтому в изобретении предлагается фасонный блок, с помощью которого вдоль колеи транспортного средства можно размещать и/или фиксировать одну или несколько электрических линий. Фасонный блок имеет несколько выемок и/или выступов, причем кромки каждой выемки и/или выступы ограничивают полость, в которую помещается один из отрезков электрической линии таким образом, что указанный отрезок проходит через полость в ее продольном направлении. Иными словами, форма фасонного блока определяет несколько полостей, которые имеют продольное направление и в каждую из которых помещается отрезок электрической линии, проходящий в этом продольном направлении.

Таким образом, формой фасонного блока определяется по меньшей мере то, каким образом будут укладываться отрезки электрической линии. Соответственно, вдоль колеи можно расположить множество фасонных блоков, изготовленных в серийном производстве. Затем можно проложить электрическую линию или линии, укладывая ее или их по схеме, заданной фасонными блоками. Это надежно исключает ошибки и погрешности в размещении отрезков электрической линии или линий.

Вместе с тем фасонный блок, в зависимости от материала, из которого он изготовлен, может иметь и другие возможные функции. В частности, фасонный блок может изготавливаться из материала, способного служить опорой для транспортного средства, чтобы транспортное средство могло перемещаться по встроенному в колею фасонному блоку. В качестве подходящего для этого материала может рассматриваться бетон.

В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему, фасонный блок может быть выполнен из электроизоляционного материала, вследствие чего фасонный блок выполняет функцию защиты от коротких замыканий и случайных касаний объектов и людей. Подходящим материалом здесь является опять же бетон, а также пластмассы с электроизоляционными свойствами. Например, из техники строительства железнодорожных путей известно, что между рельсами и над рельсовыми скреплениями размещают компоненты для снижения уровня шума. Эти компоненты могут изготавливаться путем их соответствующего формообразования, в виде предлагаемых в изобретении фасонных блоков.

Таким образом, под фасонным блоком не следует понимать исключительно компонент, изготовленный из твердого, по существу несжимаемого материала. Фасонный блок также может изготавливаться из упругодеформируемого материала. Фасонный блок также может иметь части или участки, соединенные друг с другом и выполненные из различных материалов. Если для изготовления фасонного блока используется бетон, то предпочтительно, чтобы бетон не содержал металлической арматуры. Предпочтителен не железобетон, а бетон иного типа, например бетон с волокнистыми компонентами (например, со стеклянными волокнами). Также может использоваться полимербетон. Вместо бетона в качестве материала для фасонного блока может использоваться затвердевший цементный раствор, который может быть армирован волокнами, например стеклянными волокнами.

Отсутствие металлической арматуры исключает возникновение непредусмотренных взаимодействий с проводниковой структурой или даже экранирование арматурой переменного электромагнитного поля от области, через которую проходит индуктивное приемное устройство транспортного средства при движении транспортного средства по маршруту. Вместе с тем фасонный блок также может содержать электропроводящий материал, расположенный в его заданных зонах и обеспечивающий экранирование окружающего пространства от переменных электромагнитных полей, возбуждаемых проводниковой структурой в этих зонах. Например, фасонный блок, предназначенный для его установки под колейным путем в земле или на ней, может иметь такое экранирование в своей нижней части. Тогда полости для укладки электрической линии или линий будут расположены над таким экраном. В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему такого рода экран также может быть встроен в фасонный блок сбоку или по бокам от полостей для укладки электрических линий.

Фасонный блок предпочтительно изготавливать литьем, как это известно из области производства предварительно отлитых бетонных, цементных или пластмассовых изделий, предназначенных для применения в строительстве. Полости для размещения отрезков электрических линий могут быть сформированы в процессе литья и/или могут быть выполнены в фасонном блоке впоследствии. Полости, образованные фасонным блоком, предпочтительно располагаются у поверхности фасонного блока. Изобретение по существу также включает в себя случай, когда фасонный блок имеет по меньшей мере одну полость, которая для размещения в этой полости отрезков электрической линии образована стенкой, замкнутой по периферии за исключением входного отверстия и выходного отверстия, через которые электрическая линия снабжается током. Предпочтительной же является конфигурация фасонного блока с полостями, которые для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий) выполнены на верхней поверхности, поскольку это упрощает укладку электрической линии или линий, а также позволяет впоследствии заменить электрическую линию или фасонный блок, используя доступ сверху.

Полости, образованные в фасонном блоке для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), служат для размещения этих отрезков в заданных положениях и/или для их фиксации. В частности, если размеры полостей соответствуют размеру укладываемой электрической линии, допуская небольшой зазор, положение отрезка электрической линии точно определяется формой фасонного блока. Кромки выемки и/или выступы, образованные на фасонном блоке, удерживают отрезки электрической(-их) линии(-ий) от смещения, если уложенная электрическая линия на соответствующих участках прилегает к вышеупомянутым кромкам или выступам. Таким образом, подобный механический контакт поверхностей фасонного блока с электрической линией препятствует, по крайней мере, смещению электрической линии, а значит, предотвращает изменение заданного положения электрической линии.

Согласно еще одной особенности фасонного блока продольные направления полостей, ограниченных кромками выемок и/или выступами, проходят в общей плоскости по существу параллельно друг другу. Предпочтительно, чтобы эта общая плоскость проходила под путем движения транспортного средства в основном в горизонтальном направлении. В частности, продольные направления выемок могут проходить по существу параллельно друг другу у верхней поверхности фасонного блока.

Отклонения от точно параллельного друг другу расположения полостей возможны, в частности, если фасонный блок должен быть уложен на изгибе колеи транспортного средства. В данном случае продольные направления соседних полостей могут быть ориентированы непараллельно, в зависимости от интервала между ними и радиуса кривизны колеи. Однако, учитывая то, что интервал между полостями обычно невелик (предпочтительно составляет по меньшей мере 0,1 м и не более 1 м), а также то, что радиус кривизны колей для транспортных средств обычно гораздо больше этого интервала, продольные направления выемок приближенно являются параллельными.

Изобретение также может быть реализовано в виде устройства, содержащего предлагаемый в изобретении и описанный в данном описании фасонный блок в одном из вариантов его выполнения, а также отрезки электрической(-их) линии(-ий), проходящие через полости. Если отрезки электрической линии являются первыми отрезками непрерывной электрической линии, которая в эксплуатации не переходит в другие электрические линии, то в состав такого устройства входит вся электрическая линия. Поскольку первые отрезки электрической(-их) линии(-ий) проходят в полостях по существу параллельно друг другу, электрическая линия или линии также имеет другие, вторые отрезки, которые соединяют ее или их первые отрезки. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения, который ниже рассматривается более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, вторые отрезки электрической линии расположены попеременно у противоположных сторон фасонного блока, вследствие чего электрическая линия проходит по меандрообразному пути. Первые отрезки электрической(-их) линии(-ий) проходят поперек направления движения транспортного средства, или его колеи, а вторые отрезки электрической(-их) линии(-ий) проходят приблизительно в указанном направлении движения.

Как возможный вариант, фасонный блок также может иметь заранее заданные его формой полости для размещения вторых отрезков электрической(-их) линии(-ий). Вместе с тем, также возможен вариант осуществления изобретения, в котором вторые отрезки электрической(-их) линии(-ий) лежат на ином объекте или свободно свисают от соединяемых ими между собой первых отрезков электрической(-их) линии(-ий).

Как было упомянуто выше, по меньшей мере одна электрическая линия в составе проводниковой структуры предпочтительно проходит вдоль колеи или пути движения меандрообразно, т.е. по ходу проводника за отрезками электрической линии, тянущимися в направлении движения, следуют отрезки, тянущиеся поперек направления движения, и так далее. В случае многофазной системы, включающей в себя по меньшей мере две электрические линии, это преимущественно касается всех электрических линий.

Используемое выше выражение "меандрообразно" или "по меандрообразному пути" охватывает как укладку электрической линии с плавно искривленными (имеющими большие радиусы кривизны) переходами между прямыми отрезками электрической линии, так и конфигурации с резкими, образующими углы (изломы) участками перехода между соседними прямыми отрезками. Предпочтительно, чтобы прямые отрезки электрической линии были как можно более длинными, поскольку такие отрезки создают однородные поля. В случае стандартной узкой трамвайной колеи 1000 мм предпочтительно, чтобы радиус кривизны искривленных переходов между прямыми отрезками электрической линии был больше или равен 18 м. Однако это значение является лишь примером. Основной принцип предлагаемых в изобретении фасонных блоков может использоваться применительно к различным типам железных дорог и колеям других транспортных средств.

Длина фасонного блока, измеряемая в направлении движения, может находиться в интервале 80-100 см, хотя возможны и другие значения длины. В случае железной дороги предпочтительно, чтобы ширина блока была несколько меньше расстояния между рельсами. В случае колей для других типов транспортных средств предпочтительно, чтобы ширина фасонного блока составляла по меньшей мере половину ширины транспортных средств, движущихся по колее. Высота фасонного блока зависит от размера электрической линии или линий и от типа материала блока. Эта высота должна быть достаточной для обеспечения механической прочности фасонного блока во время строительства и эксплуатации колеи для транспортных средств.

Когда в данном описании говорится о том, что отрезки электрической(-их) линии(-ий) вводят в полости, образованные фасонным блоком, или размещают в этих полостях, под этим также понимается случай, когда отрезки электрической(-их) линии(-ий) размещены полностью утопленными в полостях, так что поверхность воображаемой оболочки с плоскими или приблизительно плоскими участками, соединяющими существующие внешние контуры фасонного блока в зоне полостей, расположенных на поверхности фасонного блока, также заключает в себе размещенные в полостях отрезки электрической(-их) линии(-ий). Вместе с тем, возможен и такой вариант осуществления изобретения, в котором поперечные сечения отрезков электрической(-их) линии(-ий) не помещаются в полостях в этом смысле полностью, т.е. выступают за контур фасонного блока. В данном случае может быть предусмотрен, в частности, кожух, также имеющий полость для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий) или несколько таких полостей. Кожух этого типа может быть, в частности, крышкой, предназначенной для перекрытия отрезков электрической(-их) линии(-ий), проходящих через полости, в частности, на верхней стороне фасонного блока.

Может использоваться множество фасонных блоков, которые располагаются друг за другом, следуя вдоль пути движения транспортного средства или вдоль колеи транспортного средства. В частности, продольные направления полостей, образованных разными фасонными блоками для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), проходят по существу параллельно друг другу и поперек направления движения транспортного средства. Соседние фасонные блоки, расположенные непосредственно друг за другом, могут примыкать друг к другу торцевыми поверхностями или могут быть разделены промежутками. За счет этого с помощью фасонных блоков можно задавать на относительно длинных участках колеи схему укладки электрических линий.

Колея может представлять собой, в частности, железнодорожный путь для рельсовых транспортных средств. В этом случае расположенные друг за другом фасонные блоки предпочтительно размещать между рельсами железнодорожного пути таким образом, чтобы продольные направления полостей для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий) проходили в по существу горизонтальной плоскости поперек направления движения транспортного средства. Выражение "по существу горизонтальная" здесь следует понимать в том смысле, что продольные направления не имеют наклона, значительно отличающегося от любого существующего поперечного уклона железнодорожного пути, например на изгибе железнодорожного пути.

Железнодорожный путь может быть сооружен известным методом, обеспечивающим заданное расположение и фиксацию рельсов. Например, могут быть предусмотрены шпалы, например бетонные шпалы, которые проходят поперек направления движения и к которым крепятся рельсы, проходящие в направлении движения. Вместе с тем, что также само по себе известно, рельсы могут крепиться к бетонной платформе, непрерывной в направлении движения, либо промежуточные пространства между местами крепления рельсов могут быть заполнены бетоном или иным материалом устойчивой формы, либо эластомером. В частности, в пределах городской черты рельсы также могут утапливаться в земную поверхность, чтобы на поверхности оставались только традиционные желоба, необходимые для контакта рельсов с колесами рельсового транспортного средства. Во всех случаях предпочтительно, чтобы полости для размещения отрезков электрической(-их) лииии(-ий) находились лишь в нескольких сантиметрах ниже уровня высоты верхнего края рельсов. В частности, нижний край полостей для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), определяемый материалом фасонного блока или блоков, должен находиться максимум лишь на 10 см, а предпочтительно - максимум лишь на 5 см, ниже уровня высоты верхнего края рельсов. За счет этого достигается очень хорошая индуктивная связь между проводниковой структурой, проложенной у колеи, и приемным устройством на транспортном средстве или в нем. Например, расстояние между электрической линией или линиями, проложенной(-ыми) в колее, и приемным устройством транспортного средства, если такое приемное устройство расположен с нижней стороны рельсового транспортного средства, составляет менее 10 см и предпочтительно не более 7,5 см.

Если железнодорожный путь имеет шпалы, как это было упомянуто выше, или если он имеет непрерывную бетонную платформу, к которой крепятся рельсы, фасонные блоки предпочтительно укладывать на верхней поверхности шпал или бетонной платформы. Например, фасонный блок может проходить в направлении движения приблизительно от центра одной шпалы до центра следующей шпалы, т.е. перекрывать промежуток между двумя шпалами.

Фасонные блоки, расположенные друг за другом в направлении движения, могут быть связаны друг с другом для их фиксации от нежелательного соскальзывания или смещения не только в случае железнодорожного пути. Например, в области своих торцевых поверхностей, обращенных вперед и назад по направлению движения, фасонные блоки могут иметь средства для сцепления друг с другом. Например, в торцевой поверхности фасонного блока, проходящей в вертикальном и горизонтальном направлениях приблизительно поперек направления движения, может быть предусмотрена выемка, в которую может быть вставлен выступающий элемент, вставленный также в аналогичную выемку в соседнем фасонном блоке и скрепляющий между собой два расположенных друг за другом фасонных блока посредством стягивающих усилий (создаваемых, например, при затяжке винта или гайки) или без таковых. В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему, методом, описанным выше в отношении фасонных блоков, также могут быть соединены друг с другом описанные ниже крышки. Вместо выступающего элемента, представляющего собой отдельную деталь, один из соседних фасонных блоков может иметь выступающий элемент, выполненный на торцевой поверхности за одно целое с остальной частью фасонного блока.

В частности, по меньшей мере один фасонный блок может иметь торцевую поверхность, обращаемую (т.е. располагаемую обращенной) в направлении движения транспортного средства, имеющую центральную часть и проходящую, при виде сверху, в обе стороны от центральной части с отклонением назад, что позволяет присоединить встык к торцевой поверхности другой фасонный блок, имеющий плоскую или проходящую с отклонением назад торцевую поверхность, с возможностью ориентации присоединяемого фасонного блока в различных направлениях. Как было упомянуто выше, так называемая "торцевая поверхность" может проходить в вертикальном и горизонтальном направлениях. Выражение "проходящая с отклонением назад" означает, что фасонный блок и соседний фасонный блок могут быть взаимно (относительно друг друга) ориентированы таким образом, что к соседнему блоку примыкает только центральная часть торцевой поверхности. При виде сверху контур торцевой поверхности по обе стороны от центральной части может быть прямым или искривленным. Предпочтительно, чтобы торцевые поверхности, проходящие в стороны с отклонением назад, имели оба соседних фасонных блока.

Такие торцевые поверхности, проходящие с отклонением назад, имеют то преимущество, что соседние блоки могут быть ориентированы относительно друг друга под различными углами, примыкая друг к другу центральными частями своих торцевых поверхностей. Этот означает, что фасонные блоки могут укладываться вдоль искривленных участков колеи с изменяющимися радиусами. Например, длина фасонных блоков, измеряемая в направлении движения транспортного средства, может составлять от 80 до 100 см. При этом торцевые поверхности, проходящие в стороны с отклонением назад (при виде сверху), могут иметь прямую линию контура, проходящую под углом от 2,5° до 3° к прямой линии, проходящей перпендикулярно к направлению движения. Разумеется, что блоки, имеющие такую стреловидную в плане форму торцевой поверхности, также могут быть расположены смежно друг с другом с такой ориентацией относительно друг друга, чтобы следовать прямому пути движения транспортного средства.

В частности, первый фасонный блок имеет в центральной части своей торцевой поверхности выступ, а второй фасонный блок имеет в центральной части своей смежной торцевой поверхности выемку, причем выступ и выемка выполнены соответствующей друг другу формы и расположены таким образом, что выступ входит в выемку, допуская изменение взаимной ориентации первого и второго фасонных блоков. Предпочтительно, чтобы выступ и выемка имели при виде сверху искривленный контур.

В случае установки крышек поверх расположенных вдоль колеи фасонных блоков это мероприятие служит, в частности, для защиты фасонных блоков и уложенной(-ых) в них или на них электрической(-их) линии(-ий) от внешних воздействий, таких как случайное наступание людей, повреждение во время строительных работ или при укладке электрических линий и погодных факторов. В частности, необходимо исключить попадание в полости, предназначенные для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), стекающей сверху воды и замерзание воды в полостях. Поэтому крышки предпочтительно выполнять более широкими, чем полости, предназначенные для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), проходящих поперек направления движения. Соответственно, крышки могут выступать в стороны за края фасонных блоков, обеспечивая таким образом особенно эффективную защиту.

В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему, крышки могут иметь выступающие вниз кромки. Эти кромки могут проходить по меньшей мере до уровня высоты нижнего края полостей, предназначенных для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), и тем самым защищать электрические линии или уложенные в полости отрезки электрических линий от внешних воздействий сбоку.

Как было описано выше, крышки, расположенные друг за другом в направлении движения, могут быть соединены между собой. Помимо повышения механической прочности крышек и их защиты от смещения, это также обеспечивает защиту от кражи электрических линий.

Изобретение также относится к способу размещения и/или фиксации отрезков одной или нескольких электрических линий вдоль колеи транспортного средства, характеризующемуся тем, что:

- используют по меньшей мере один фасонный блок, имеющий несколько выемок и/или выступов, причем кромки каждой выемки и/или выступы ограничивают полость, в которую помещается один из отрезков электрической(-их) линии(-ий) таким образом, что указанный отрезок проходит через полость в ее продольном направлении, а продольные направления полостей, ограниченных кромками выемок и/или выступами, проходят по существу параллельно друг другу в общей плоскости, и

- в полости помещают по меньшей мере одну электрическую линию таким образом, чтобы ее отрезки проходили через полости в продольном направлении полостей.

Электрическую линию или линии предпочтительно помещать в полости таким образом, чтобы по меньшей мере некоторые из указанных отрезков были частями непрерывной электрической линии, первые отрезки которой, проходящие через полости в продольном направлении полостей, соединены между собой ее вторыми отрезками, которые проходят попеременно у противоположных сторон фасонного блока, вследствие чего электрическая линия проходит по меандрообразному пути.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения фасонный блок имеет торцевую поверхность, обращаемую в направлении движения транспортного средства, имеющую центральную часть и проходящую, при виде сверху, в обе стороны от центральной части с отклонением назад, причем с таким фасонным блоком соединяют другой фасонный блок, имеющий плоскую или проходящую с отклонением назад торцевую поверхность, стыкуя торцевые поверхности соединяемых фасонных блоков и при этом ориентируя этот другой фасонный блок в требуемом направлении, соответствующем пути движения транспортного средства.

Фасонный блок может иметь в центральной части своей торцевой поверхности выступ, а другой фасонный блок имеет в центральной части своей смежной торцевой поверхности (т.е. своей торцевой поверхности, смежной с торцевой поверхностью первого фасонного блока) выемку, причем выступ и выемка выполнены соответствующей друг другу формы, а соединенные фасонные блоки расположены таким образом, что выступ входит в выемку, допуская изменение взаимной ориентации первого и второго фасонных блоков.

Частные случаи и другие варианты осуществления способа раскрыты в описании предлагаемого в изобретении устройства, т.е. описание признака устройства означает то, что это устройство может быть изготовлено соответствующим образом.

К проводниковой структуре, проложенной вдоль колеи транспортного средства с помощью предлагаемых в изобретении фасонных блоков, может быть приложено переменное напряжение любой требуемой частоты. При этом предпочтительно, чтобы эта частота превышала 100 Гц. Подходящим частотным диапазоном является диапазон от 1 до 100 кГц, например от 10 до 30 кГц. Как это, в принципе, раскрыто в публикации WO 95/30556 A2, транспортное средство, которое движется по колее, может содержать катушку. Переменное электромагнитное поле, возбуждаемое переменным напряжением, подаваемым на проводниковую структуру, создает в катушке переменное напряжение, которое может использоваться для работы любой электрической нагрузки (потребителя) в транспортном средстве, такой как тяговый двигатель. В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему, переменное напряжение может использоваться для зарядки аккумуляторной системы, такой как обычные батареи и/или ионисторы (суперконденсаторы, или конденсаторы сверхбольшой емкости).

Как указано выше, электрическая проводниковая структура содержит по меньшей мере одну из вышеупомянутых электрических линий. В предпочтительном варианте она содержит по меньшей мере две таких линии, причем каждая линия рассчитана на пропускание одной фазы многофазного переменного тока. На практике предпочтительно, чтобы электрическая проводниковая структура содержала три линии и чтобы каждая линия была рассчитана на пропускание одной из трех фаз трехфазного переменного тока. Вместе с тем, также возможен вариант, в котором переменный ток имеет более трех фаз, а в состав проводниковой структуры входит соответствующее число электрических линий. Магнитные полюсы, создаваемые электрическими линиями и/или отрезками различных электрических линий, в любой момент времени располагаются в повторяющейся последовательности, проходящей в направлении движения транспортного средства, причем повторяющаяся последовательность соответствует последовательности фаз. Например, в случае трехфазного переменного тока, имеющего фазы U, V, W, за отрезком, пропускающим фазу U, следует отрезок, пропускающий фазу V, за которым, в свою очередь, следует отрезок, пропускающий фазу W, и эта последовательность фаз U, V, W повторяется несколько раз в направлении движения транспортного средства. Соответствующий пример рассматривается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Отрезки проводниковой структуры, расположенные друг за другом (по направлению движения), и проходящие поперек направления движения, имеют то преимущество, что результирующие электромагнитные поля по бокам проводниковой структуры (т.е. по бокам колеи) компенсируют друг друга даже на малых расстояниях от проводниковой структуры. Это позволяет легко выдерживать предельные значения, решающие проблему обеспечения ЭМС, несмотря на передачу энергии при высоких уровнях мощности. По этой причине целесообразно, чтобы отрезки электрической(-их) линии(-ий), проходящие поперек направления движения, простирались в приблизительно горизонтальной плоскости. Вместе с тем, легкий наклон отрезков электрической(-их) линии(-ий) относительно горизонтальной плоскости, например на участках искривления колеи, не приводит к значительному увеличению напряженности полей сбоку от колеи. То же самое касается случая, если колея проходит с уклоном в гору или под гору, например на холмистой местности.

Электрическая линия или линии могут быть выполнены в виде электрических кабелей с наружной изоляцией, например скрученных многожильных кабелей. Площадь поперечного сечения электропроводящей части кабеля составляет, например, от 80 до 200 мм². Вместе с тем, в зависимости от мощности или силы тока могут выбираться и другие значения площади поперечного сечения. Кроме того, для пропускания одной и той фазы переменного тока можно укладывать параллельно друг другу и непосредственно рядом друг с другом два или более кабелей.

Краткое описание чертежей

Ниже рассматриваются варианты осуществления изобретения, поясняемые прилагающимися чертежами, на которых показано:

фиг.1 - вид фасонного блока сверху,

фиг.2 - вертикальный разрез половины блока, показанного на фиг.1,

фиг.3 - вид сверху первого устройства, составленного из двух блоков, показанных на фиг.1 и 2,

фиг.4 - вид сверху второго устройства, составленного из двух блоков, показанных на фиг.1 и 2,

фиг.5 - вертикальный разрез строения железнодорожного пути, включающего в себя фасонный блок,

фиг.6 - вид в аксонометрии строения пути, аналогичного показанному на фиг.5.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан вид фасонного блока сверху. Фасонный блок 304 имеет шесть выемок 315a-315f, проходящих перпендикулярно осевой линии 310, делящей блок 304 на две половины. Когда блок 304 образует часть колеи для транспортного средства, осевая линия 310 проходит в направлении движения транспортного средства.

Выемки 315 параллельны друг другу и расположены в одной горизонтальной плоскости, которая на фиг.1 параллельна плоскости чертежа. Выемки 315 проходят в направлении ширины (на фиг.1 - вертикальное направление) и занимают примерно три четверти всей ширины блока 304. Они расположены симметрично относительно осевой линии 310.

Каждая выемка имеет для приема кабеля U-образное поперечное сечение. Штрихпунктирные линии, проходящие на фиг.1 по длине выемок 315, являются осевыми линиями этих выемок 315. У каждого из двух противоположных концов прямолинейных выемок 315 соответствующая прямолинейная выемка переходит в разветвляющуюся криволинейную выемку 316, образующую переход к периферийной прямолинейной выемке 317, проходящей вдоль боковой кромки блока 304. Кабели можно прокладывать, выводя их последовательно из прямолинейных выемок 315 через криволинейные выемки 316 в периферийную прямолинейную выемку 317 и таким образом изменяя направление их прокладки с перпендикулярного на параллельное направлению движения транспортного средства.

Криволинейные выемки 316 позволяют прокладывать кабель, проходящий через выемку 315, выводя его либо влево, либо вправо, глядя в прямом направлении выемки 315. Например, кабель (на фиг.1 не показан) может проходить через выемку 315b, затем может повернуть вправо - проходя через криволинейную выемку 316, после чего может проходить через прямолинейную выемку 317, которая ориентирована перпендикулярно выемкам 315 и расположена с противоположной стороны криволинейной выемки 316. Фасонный блок 304 может иметь две периферийных прямолинейных выемки 317, выполненные с его противоположных сторон. Затем кабель может повернуть вправо, пройдя через выемку 316, расположенную у конца выемки 315e, и затем может проходить через выемку 315e. У конца выемки 315e, показанного в нижней части фиг.1, кабель может снова повернуть влево, пройдя через выемку 316 в другую прямолинейную выемку 317. Другие выемки 315 могут использоваться для прокладки двух других кабелей.

Как показано на фиг.2, выемки 315, 316, 317 имеют различную глубину. Глубина выемки 315 достаточна для приема одного кабеля. Глубина криволинейной выемки 316 увеличивается от конца выемки 315 до выемки 317, как это показано на фиг.2 штриховой линией. Профиль дна криволинейной выемки 316 показан на фиг.2 неполностью, поскольку в разрез попал участок 319 блока 304, не занятый выемками. Каждая из криволинейных выемок 316 включает в себя такой участок 319, имеющий вид островка и расположенный между двумя искривленными ветвями криволинейной выемки 316. Одна из ветвей проходит перед плоскостью чертежа на фиг.2, а другая ветвь - за этой плоскостью. Кроме того, выполненный в виде островка участок 319 расположен между прямолинейной выемкой 317 и двумя ветвями криволинейной выемки 316.

Поскольку глубина криволинейной выемки 316 увеличивается по направлению к прямолинейной выемке 317, различные кабели можно укладывать в последней друг на друга. Глубина прямолинейной выемки 317 достаточна для размещения в ней двух кабелей, уложенных друг на друга и проходящих в одном прямом направлении. Например, в выемке 317, нижней на фиг.1, может проходить первый кабель, который поворачивает влево в выемку 315b через выемку 316, показанную в нижней левой части фиг.1. Кроме того, через выемку 315a может проходить второй кабель, который поворачивает в выемку 317, тем самым перекрещиваясь (при виде сверху) с первым кабелем.

Рассмотренный выше пример размещения кабелей, или электрических линий, относится к конкретному случаю осуществления изобретения применительно к укладке трех меандрообразно прокладываемых кабелей. Вместе с тем, возможности использования фасонного блока 304, показанного на фиг.1 и 2, не ограничиваются этим случаем применения. Например, с помощью показанного на фиг.1 и 2 фасонного блока 304, можно прокладывать кабели в количестве, меньшем или большем трех.

На фиг.3 показаны два блока, изображенных на фиг.1 и 2. Блоки 304a, 304b примыкают друг к другу, образуя непрерывную или почти непрерывную дорожку из выемок для приема электрических линий. Два блока 304 могут укладываться в направлении движения транспортного средства вместе с другими последовательно расположенными блоками, на фиг.3 и 4 не показанными. Направление движения транспортного средства параллельно штрихпунктирной линии, проходящей на фиг.3 и 4 слева направо.

Каждый из блоков 304a, 304b имеет торцевые поверхности, обращенные в направлении движения. Торцевые поверхности, обращенные на фиг.3 и 4 вправо, обозначены номером 325. Торцевые поверхности, обращенные в противоположную сторону, обозначены номером 324. Все торцевые поверхности 324, 325 проходят от своей центральной части к противоположным сторонам блока 304 с отклонением назад. Выражение "с отклонением назад" означает, что торцевая поверхность в целом не проходит в одной плоскости. Вместо этого, части такой торцевой поверхности, расположенные с противоположных сторон осевой линии блока 304, либо искривлены, либо проходят вдоль плоскостей, расположенных под углом друг к другу.

В устройстве, показанном на фиг.3, два блока 304a, 304b выровнены таким образом, что их осевые линии образуют общую прямую линию. Это устройство соответствует прямому участку колеи транспортного средства. В устройстве, показанном на фиг.4, осевые линии расположены под углом друг к другу, что соответствует изогнутому участку колеи. Ввиду отклонения назад торцевых поверхностей 324, 325, обращенных друг к другу на стыке блоков 304a, 304b, эти смежные поверхности 324, 325 образуют угол α. В устройстве же, показанном на фиг.4, торцевые поверхности 324, 325 с одной стороны от осевой линии полностью контактируют друг с другом (как показано при виде сверху на фиг.4), а с противоположной стороны осевой линии образуют угол, вдвое больший угла, показанного на фиг.3. Кроме того, регулируя взаимное положение блоков 304a, 304b, можно получить другие углы между смежными торцевыми поверхностями, составляющие от 2α до -2α.

В своей центральной части торцевые поверхности 325 имеют выступ 320, выполненный в форме полукруга. Торцевые поверхности 324 имеют выемку 321 соответственно полукруглой формы. Как показано на фиг.3 и 4, выступ 320 полностью входит в выемку 321. Благодаря искривленному контуру выступа 320 и выемки 321 взаимную ориентацию соседних блоков 304a, 304b можно регулировать в пределах, заданных отклонением назад или стреловидной конфигурацией, торцевых поверхностей 324, 325.

На фиг.5 показано поперечное сечение строения пути для рельсового транспортного средства. Два параллельных рельса обозначены номерами 303a, 303b. Между рельсами 303 уложен блок 304 для приема кабелей.

На фиг.6 показан вид аналогичного устройства в аксонометрии. Одинаковые или соответствующие элементы на фиг.5 и 6 обозначены одинаковыми номерами позиций.

На фиг.6 показано три кабеля 17a, 17b, 17c, помещенных в выемки блока 304 таким образом, чтобы проходить по меандрообразному пути. Выемки в блоке 304 и последующих блоках подробно не показаны. Для наглядности некоторые участки строения пути на фиг.6 изображены с вырезами.

Возвращаясь к общим элементам строения пути, показанным на фиг.5 и 6, железнодорожный путь включает в себя нижний слой 10, уложенный на подстилающий слой 35. Подстилающий слой 35 может быть природным либо уплотненным грунтом или, например, уплотненным строительным материалом. Нижний слой 10 предпочтительно выполнен из бетона. Нижний слой 10 может иметь корытообразное поперечное сечение, показанное на фиг.5, или может быть прямоугольным, как показано на фиг.6.

Поверх нижнего слоя 10 уложен промежуточный слой 15, в который встроены рельсы 303 вместе с элементами, расположенными между рельсами 303. Рельсы 303 установлены между двумя расположенными сбоку от них зонами из связывающего материала, например эластомера, такого как полиуретан. Внутренние зоны между рельсами 303 и блоком 304 обозначены номерами 336a, 336b. Внешние зоны 335 из связывающего материала расположены между рельсами 303 и слоем 15 (в нижней части рельсов 303) и между рельсами и укрывающим слоем 340 (в верхней части рельсов 303). Укрывающий слой 314 является необязательным.

В качестве альтернативы укрывающему слою или в дополнение к нему может быть предусмотрена крышка 18, закрывающая электрические линии и фасонные блоки 304 (как показано на фиг.6).

Другими необязательными элементами строения пути являются следующие: слой 341, который расположен под фасонным блоком 304 и который может быть выполнен из армированного волокном бетона (фиг.5). Дополнительный слой 345 может быть расположен под слоем 341 (при его наличии) или под блоком 304. Этот дополнительный слой 345, например мат, может содержать электропроводящий материал. Этот слой 345 может использоваться для экранирования от электромагнитного поля, создаваемого электрическими линиями в выемках блока 304. Также этот слой может использоваться в качестве точки электрического контакта для обеспечения электрического потенциала земли.

Как показано на фиг.6, сбоку от рельсов может быть расположена конструкция 12 для размещения электрических и/или электронных приборов, предназначенных для управления работой электрических линий 17. Приборы, расположенные внутри конструкции 12, соединены с электрическими линиями 17 посредством соединительного устройства 20. Кабели 19 для подачи электрической энергии на прибор или приборы, расположенные внутри конструкции 12, проложены вдоль строения пути параллельно направлению движения транспортного средства.

Предложенное устройство относится к системе электроснабжения транспортных средств колейного типа. Устройство основано на способе индуктивной передачи электроэнергии. Для этого использованы фасонные блоки (304) для размещения и/или фиксации отрезков (310) одной или нескольких электрических линий вдоль пути движения транспортного средства, имеющие несколько выемок (315) и/или выступов, причем кромки каждой выемки (315) и/или выступы ограничивают полость, в которую помещается один из отрезков (310) электрической(-их) линии(-ий) таким образом, что указанный отрезок проходит через полость в ее продольном направлении, а продольные направления полостей, ограниченных кромками выемок (315) и/или выступами, проходят по существу параллельно друг другу в общей плоскости. Фасонные блоки расположены друг за другом вдоль пути транспортного средства. Технический результат заключается в повышении КПД в системе передачи электроэнергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство, содержащее:
- фасонный блок (304) для размещения и/или фиксации отрезков одной или нескольких электрических линий (17) вдоль пути движения транспортного средства, имеющий несколько выемок (315) и/или выступов, причем кромки каждой выемки (315) и/или выступы ограничивают полость, в которую помещается один из отрезков электрической(-их) линии(-ий) таким образом, что указанный отрезок проходит через полость в ее продольном направлении, а продольные направления полостей, ограниченных кромками выемок (315) и/или выступами, проходят по существу параллельно друг другу в общей плоскости; и
- проходящие через полости отрезки электрической(-их) линии(-ий); причем по меньшей мере некоторые из указанных отрезков образованы непрерывной электрической линией (17a, 17b, 17c), первые отрезки которой, проходящие через полости в продольном направлении полостей, соединены между собой ее вторыми отрезками, которые проходят попеременно у противоположных сторон фасонного блока (304), вследствие чего электрическая линия (17a, 17b, 17c) проходит по меандрообразному пути.

2. Устройство по п.1, в котором выемки (315) проходят своими продольными направлениями по существу параллельно друг другу у верхней поверхности фасонного блока (304).

3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, содержащее по меньшей мере два фасонных блока (304), выполненных по одному из предыдущих пунктов и располагаемых друг за другом вдоль пути движения транспортного средства.

4. Устройство по п.1, в котором фасонный блок (304) имеет торцевую поверхность, обращаемую в направлении движения транспортного средства, имеющую центральную часть и проходящую, при виде сверху, в обе стороны от центральной части с отклонением назад, что позволяет присоединить встык к торцевой поверхности другой фасонный блок, имеющий плоскую или проходящую с отклонением назад торцевую поверхность, с возможностью ориентации присоединяемого фасонного блока в различных направлениях.

5. Устройство по предыдущему пункту, в котором первый фасонный блок имеет в центральной части своей торцевой поверхности выступ, а второй фасонный блок имеет в центральной части своей смежной торцевой поверхности выемку, причем выступ и выемка выполнены соответствующей друг другу формы и расположены таким образом, что выступ входит в выемку, допуская изменение взаимной ориентации первого и второго фасонных блоков.

6. Устройство по предыдущему пункту, в котором выступ и выемка имеют искривленный при виде сверху контур.

7. Устройство по п.1 или 2, в котором множество фасонных блоков (304) расположено друг за другом вдоль пути (303) движения транспортного средства таким образом, что продольные направления полостей, образованных разными фасонными блоками (304) для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий), проходят по существу параллельно друг другу и поперек направления движения транспортного средства.

8. Устройство по п.1, в котором множество фасонных блоков (304) расположено друг за другом между рельсами (303a, 303b) железнодорожного пути для рельсовых транспортных средств таким образом, что продольные направления полостей для размещения отрезков электрической(-их) линии(-ий) проходят в по существу горизонтальной плоскости поперек направления движения транспортного средства.

9. Способ размещения и/или фиксации отрезков одной или нескольких электрических линий (17) вдоль колеи транспортного средства, характеризующийся тем, что:
- используют по меньшей мере один фасонный блок (304), имеющий несколько выемок (315) и/или выступов, причем кромки каждой выемки (315) и/или выступы ограничивают полость, в которую помещается один из отрезков электрической(-их) линии(-ий) таким образом, что указанный отрезок проходит через полость в ее продольном направлении, а продольные направления полостей, ограниченных кромками выемок (315) и/или выступами, проходят по существу параллельно друг другу в общей плоскости, и
- в полости помещают по меньшей мере одну электрическую линию (17a, 17b, 17c) таким образом, что ее первые отрезки проходят через полости в продольном направлении полостей,
причем электрическую линию или линии (17a, 17b, 17c) помещают в полости таким образом, что по меньшей мере некоторые из указанных отрезков образованы непрерывной электрической линией, первые отрезки которой, проходящие через полости в продольном направлении полостей, соединены между собой вторыми отрезками электрической линии (17a, 17b, 17c), которые проходят попеременно у противоположных сторон фасонного блока (304), вследствие чего электрическая линия проходит по меандрообразному пути.

10. Способ по предыдущему пункту, характеризующийся тем, что фасонный блок (304) имеет торцевую поверхность, обращаемую в направлении движения транспортного средства, имеющую центральную часть и проходящую, при виде сверху, в обе стороны от центральной части с отклонением назад, причем с таким фасонным блоком соединяют другой фасонный блок, имеющий плоскую или проходящую с отклонением назад торцевую поверхность, стыкуя торцевые поверхности соединяемых фасонных блоков и при этом ориентируя этот другой фасонный блок в требуемом направлении, соответствующем пути движения транспортного средства.

11. Способ по предыдущему пункту, характеризующийся тем, что фасонный блок имеет в центральной части своей торцевой поверхности выступ, а другой фасонный блок имеет в центральной части своей смежной торцевой поверхности выемку, причем выступ и выемка выполнены соответствующей друг другу формы, а соединенные фасонные блоки расположены таким образом, что выступ входит в выемку, допуская изменение взаимной ориентации первого и второго фасонных блоков.