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CN103770665A - 一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统 - Google Patents

一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统 Download PDF

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CN103770665A
CN103770665A CN201410027359.8A CN201410027359A CN103770665A CN 103770665 A CN103770665 A CN 103770665A CN 201410027359 A CN201410027359 A CN 201410027359A CN 103770665 A CN103770665 A CN 103770665A
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张耀平
刘本林
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Xijing University
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Abstract

一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，包括一个以上的侧集电供电体系和一个以上的顶集电供电体系，对于一个方向上具有两条及两条以上行车道的公路，在道路中央隔离带一侧布置供电极板，供安装有侧集电杆及集电刷的车辆集电行驶，同时，在道路靠外边一侧布置顶集电供电架空线网，供安装有顶部授电弓的车辆集电行驶；也能够在道路中央隔离带一侧设置顶集电供电体系，供大型车辆取电行驶；在外侧设置侧集电供电体系，供安装有侧集电杆的车辆取电行驶，对于单方向有三条以上车道的超宽道路，能够增加侧集电或顶集电供电车道，本发明能满足众多同向车辆从电网取电的需求。

Description

一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统
技术领域
本发明属于电力汽车与公路电气化技术领域，具体涉及一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统。
背景技术
现有的公路汽车交通存在一系列问题，最受人们关注的是，很高的石化能源消耗和严重的大气污染。围绕这两个问题，近年来掀起了电动汽车生产开发热潮，寄希望于利用电能的电动汽车摆脱对石油资源的依赖，同时降低废气排放。然而由于纯电动汽车、燃料电池电动汽车和油电混合电动汽车存在市场化与商业应用方面的问题，如表面上充电成本很低，实际上电池循环使用寿命有限导致真实成本甚高；以及表面上直接的大气污染降低，而实际上在以火电为主要电力的国家，发电环节污染很严重，使得电动汽车未能得到预期的发展。另外，“电网电力-电池-汽车电能”的转换降低了电能的有效利用率；还有电池容量有限，电动汽车的续航里程是一个更大的问题，用户不愿接受这种需要频繁地长时间专门充电的东西。
为了解决电动汽车存在的上述问题，人们把目光转向了具有不停车充电且能直接从电网获得运行电能的电气化公路及电力汽车。
专利申请“都市电动汽车系统”（申请号95100459.X，公开日1995-02-27）、专利申请“电气化公路与专用车辆一体化运输系统”（申请号200510096332.5，公开日2005-11-06）、专利申请“为电动汽车提供电力的护栏式供电线路”（申请号200920236799.9，公开日2009-10-09）以及专利申请“具有偏转-伸缩复合位移系统的车辆侧面集电刷”（申请号200910217274.5，公开日2009-12-28）均涉及到侧集电模式的电气化公路技术方案。侧集电模式电气化公路的优点是电力网线（道上供电系统）布置在道路侧面，不占用线路上方空间，不影响景观，可以跟道路两侧的隔离带、护栏等有机地融为一体；更重要的是，由于供电系统布置较低，适合所有不同高度车辆从电网取电，可普及性好。缺点是对电力汽车沿线行驶的精度要求高，即车辆在集电行驶过程中必须与道上供电装置保持适当距离，不能有过大的偏离；侧面集电杆必须具有较高的定位精度，如集电刷上下偏离不能过大，否则无法正常触网集电。
专利申请“高速公路的电气化运输系统开发构想”（申请号200710006063.8，公开日2007-01-25），专利申请“电动汽车和电网高速公路”（申请号200720105272.3，公开日2007-12-24），专利申请“电动汽车道路行驶充电系统”（申请号201010237222.7，公开日2010-07-21）以及专利申请“一种电动汽车高速公路充电系统”（申请号201110183387.5，公开日2011-06-30），均涉及到顶集电模式的电气化公路系统。传统的无轨电车就是采用架空线网顶部集电的方式。顶集电模式电力汽车的优点是道路行人、牲畜和其他移动物体难以接触架空线网，因此电气安全性好，可有效防止电击事故；顶部集电杆可使电力汽车得到较大的偏线距离，对车辆沿线行驶的精度要求低。缺点是架空线网高度大，只适合车身较高的车辆从电网集电行驶，不适用于车身较低的小型车辆，因而应用范围受到限制；架空线网对道路上方空间形成屏障，会影响超高车辆通行，形成安全隐患，还会影响景观。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，能满足众多同向车辆从电网取电的需求。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，包括一个以上的侧集电供电体系和一个以上的顶集电供电体系，
对于一个方向上具有两条及两条以上行车道的公路，在道路中央隔离带7一侧布置供电极板1，供安装有侧集电杆2及集电刷的车辆集电行驶，侧集电装置能够布置在低的高度上，既适合安装在小型车辆上，也适合安装在大型车辆上，供电极板1、侧集电杆2构成侧集电供电体系；同时，在道路靠外边一侧布置顶集电供电架空线网4，供安装有顶部授电弓5的车辆集电行驶，顶集电架空线网4只能布置在道路上方，与之匹配的授电弓5只适合安装在高的大型车辆上，顶集电供电体系由电杆6、电线支架3和线网4连接组成。
也能够在道路中央隔离带7一侧设置顶集电供电体系，供大型车辆取电行驶；在外侧设置侧集电供电体系，供安装有侧集电杆2的车辆取电行驶。
对于单方向有三条以上车道的超宽道路，能够增加侧集电或顶集电供电车道。
本发明能满足众多同向车辆从电网取电的需求。
附图说明
图1为单方向二车道电气化公路平面示意图，图2为单方向二车道电气化公路断面示意图，其中顶集电行车道在道路外侧，侧集电行车道在道路内侧。
图3为单方向三车道电气化公路平面示意图，图4分为单方向三车道电气化公路断面示意图，其中顶集电行车道在道路外侧，侧集电行车道在道路内侧。
图5为单方向二车道电气化公路平面示意图，图6为单方向二车道电气化公路断面示意图，其中顶集电行车道在道路内侧，侧集电行车道在道路外侧。
图7为单方向三车道电气化公路平面示意图，图8为单方向三车道电气化公路断面示意图，其中单方向上两条顶集电行车道在道路外侧，侧集电行车道在道路内侧。
图9为单方向三车道电气化公路平面示意图，图10为单方向三车道电气化公路断面示意图，其中单方向上靠道路中央隔离栏一侧为BRT快速公交专用车道，中间车道为侧集电行车道，外侧为顶集电行车道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
实施例一：对于双方向四车道道路，即单方向上有两条行车道的道路，将侧集电行车道设置在道路内侧，供电极板1安装在道路中央隔离带7上，安装有可伸缩侧集电杆2的车辆正常行驶时沿着内侧车道并通过道上供电极板1集电，如图1、图2所示。超车时可缩回侧集电杆2脱离道上供电极板1，借道外侧道路超越内侧车道上的车辆，安装有顶部授电弓5的大型车辆正常行驶时在架设了顶集电架空线网4的外侧车道上前进，需要超车时，顶部授电弓5脱离顶集电架空线网4，借道内侧车道超越前方外侧车道上的车辆。
实施例二：对于单方向上具有三条或三条以上车道的道路，在设置了供电极板1的内侧车道和设置了顶集电架空电网4的外侧车道之间有一条或一条以上未设置供电系统的车道，该车道作为专用的超车车道，如图3、图4所示。安装有侧集电装置的第一车辆9正常行驶时，沿着内侧并通过道上供电极板1集电前进。需要超车的第二车辆10，将其侧集电杆2脱离道上供电极板1，进入未设置供电系统的中间车道上，超车过程完成后再回到带有道上供电极板1的内侧车道，伸出侧集电杆2接触到供电极板1上集电行驶。安装有顶部授电弓5的大型车辆8正常行驶时在架设了顶集电架空线网4的外侧车道上前进，需要超车时，顶部授电弓5脱离顶集电架空线网4，进入未设置供电系统的中间车道上，完成超车后再回到带有顶集电架空线网4的外侧车道，撑起顶部授电弓5通过顶集电架空线网4集电行驶。
实施例三：在道路中央隔离带一侧设置顶集电供电系统，供安装有顶部授电弓5的大型车辆通过顶集电架空线网4集电行驶；同时在外侧设置侧集电供电体系，供安装有侧集电杆2的车辆通过接触供电极板1集电行驶，如图5、图6所示。
实施例四：对于单方向上具有三条或三条以上车道的公路，侧集电车道设置在内侧，外侧车道和紧邻外侧的中间车道均为顶集电车道，如图7、图8所示。按此实施方案，任何一条车道均可作为超车道使用，需要超车的侧集电车辆缩回侧集电杆2，依靠自带的动力以非集电模式行驶，借道中间或外侧的顶集电车道完成超车，再回到内侧侧集电车道上，伸出侧集电杆2使电刷接触到供电极板1上，切换到集电状态集电行驶。需要超车的顶集电车辆11，首先降下顶部授电弓5，切换到依靠自带动力的非集电行驶状态，借道另一顶集电车道或者侧集电车道超车。如果借道侧集电车道超车，完成超车后需要马上离开则集电车道，避免影响侧集电车辆行驶；如果借道另一顶集电车道，完成超车后可撑起顶部授电弓5继续在该车道上集电行驶，也可回到原顶集电车道上行驶。
实施例五：对于单方向上具有三条或三条以上车道的城市快速干道，如某些城市的高架快速道路，其单方向设置两条侧集电行车道，最内侧为BRT快速公交专用道，跟该车道相邻的为另一条侧集电行车道，外侧为顶集电行车道，如图9、图10所示。BRT公交专用道的供电极板1设置在中央隔离带7一侧，或者与另一同方向侧集电行车道共用隔离栏设置供电极板。BRT公交车辆12正常行驶时在其专用道上通过侧集电杆2集电行驶，其他非BRT公交车辆，如车辆8、车辆9，则不允许进入BRT专用车道，其超车方式类似于实施方案一所述。

Claims (3)

1.一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，其特征在于：包括一个以上的侧集电供电体系和一个以上的顶集电供电体系，对于一个方向上具有两条及两条以上行车道的公路，在道路中央隔离带（7）一侧布置供电极板（1），供安装有侧集电杆（2）及集电刷的车辆集电行驶，侧集电装置能够布置在低的高度上，既适合安装在小型车辆上，也适合安装在大型车辆上，供电极板（1）、侧集电杆（2）构成侧集电供电体系；同时，在道路靠外边一侧布置顶集电供电架空线网（4），供安装有顶部授电弓（5）的车辆集电行驶，顶集电架空线网（4）只能布置在道路上方，与之匹配的授电弓（5）只适合安装在高的大型车辆上，顶集电供电体系由电杆（6）、电线支架（3）和线网（4）连接组成。
2.根据权利要求1所述的一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，其特征在于：也能够在道路中央隔离带（7）一侧设置顶集电供电体系，供大型车辆取电行驶；在外侧设置侧集电供电体系，供安装有侧集电杆（2）的车辆取电行驶。
3.根据权利要求1所述的一种兼有侧集电与顶集电供电体系的电气化公路系统，其特征在于：对于单方向有三条以上车道的超宽道路，能够增加侧集电或顶集电供电车道。
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