ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ПОЕЗДА Российский патент 2020 года по МПК B60L5/39 B60L5/40 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к области электроснабжения железнодорожных поездов, в частности, к двухполюсной токосъемной конструкции и способу токосъема.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электропоезда используют схему съема тока при контакте пантограф-контактная сеть, в которой контактная сеть может быть разделена на гибкую контактную сеть и жесткую контактную сеть. Электрифицированные железные дороги обычно используют схему пантограф - гибкая контактная сеть, в то время как городские железные дороги используют схему пантограф-гибкая контактная сеть наряду со схемой пантограф - жесткая контактная сеть. Кроме того, существует схема токосъема с помощью токосъемного башмака - третьего рельса. Как следует из названия, система гибкой контактной сети относится к гибкой системе, в то время как контактная система третьего рельса и система жесткой контактной сети являются жесткими системами. Гибкие системы обычно испытывают натяжение наряду с контактным давлением пантографа, в то время как жесткие системы испытывают только контактное давление пантографа, но вряд ли испытывают натяжение. По сравнению с гибкими системами жесткие системы обладают очевидными преимуществами, такими как простая конструкция, высокая допустимая нагрузка по току, высокая надежность и высокая долговечность и так далее. Однако жесткая система влечет за собой проблемы, связанные со структурной формой, способом подвески, длиной пролета и динамическими характеристиками, согласующимися с пантографом (токосъемным башмаком); кроме того, движение поезда в рабочем состоянии передается непосредственно на контактную сеть или третий контактный рельс через пантограф или токосъемный башмак и влияет на характеристики съема тока с контакта между пантографом и контактной сетью или между токосъемным башмаком и третьим рельсом. Более того, влияние этих факторов особенно сильно, когда поезд движется с высокой скоростью и, следовательно, серьезно ограничивает использование преимуществ жестких систем. В результате до сих пор жесткие системы трудно адаптируются к высокоскоростным железным дорогам.

Кроме того, текущий способ съема тока с контакта пантограф - контактная сеть или токосъемный башмак - третий рельс, используемый электрифицированными железными дорогами и городскими железными дорогами, относится к однополюсному способу съема тока с контакта.

Заявитель ранее подал заявку «Структура электропитания для железнодорожной перевозки» («Power Supply Structure for Rail Transit») (заявка на патент Китая №201610213944.6), в которой рельс электропитания (и рельс обратного тока) также относится к жесткой системе, однако рельс электропитания установлен неподвижно вдоль изолирующей основы вместо подвешивания, и тем самым динамические характеристики рельса электропитания больше не ограничены первоначальной структурой и пролетом, что обеспечивает гарантию удовлетворительного съема тока с контакта. На основе этой заявки в настоящей заявке предлагается двухполюсная конструкция съема тока с контакта, которая может устранить неблагоприятные воздействия на систему токосъема, возникающие в результате боковых и вертикальных вибраций поезда во время работы, поддерживать контакт в хорошем состоянии и лучше использовать преимущества жесткой системы, подходящей к высокоскоростным железнодорожным применениям.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является разработка устройства токосъема для поезда, которое может эффективно устранить влияние токосъема контактного типа на поезд, вызванное боковыми и вертикальными вибрациями поезда, поддерживать постоянное значение площади контакта между токосъемным башмаком и рельсом электропитания, а также площади контакта между башмаком обратного тока и рельсом обратного тока, чтобы лучше использовать преимущества жесткой системы. Устройство токосъема для поезда подходит для высокоскоростных железнодорожных применений.

Достижение цели настоящего изобретения обеспечивается с помощью следующей технической схемы: токосъемное устройство для поезда, содержащее плечо токоприемника и плечо обратного тока, соединенное с тележкой, при этом посередине между концами тележки поезда предусмотрена поперечная балка, под поперечной балкой предусмотрены две группы опор подшипников, верхний конец плеча токоприемника и верхний конец плеча обратного тока шарнирно соединены с опорами подшипников, соответственно, посредством вращающейся оси, расположенный параллельно продольному направлению поезда; перевернутый Т-образный ограничитель предусмотрен между двумя группами опор подшипников, верхняя часть ограничителя прикреплена к средней части низа поперечной балки, нижняя часть ограничителя установлена на консоли между плечом токоприемника и плечом обратного тока с зазором с обеих сторон ограничителя; два конца прижимной пружины прикреплены к средней части плеча токоприемника и средней части плеча обратного тока, соответственно; закрепленный конец токосъемного башмака шарнирно соединен с нижним концом плеча токоприемника, а свободный конец токосъемного башмака имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса электропитания; закрепленный конец башмака обратного тока шарнирно соединен с нижним концом плеча обратного тока, а свободный конец башмака обратного тока имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса обратного тока; нижний конец плеча токоприемника и нижний конец плеча обратного тока снабжены соответственно ограничительными пластинами, и центральные линии ограничительных пластин перпендикулярны центральной линии плеча токоприемника и центральной линии плеча обратного тока, соответственно.

Плечо токоприемника, плечо обратного тока и ограничитель выполнены из изолирующего материала, соответственно.

Токосъемный башмак и башмак обратного тока изготовлены из износостойкого проводящего материала, соответственно.

Такой же удовлетворительный эффект контакта может быть достигнут, если свободный конец токосъемного башмака имеет вогнутую полукруглую форму, а боковая сторона рельса электропитания, контактирующая с токосъемным башмаком, имеет выгнутую полукруглую форму, или свободный конец башмака обратного тока имеет вогнутую полукруглую форму, а боковая сторона рельса обратного тока имеет выпуклую полукруглую форму.

Прижимная пружина выполнена с возможностью создавать контактное давление плеча токоприемника на рельс электропитания и контактное давление плеча обратного тока на рельс обратного тока; величина контактного давления может быть рассчитана в соответствии с моделью и обычно на основе опыта составляет 70-100 Н.

Ограничитель выполнен с возможностью ограничивать степень близости между плечом токоприемника и плечом обратного тока. Размер зазора между двумя сторонами нижней части ограничителя и плечом токоприемника/плечом обратного тока зависит от следующих факторов: (1) конкретного положения и размера нижней части ограничителя и максимальной амплитуды боковой вибрации поезда; (2) требования к изоляции между токосъемным башмаком и башмаком обратного тока после прерывания рельса электропитания и рельса обратного тока, когда поезд проходит через стрелку железнодорожного пути. Чтобы избежать соударений и износа между двумя сторонами нижней части ограничителя и токосъемного плеча/плеча обратного тока, когда поезд проходит через стрелку железнодорожного пути, на возможных участках контакта ограничителя могут быть предусмотрены прокладки, например, резиновые прокладки или губчатые прокладки.

Угол отклонения токосъемного башмака и башмака обратного тока, ограниченный ограничительной пластиной на нижнем конце плеча токоприемника и плеча обратного тока, может быть установлен путем расчета по максимальной амплитуде боковых и вертикальных вибраций поезда, длине плеча токоприемника (плеча обратного тока) и длине токосъемного башмака (башмака обратного тока).

Токосъемный башмак и башмак обратного тока подают питание на систему тягового привода поезда посредством кабелей, соответственно. Чтобы уменьшить внешние помехи и удовлетворить высокоскоростным аэродинамическим требованиям, плечо токоприемника и плечо обратного тока должны иметь сквозные отверстия, через которые кабели могут проходить и подключаются к системе электропитания поезда.

Принцип работы по настоящему изобретению заключается в следующем: верхний конец плеча токоприемника и верхний конец плеча обратного тока подвешены к нижней части поперечной балки, расположенной на тележке поезда, посредством вращающейся оси, плечо токоприемника и плечо обратного тока имеют маятниковую конструкцию относительно поперечного направления поезда; кроме того, плечо токоприемника шарнирно соединено с токосъемным башмаком, плечо обратного тока шарнирно соединено с башмаком обратного тока, и токосъемный башмак и башмак обратного тока могут отклоняться в вертикальном направлении в пределах определенного диапазона, так что боковые и вертикальные силы вибрации поезда не могут воздействовать на рельс электропитания через плечо токоприемника и токосъемный башмак, соответственно, и также не могут воздействовать на рельс обратного тока через плечо обратного тока и башмак обратного тока; таким образом, реализуется развязка и устраняется отрицательное влияние, вызванное боковыми и вертикальными вибрациями поезда, на характеристики токосъема контактного типа между токосъемным башмаком и рельсом электропитания и между башмаком обратного тока и рельсом обратного тока, площадь контакта между токосъемным башмаком и рельсом электропитания и площадь контакта между башмаком обратного тока и рельсом обратного тока поддерживаются на постоянном уровне, и, таким образом, поддерживаются высокие характеристики токосъема во время работы поезда.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими полезными эффектами:

1. В настоящем изобретении верхний конец плеча токоприемника и верхний конец плеча обратного тока шарнирно соединены с опорами подшипников, в то время как нижний конец плеча токоприемника и нижний конец плеча обратного тока шарнирно соединены с токосъемным башмаком и башмаком обратного тока, соответственно, так что может быть устранен негативный эффект, создаваемый боковыми и вертикальными вибрациями поезда во время работы, на характеристики токосъема контактного типа между токосъемным башмаком и рельсом электропитания и между башмаком обратного тока и рельсом обратного тока, площадь контакта между токосъемным башмаком и рельсом электропитания и площадь контакта между башмаком обратного тока и рельсом обратного тока поддерживаются на постоянном уровне, и, таким образом, поддерживаются высокие характеристики контактного токосъема во время работы поезда.

2. Токосъемное устройство, предложенное в настоящем изобретении, пригодно для жесткой системы, неподвижно закрепленной вдоль изолирующей основы; при использовании устройства, предложенного в настоящем изобретении, динамические характеристики жесткой системы больше не ограничены первоначальной конструкцией подвески и пролета. Настоящее изобретение подходит к высокоскоростным железнодорожным применениям.

3. Устройство съема, предлагаемое в настоящем изобретении, использует передовые технологии, обладает отличными характеристиками и легко реализуется.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи предоставлены для облегчения дальнейшего понимания настоящего изобретения и составляют часть заявки на патент; варианты осуществления и соответствующее описание, предложенные в настоящем изобретении, представлены для интерпретации настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение. На чертежах:

Фиг. 1 представляет схематическую структурную схему варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет схематическое изображение варианта осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано в вариантах осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан вариант осуществления настоящего изобретения; токосъемное устройство для поезда, содержащее плечо 1 токоприемника и плечо 2 обратного тока, соединенное с тележкой, при этом поперечная балка 9 предусмотрена посередине между концами тележки поезда, две группы опор 8 подшипников предусмотрены под поперечной балкой 9, верхний конец плеча 1 токоприемника и верхний конец плеча 2 обратного тока шарнирно закреплены в опорах 8 подшипников, соответственно, посредством вращающихся осей 7; расположенных параллельно продольному направлению поезда; перевернутый Т-образный ограничитель 5 предусмотрен между двумя группами опор 8 подшипников, верхняя часть ограничителя 5 прикреплена к средней части низа поперечной балки 9, нижняя часть ограничителя 5 установлена на консоли между плечом 1 токоприемника и плечом 2 обратного тока с зазором с обеих сторон ограничителя 5; два конца прижимной пружины 6 прикреплены к средней части плеча 1 токоприемника и средней части плеча 2 обратного тока, соответственно; закрепленный конец токосъемного башмака 3 шарнирно соединен с нижней частью плеча 1 токоприемника, свободный конец токосъемного башмака 3 имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса 10 электропитания; закрепленный конец башмака 4 обратного тока шарнирно соединен с нижним концом плеча 2 обратного тока, свободный конец башмака 4 обратного тока имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса 11 обратного тока; нижний конец плеча 1 токоприемника и нижний конец плеча 2 обратного тока оба снабжены ограничительной пластиной 12; когда поезд останавливается на прямом участке, горизонтальные центральные линии ограничительных пластин 12 (т.е. горизонтальная центральная линия токосъемного башмака 3 или башмака 4 обратного тока, когда поезд останавливается на прямом участке), перпендикулярны вертикальной центральной линии плеча 1 токоприемника и вертикальной центральной линии плеча 2 обратного тока, соответственно.

Плечо 1 токоприемника и плечо 2 обратного тока изготовлены из изолирующего материала, соответственно.

Токосъемный башмак 3 и башмак 4 обратного тока изготовлены из износостойкого проводящего материала, соответственно.

Рельс 10 электропитания и рельс 11 обратного тока установлены и закреплены на изолирующей основе 13.

Когда поезд останавливается на прямом участке, плечо 1 токоприемника параллельно плечу 2 обратного тока; токосъемный башмак 3 перпендикулярен плечу 1 токоприемника, а башмак 4 обратного тока перпендикулярен плечу 2 обратного тока.

Фиг. 1 представляет вид спереди. Конструкция, показанная на фиг. 1, имеет двустороннюю симметрию. Центральная линия конструкции пересекается с центральной точкой между двумя рельсами, когда поезд останавливается на прямом участке.

Токосъемное устройство для поезда применимо к городским железным дорогам и высокоскоростным железным дорогам, в которых используется монолитное полотно; токосъемный башмак 3, башмак 4 обратного тока, плечо 1 токоприемника, плечо 2 обратного тока и поперечная балка 9 образуют четырехугольник; четырехугольник деформируется, когда поезд вибрирует в боковом направлении или вертикальном направлении, при этом зазор между токосъемным башмаком 3 и башмаком 4 обратного тока и изолирующим основанием 13 может соответствовать требованию по наклону для токосъемного башмака 3 и башмака 4 обратного тока. Ограничительные пластины 12 выполнены с возможностью ограничивать отклонение токосъемного башмака и башмака обратного тока в вертикальном направлении.

Фиг. 2 представляет вид слева конструкции в соответствии с настоящим изобретением, и в основном изображает плечо 1 токоприемника, которое имеет форму «осиной талии». Верхний конец плеча 1 токоприемника шарнирно соединен с опорой 8 подшипника посредством вращающейся оси 7, расположенной параллельно продольному направлению поезда, подвешен под поперечной балкой 9 и имеет конструкцию с увеличенной шириной верхней части для улучшения нагрузочной способности, ширина нижней части токосъемного башмака 1 увеличена для облегчения шарнирного соединения с токосъемным башмаком 3. Обычно токосъемный башмак 3 имеет более высокую допустимую нагрузку по току и большую площадь сечения. Плечо 2 обратного тока имеет ту же конструкцию и форму, что и плечо 1 токоприемника.

Группа изобретений относится к токоприемникам транспортных средств. Токосъемное устройство для поезда содержит плечо токоприемника и плечо обратного тока, соединенные с тележкой, две группы опор подшипников, размещенные на тележке, токосъемный башмак, башмак обратного тока и прижимную пружину. При этом верхний конец плеча токоприемника шарнирно соединен с одной группой опор подшипников, а верхний конец плеча обратного тока шарнирно соединен с другой группой опор подшипников. При этом закрепленный конец токосъемного башмака шарнирно соединен с нижним концом плеча токоприемника, свободный конец токосъемного башмака расположен в контакте с рельсом электропитания. Закрепленный конец башмака обратного тока шарнирно соединен с нижним концом плеча обратного тока, а свободный конец башмака обратного тока расположен в контакте с рельсом обратного тока. При этом один конец прижимной пружины соединен с плечом токоприемника, а другой конец прижимной пружины соединен с плечом обратного тока. Также заявлен вариант токосъемного устройства для поезда. Технический результат заключается в улучшении токосъема между токоприемником и рельсом электропитания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Токосъемное устройство для поезда, содержащее плечо (1) токоприемника и плечо (2) обратного тока, соединенные с тележкой, отличающееся тем, что токосъемное устройство для поезда дополнительно содержит:

две группы опор (8) подшипников, размещенные на тележке;

при этом верхний конец плеча (1) токоприемника шарнирно соединен с одной из двух групп опор (8) подшипников, а верхний конец плеча (2) обратного тока шарнирно соединен с другой из двух групп опор (8) подшипников;

токосъемный башмак (3);

башмак (4) обратного тока;

при этом закрепленный конец токосъемного башмака (3) шарнирно соединен с нижним концом плеча (1) токоприемника, свободный конец токосъемного башмака (3) расположен в контакте с рельсом (10) электропитания, закрепленный конец башмака (4) обратного тока шарнирно соединен с нижним концом плеча (2) обратного тока, а свободный конец башмака (4) обратного тока расположен в контакте с рельсом (11) обратного тока; и

прижимную пружину (6);

при этом один конец прижимной пружины (6) соединен с плечом (1) токоприемника, а другой конец прижимной пружины (6) соединен с плечом (2) обратного тока.

2. Токосъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит поперечную балку (9), расположенную посередине тележки между ее концами, при этом две группы опор (8) подшипников расположены под поперечной балкой (9).

3. Токосъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ограничитель (5), при этом верхняя часть ограничителя (5) расположена между двумя группами опор (8) подшипников, а нижняя часть ограничителя (5) установлена на консоли между плечом (1) токоприемника и плечом (2) обратного тока с зазором между нижней частью ограничителя (5) и плечом (1) токоприемника и зазором между нижней частью ограничителя (5) и плечом (2) обратного тока.

4. Токосъемное устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ограничитель (5), соединенный с поперечной балкой (9), при этом верхняя часть ограничителя (5) прикреплена к средней части низа поперечной балки (9), а нижняя часть ограничителя (5) установлена на консоли между плечом (1) токоприемника и плечом (2) обратного тока с зазором с обеих сторон нижней части.

5. Токосъемное устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что один конец прижимной пружины (6) расположен на средней части плеча (1) токоприемника, а другой конец прижимной пружины (6) расположен на средней части плеча (2) обратного тока.

6. Токосъемное устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что свободный конец токосъемного башмака (3) имеет выпуклую полукруглую форму и контактирует с вогнутой полукруглой стороной рельса (10) электропитания; при этом свободный конец башмака (4) обратного тока имеет выпуклую полукруглую форму и контактирует с вогнутой полукруглой стороной рельса (11) обратного тока;

или свободный конец токосъемного башмака (3) имеет вогнутую полукруглую форму и контактирует с выпуклой полукруглой стороной рельса (10) электропитания; при этом свободный конец башмака (4) обратного тока имеет вогнутую полукруглую форму и контактирует с выпуклой полукруглой стороной рельса (11) обратного тока.

7. Токосъемное устройство по любому из п-.п. 1-4, отличающееся тем, что каждый из нижнего конца плеча (1) токоприемника и нижнего конца плеча (2) обратного тока снабжен ограничительной пластиной (12) и горизонтальные центральные линии этих ограничительных пластин (12) перпендикулярны вертикальной центральной линии плеча (1) токоприемника и вертикальной центральной линии плеча (2) обратного тока, соответственно.

8. Токосъемное устройство по любому из п-.п. 1-4, отличающееся тем, что оно содержит две вращающиеся оси (7), расположенные параллельно продольному направлению поезда, при этом верхний конец плеча (1) токоприемника шарнирно соединен с одной из двух групп опор (8) подшипников посредством одной из двух вращающихся осей (7), а верхний конец плеча (2) обратного тока шарнирно соединен с другой из двух групп опор (8) подшипников посредством другой из двух осей (7).

9. Токосъемное устройство для поезда, содержащее плечо (1) токоприемника и плечо (2) обратного тока, соединенные с тележкой, отличающееся тем, что посередине тележки поезда между ее концами имеется поперечная балка (9), под поперечной балкой (9) установлены две группы опор (8) подшипников, верхний конец плеча (1) токоприемника и верхний коней плеча (2) обратного тока шарнирно соединены с опорами (8) подшипников посредством вращающейся оси (7), расположенной параллельно продольному направлению поезда, соответственно; перевернутый Т-образный ограничитель (5) установлен между двумя группами опор (8) подшипников, верхняя часть ограничителя (5) прикреплена к средней части низа поперечной балки (9), нижняя часть ограничителя (5) установлена на консоли между плечом (1) токоприемника и плечом (2) обратного тока с зазором с обеих сторон ограничителя (5); два конца прижимной пружины (6) прикреплены к средней части плеча (1) токоприемника и средней части плеча (2) обратного тока, соответственно; закрепленный конец токосъемного башмака (3) шарнирно соединен с нижним концом плеча (1) токоприемника, свободный конец токосъемного башмака (3) имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса (10) электропитания; закрепленный конец башмака (4) обратного тока шарнирно соединен с нижним концом плеча (2) обратного тока, свободный конец башмака (4) обратного тока имеет выпуклую полукруглую форму и расположен в контакте с вогнутой полукруглой стороной рельса (11) обратного тока; нижний конец плеча (1) токоприемника и нижний конец плеча (2) обратного тока снабжены ограничительными пластинами (12), соответственно, и центральные линии ограничительных пластин (12) перпендикулярны центральной линии плеча (1) токоприемника и центральной линии плеча (2) обратного тока, соответственно.

10. Токосъемное устройство по п. 9, отличающееся тем, что плечо (1) токоприемника, плечо (2) обратного тока и ограничитель (5) выполнены из изолирующего материала, соответственно.

11. Токосъемное устройство по п. 9, отличающееся тем, что токосъемный башмак (3) и башмак (4) обратного тока выполнены из износостойкого проводящего материала, соответственно.