专利名称：城市轨道电力机车的专用地基及其全程连续授电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市轨道电力机车授电装置技术领域，特别是一种城市轨道电 力机车的专用地基及其地面浅层全程连续授电系统。
背景技术：
随着社会的发展，城市的扩大，环境和能源等因素的影响，人们正在积极 寻找一种合适的交通工具。电能作为一种绿色可再生能源，引起全社会的认可。 因此，城市轨道电力机车也可能是今后城市建设的主要方向。
城市轨道电力机车作为一种新型交通工具以其特有的性能正在被全世界接 受。它的授电方式作为该技术的主要内容之一，也被业内广泛关注。从目前的 应用案例来看，主要有架空方式和地面敷设方式二种。但作为应用在城市轨道 电力机车上来看，多有不适之处。其中架空方式多应用在道路宽敞、没有地面
构作物的场合，如遇过街天桥等不适合架线的场所就存在安全隐患；而第三轨 受电敷设方式由于安全问题只能用在全程封闭场合；虽然也有个别发达国家城 市在部分路段在地面敷设方式中采用断续授流方法，但也还存在投资大、可靠 性不高，甚至存在安全隐患等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决现有的城市轨道电力机车的授电方式存 在的架空方式受环境安全限制、地面敷设方式受行人安全限制只能用在全程封 闭场合；在地面敷设方式中采用断续授流方法有投资大、可靠性不高、存在安全隐患等技术问题。本发明提供一种城市轨道电力机车的专用地基及其全程连 续授电系统，它以较低的成本、安全可靠的方法实现城市轨道电力机车全程连 续直接授电。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种城市轨道电力机车的专 用地基，包括地基主体、地基辅设和辅助设施，所述的地基主体由地基左 侧壁、地基右侧壁、地基底和自地基左侧壁顶端向右水平延伸的地基上壁 组成，地基辅设上表面与地基上壁的上表面在一直线上，地基辅设的左侧 面与地基上壁的侧面间留有集电装置通道，地基辅设与地基右侧壁间留有 检修用的地基主体辅沟，地基右侧壁底部开设有排污口，排污口与道路旁 排污管道连接；辅助设施包括路轨吸震板、用以承托地基辅设的地基辅设托 板、盖在地基主体辅沟顶面的地基主体辅沟盖板和设置在地基底与地基辅设托 板间用以支撑地基辅设与地基辅设托板的地基辅设支撑；城市轨道电力机车的 二根路轨分别通过路轨吸震板安置在地基上壁和地基辅设上。
为提高城市轨道电力机车授电的安全性，进一步地所述的地基底为自左 到右向下倾斜的斜面。水或其他杂物由集电装置进入专用地基内腔时，经斜面 流入地基主体辅沟，水等液体由排污口进入排污管道排出专用地基内腔。
为便于施工和专用地基内设的各种装置的安装检修，进一步地所述的地 基辅设支撑由高强度钢筋水泥混合预制而成，并在地基主体内腔沿运行方向 单行间隔分布。
一种采用前述的城市轨道电力机车的专用地基的城市轨道电力机车的全程 连续授电系统，包括专用地基、装于专用地基内的地下输电装置和安装在电力 机车的下方的集电装置；地下输电装置包括全程连续铺设、并与地面输电系统连接的金属导电轨和用于使金属导电轨与地面一切设施绝缘的绝缘罩，绝缘罩 固定安装在专用地基的地基上壁的下表面上，绝缘罩上具有供集电装置伸入的 开口或有至少一面是敞开的；城市轨道电力机车运行时，集电装置由集电装置 通道伸入专用地基内腔；集电装置包括集电机构和驱使集电机构运行至与金属 导电轨接触或脱开的运动机构，集电机构与运动机构绝缘，集电机构包括集电 件和软电缆，集电件与软电缆连接并通过软电缆与电力机车内的用电设备电连 接。
与地面输电系统连接的金属导电轨全程铺设，金属导电轨安装在专用地基 内腔的绝缘罩中，使金属导电轨与地面一切设施绝缘，集电机构在电力机车运 行时与金属导电轨接触，并通过软电缆通入电力机车向电力机车的用电设备供 电。以较低的成本、安全可靠的方法实现城市轨道电力机车全程连续直接授电。
为保证供电的连续和稳定性及跨越交叉道口，进一步地每台电力机车上
可装有两套集电装置，两套集电装置互为备用。
为降低制作成本，提高可靠性和安全性，进一步地所述的绝缘罩为绝缘 材料制作的直角型材，直角型材的直角部与专用地基的左上角固定贴合，金属 导电轨安装在直角型材的上壁的下方。
为使集电机构在电力机车运行时能可靠地与金属导电轨接触，同时在电力
机车不需要供电时集电机构能与金属导电轨可靠地完全脱开；所述的驱使集电
机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括直角底板、齿轮旋转臂、
齿条、第一汽缸、第二汽缸、万向连轴付和铰链连轴付；铰链连轴付由铰链连 接的第一连轴座和第二连轴座组成，第一连轴座固定安装在电力机车底部、第 二连轴座固定安装在直角底板端部；万向连轴付与直角底板固定连接，第一汽 缸一端安装在电力机车底部，另一端与万向连轴付铰接；第""汽缸作直线运动推动直角底板以铰链连轴付为回转中心作回转运动。齿轮旋转臂一端装有集电 机构，齿轮旋转臂与集电机构间绝缘，齿轮旋转臂另一端具有齿轮和回转轴， 回转轴固定安装在直角底板的侧壁上，齿条设置在直角底板的侧壁上、并与直 角底板滑动连接，齿轮和齿条啮合，第二汽缸固定安装在直角底板上，第二汽 缸的伸縮端与齿条端部固定连接。第二汽缸伸縮推动齿条作直线推动，齿条推 动齿轮转动，带动齿轮旋转臂以回转轴为回转中心作旋转运动，该齿轮齿条运 动付可将第二汽缸通过齿条的直线运动转变为旋转运动。
为使集电机构在电力机车运行时能可靠地与金属导电轨接触，同时在电力 机车不需要供电时集电机构能与金属导电缆可靠地完全脱开；所述的驱使集电 机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括底板、带旋转臂的偏心凸 轮、复位弹簧、第一汽缸、第二汽缸、万向连轴付和铰链连轴付；铰链连轴付 由铰链连接的第一连轴座和第二连轴座组成，第一连轴座固定安装在机车底部、 第二连轴座固定安装在底板端部；万向连轴付与底板固定连接，第一汽缸一端 安装在电力机车底部，另一端与万向连轴付铰接；第一汽缸作直线运动推动底 板以铰链连轴付为回转中心作回转运动。第二汽缸固定安装在底板上，带旋转 臂的偏心凸轮的凸轮轴与底板固定连接，带旋转臂的偏心凸轮的旋转臂端部装 有集电机构，旋转臂与集电机构间绝缘，带旋转臂的偏心凸轮在大致与旋转臂 垂直的部位具有曲臂，复位弹簧一端与底板固定连接、另一端与曲臂端部固定 连接，第二汽缸的伸縮端与曲臂连接。第二汽缸伸縮推动偏心凸轮以凸轮轴的 中心为回转中心作偏心回转运动。
为保护运动机构，所述的驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运 动机构还具有防护罩。
本发明的有益效果是，本发明的城市轨道电力机车的专用地基及其全程连续授电系统，以较低的成本、安全可靠的方法实现城市轨道电力机车全程连续 直接授电；同时解决了现有的城市轨道电力机车的授电方式存在的架空方式受 环境安全限制、地面敷设方式受行人安全限制等的缺陷。
图1是本发明的城市轨道电力机车的专用地基及其全程连续授电系统的最 佳实施例的结构示意图。
图2是本发明中的专用地基的结构示意图。
图3是本发明中的辅助设施的结构示意图。
图4是本发明中的专用地基的立体结构示意图。
图5是本发明中的集电装置的第一实施例的结构示意图。
图6是本发明中的集电装置的第二实施例的结构示意图。
图中l.地基主体，2.地基辅设，3.路轨吸震板，4.地基辅设托板，5. 地基主体辅沟盖板，6.地基辅设支撑，7.路轨，8.金属导电轨，9.绝缘罩， 10.集电装置通道，11.集电件，12.直角底板，13.齿轮旋转臂，14.齿条， 15.回转轴，16.第二汽缸，17.万向连轴付，18.铰链连轴付，19.防护罩，20. 底板，2L带旋转臂的偏心凸轮，22.复位弹簧。
具体实施例方式
如图1所示的本发明的城市轨道电力机车的全程连续授电系统的最佳实施 例，包括专用地基、地下输电装置和集电装置。
如图2、图4所示，专用地基是主要承重部分，本发明中的专用地基包括 地基主体l、地基辅设2和辅助设施，专用地基为中空结构，其由地基左侧壁l-l、地基右侧壁l-2、地基底l-3和自地基左侧壁顶端向右水平延伸的
地基上壁l-4组成；其中，地基底l-3为自左到右向下倾斜的斜面；地基主体 1具有与检修用的地基主体辅沟，地基主体1下部开设有排污口 1-5，排污
口 1-5与道路旁排污管道连接。地基主体1和地基辅设2基本采用钢筋水 泥现场浇注或预制而成。为考虑底下设施安装、检修等需要，地基辅设2
沿机车运行方向釆用分段形式，必要时可用吊车吊起进行底下设施作业。
如图3、图4所示，辅助设施包括路轨吸震板3、地基辅设托板4、地基 主体辅沟盖板5和地基辅设支撑6，路轨吸震板3由吸震材料制成，以减轻电力 机车运行时的震动。地基辅设托板4用以支撑地基辅设2，地基辅设托板4采 用高强度材料制作，其结构与地基辅设2相应，可随地基辅设2—起被吊 车吊起。地基主体辅沟盖板5盖在地基主体1的辅沟的顶面，需排污清洁或 对地下输电装置进行检修时，打开地基主体辅沟盖板5即可进入地基主体1 的内部，其材料和尺寸由现场和承重要求定。地基辅设支撑6用以支撑地基 辅设2和地基辅设托板4，地基辅设支撑6由高强度钢筋水泥混合预制而成， 在地基主体1内腔沿运行方向按一定距离一字形分布并通过地基主体1承 重相应的负荷。
如图1、图4所示，二根路轨7通过二个路轨吸震板3分别安置在地基主 体1和地基辅设2上，以供电力机车运行。地下输电装置安装于地基主体1 的内腔，地下输电装置包括全程连续铺设、并与地面输电系统连接的金属导电 轨8和用于使金属导电轨8与地面一切设施绝缘的绝缘罩9。绝缘罩9为采用高 强度和高绝缘性能制作的直角型材，它牢固地安置在地基主体l内腔，用以安 装金属导电轨8用。在电力机车的路轨2间的专用地基表面开设有与内腔相通 的集电装置通道10。集电装置是一个专门的装置，直接固定装在电力机车的正下方，随机车而 动。为保证供电的连续和稳定性及跨越交叉道口，每台电力机车可安装二套该 装置。
集电装置安装在电力机车的下方，集电装置包括集电机构和驱使集电机构 运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构。
如图5所示本发明中的集电装置的第一实施例，集电机构包括软电缆、金 属或其他导电材料制作的集电件(含集电靴)11，集电靴与软电缆电连接，集
电靴与金属导电轨8接触。
驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括直角底板 12、齿轮旋转臂13、齿条14、第一汽缸、第二汽缸16、万向连轴付17和铰链 连轴付18;铰链连轴付18由铰链连接的第一连轴座和第二连轴座组成，第一连 轴座固定安装在电力机车底部、第二连轴座固定安装在直角底板12的端部；万 向连轴付17与直角底板固定连接，第一汽缸的一端安装在电力机车的底部，另 一端与万向连轴付17铰接；齿轮旋转臂13—端装有集电件11，齿轮旋转臂13 与集电件11间绝缘，齿轮旋转臂13的另一端具有齿轮和回转轴15，回转轴15 固定安装在直角底板12的侧壁上，齿轮套装在回转轴15上，齿条14设置在直 角底板12的底壁上、并与直角底板12滑动连接，齿轮和齿条14啮合，第二汽 缸16固定安装在直角底板12上，第二汽缸16的伸縮端与齿条14的端部固定 连接。
工作时，集电件11与金属导电轨8接触，电能由金属导电轨8输出，通过 集电件11、软电缆进入电力机车内。齿轮旋转臂13与集电件11间绝缘。齿轮 旋转臂13—端装有集电件11，集电件11与金属导电轨8接触，齿轮旋转臂13 的另一端的齿轮通过回转轴安装在直角底板的侧壁上，与对应的齿条14组成运动副，当齿条14由连接的第二汽缸16推动作直线运动时，齿轮旋转臂13作90 度旋转运动，以使装在上面的集电件11与金属导电轨8接触或脱离。万向连轴 付17与固定在电力机车底部的第一汽缸连接。铰链连轴付18装在电力机车的 底部，由第一汽缸通过万向连轴付17推动集电装置绕铰链连轴付18作旋转运 动。使得集电装置在电力机车运行方向垂直面内作旋转运动。第一汽缸的伸縮 使得集电装置呈水平状态或垂直状态。驱使集电机构运行至与金属导电轨接触 或脱开的运动机构还装有防护罩19，防护罩19与直角底板12卡合连接，对运 动机构起防护作用。
如图6所示本发明中的集电装置的第二实施例，集电机构包括软电缆、金 属或其他导电材料制作的集电件ll，集电靴与软电缆电连接，电力机车运行时， 集电件ll与金属导电轨8接触。
驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括底板20、带 旋转臂的偏心凸轮21、复位弹簧22、第一汽缸、第二汽缸16、万向连轴付17 和铰链连轴付18;铰链连轴付18由铰链连接的第一连轴座和第二连轴座组成， 第一连轴座固定安装在电力机车底部、第二连轴座固定安装在底板20端部；万 向连轴付17与底板20固定连接，第一汽缸一端安装在电力机车的底部，另一 端与万向连轴付17铰接；第二汽缸16固定安装在底板20上，带旋转臂的偏心 凸轮21的凸轮轴21-1与底板20固定连接，带旋转臂的偏心凸轮21的旋转臂 21-2的端部装有集电件11，旋转臂21-2与集电件11间绝缘，带旋转臂的偏心 凸轮21在大致与旋转臂21-2垂直的部位具有曲臂21-3，复位弹簧22 —端与底 板20固定连接、另一端与曲臂21-3的端部固定连接，第二汽缸16的伸縮端与 曲臂21-3接触。
电力机车运行时，第二汽缸16的活动端伸出推动曲臂21-3，带动带旋转臂的偏心凸轮21绕凸轮轴21-1的中心线作卯度旋转运动，以使装在旋转臂21-2 上面的集电件11与金属导电轨8接触；当电力机车不需供电时，第二汽缸16 的活动端回縮，带旋转臂的偏心凸轮21在复位弹簧22的弹簧力作用下复位。 万向连轴付17与固定在机车底部的第一汽缸连接。铰链连轴付18装在机车底 部，由第一汽缸通过万向连轴付17推动集电装置绕铰链连轴付18作旋转运动。 使得集电装置在电力机车运行方向垂直面内作旋转运动。第一汽缸的伸縮使得 集电装置呈水平状态或垂直状态。驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱 开的运动机构还装有防护罩19，防护罩19与底板20卡合，对运动机构起防护 作用。
权利要求
1. 一种城市轨道电力机车的专用地基，其特征是包括地基主体、地基辅设和辅助设施，所述的地基主体由地基左侧壁、地基右侧壁、地基底和自地基左侧壁顶端向右水平延伸的地基上壁组成，地基辅设上表面与地基上壁的上表面在一直线上，地基辅设的左侧面与地基上壁的侧面之间留有集电装置通道，地基辅设与地基右侧壁之间留有检修用的地基主体辅沟，地基右侧壁底部开设有排污口，排污口与道路旁排污管道连接；辅助设施包括路轨吸震板、用以承托地基辅设的地基辅设托板、盖在地基主体辅沟顶面的地基主体辅沟盖板和设置在地基底与地基辅设托板间用以支撑地基辅设与地基辅设托板的地基辅设支撑；城市轨道电力机车的二根路轨分别通过路轨吸震板安置在地基上壁和地基辅设上。
2. 根据权利要求1所述的城市轨道电力机车的专用地基，其特征是所述的地基底为自左到右向下倾斜的斜面。
3. 根据权利要求1所述的城市轨道电力机车的专用地基，其特征是所述的地基辅设支撑由高强度钢筋水泥混合预制而成，并在地基主体内腔沿运行 方向单行间隔分布。
4. 一种采用如权利要求1 3任一项所述的城市轨道电力机车的专用地基的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征是包括专用地基、装于专 用地基内的地下输电装置和安装在电力机车的下方的集电装置；地下输电装置包括全程连续铺设、并与地面输电系统连接的金属导电轨和用于使金属导电轨 与地面一切设施绝缘的绝缘罩，绝缘罩固定安装在专用地基的地基上壁的下表面上，绝缘罩上具有供集电装置伸入的开口或有至少一面是敞开的；城市轨道 电力机车运行时，集电装置由集电装置通道伸入专用地基内腔；集电装置包括集电机构和驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构，集电机 构与运动机构绝缘，集电机构包括集电件和软电缆，集电件与软电缆连接并通 过软电缆与电力机车内的用电设备电连接。
5. 根据权利要求4所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征是所述的集电装置每台电力机车上装有两套，两套集电装置互为备用。
6. 根据权利要求4所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征是所述的绝缘罩为绝缘材料制作的直角型材，直角型材的直角部与专用地基 的左上角固定贴合，金属导电轨安装在直角型材的上壁的下方。
7.根据权利要求4所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征是 所述的驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括直角底 板、齿轮旋转臂、齿条、第一汽缸、第二汽缸、万向连轴付和铰链连轴付；铰 链连轴付由铰链连接的第一连轴座和第二连轴座组成，第一连轴座固定安装在 电力机车底部、第二连轴座固定安装在直角底板的端部；万向连轴付与直角底 板固定连接，第一汽缸一端安装在电力机车底部，另一端与万向连轴付铰接； 齿轮旋转臂一端装有集电机构，齿轮旋转臂与集电机构间绝缘，齿轮旋转臂另 一端具有齿轮和回转轴，回转轴固定安装在直角底板的侧壁上，齿轮套装在回 转轴上，齿条设置在直角底板的侧壁上、并与直角底板滑动连接，齿轮和齿条 啮合，第二汽缸固定安装在直角底板上，第二汽缸的伸縮端与齿条端部固定连 接。
8.根据权利要求4所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征 是所述的驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构包括底板、 带旋转臂的偏心凸轮、复位弹簧、第一汽缸、第二汽缸、万向连轴付和铰链连 轴付；铰链连轴付由铰链连接的第一连轴座和第二连轴座组成，第一连轴座固定安装在机车底部、第二连轴座固定安装在底板端部；万向连轴付与底板固定 连接，第一汽缸一端安装在电力机车底部，另一端与万向连轴付铰接；第二汽 缸固定安装在底板上，带旋转臂的偏心凸轮的凸轮轴与底板固定连接，带旋转 臂的偏心凸轮的旋转臂端部装有集电机构，旋转臂与集电机构间绝缘，带旋转 臂的偏心凸轮在大致与旋转臂垂直的部位具有曲臂，复位弹簧一端与底板固定 连接、另一端与曲臂端部固定连接，第二汽缸的伸縮端与曲臂连接。
9. 根据权利要求7所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征 是所述的驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构还具有防 护罩。
10. 根据权利要求8所述的城市轨道电力机车的全程连续授电系统，其特征 是所述的驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构还具有防 护罩。
全文摘要
本发明涉及地面城市轨道电力机车授电装置技术领域，特别是一种城市轨道电力机车的专用地基及其地面浅层全程连续授电系统；包括中空结构的专用地基、装于专用地基内腔的地下输电装置和集电装置，在电力机车的路轨间的专用地基表面开设有与内腔相通的集电装置通道；地下输电装置包括金属导电轨和绝缘罩；集电装置安装在电力机车的下方，集电装置包括集电机构和驱使集电机构运行至与金属导电轨接触或脱开的运动机构，集电机构与运动机构绝缘，集电机构具有软电缆，软电缆通入电力机车内接电力机车的用电设备。本发明开创了一种地面城市轨道电力机车新的授电方式、途径。比之架空接触网受电更安全、更可靠、适应性更广泛。
文档编号E01B2/00GK101509215SQ20091003029
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者关湘亭, 原 周 申请人:周 原;关湘亭