电气车辆的地面供电系统

技术领域

本公开涉及电气车辆供电技术领域，尤其涉及一种电气车辆的地面供电系统。

背景技术

地面供电技术是现代有轨电车无接触网供电的一种供电技术，车辆受流器与地面供电装置采用接触或非接触方式实现地面为车辆设备供电或储能装置充电。地面接触供电有法国APS系统和意大利Tramwave系统，供电模块设置于路面地基中，由于其结构的特殊性，使得路面施工成本很高。地面非接触供电采用电磁感应原理，供电效率不高，电磁波对周围环境会产生电磁污染。

意大利Tramwave非轨道回流地面供电系统，采用弹性触点供电开关结构，通过弹性带的磁力重力作用实现地面输电和断电，触点数量多，供电电流小(额定200A)，电气寿命低，受车辆容性电流影响易造成触点粘连。并且，供电模块表面与地面平齐的负极钢板与正极钢板距离较近，如果模块表面存在金属异物，就会造成电路短路，导致供电系统跳闸，影响正常营运。供电模块通过紧固块、固定底槽和螺纹紧固件固定于水泥地基中，这种固定方式造成模块的安装和拆卸费时费力。Tramwave地面供电系统的投资成本约为(1 500～2000)万元/km。

现有技术提供了一种电车地面供电系统(CN 107776439 A)，包括正极电缆、安全负极电缆、供电模块、正极钢板和负极钢板，正极电缆和安全负极电缆由直流供电柜引出并埋在地下，正极电缆和安全负极电缆通过插接盒与供电模块电连接，供电模块设置于路面地基中；供电模块包括模块基座、设置于模块基座内的正极导电板、负极导电板和C型导电板、以及连续延伸并穿过模块基座的弹性带，弹性带上表面设置有弹性铜片；负极钢板为电车的轨道，电车的负极集电靴与电车轨道相接触，电车的正极集电靴与设置于地面的正极钢板相接触，正极钢板与正极导电板电连接，回流电流从负极集电靴经轨道回到直流供电柜。该发明采用轨道回流，减少系统零部件，系统简单，容易安装和维修，有效降低了成本。该发明是对意大利Tramwave非轨道回流地面供电系统进行了优化，供电模块仅设置正极钢板，负极钢板为电车的轨道，采用轨道回流方案避免了Tramwave供电系统模块表面正负极短路，但是该方案以走行轨作为回流导体，为防止直流供电系统产生的杂散电流，需要对钢轨采取绝缘防护措施，以减少对轨道交通内部和外部相关系统产生负面影响。

法国APS系统在两条走行轨中间埋设第三轨，第三轨按照8m供电段+3m绝缘段“间隔式”铺设，电能通过车辆受电靴传送到列车上。接触轨每22m由DC 750V一个直流分段供电，只有当车辆通过时，由无线电控制的开关才使接触轨通电。安装在车底2个转向架的集电靴获得供电。车辆通过后，接触轨与走行轨相连，电压为零以保证行人的安全。沿线埋设大量分区接触轨旁设备，地面供电系统投资成本约为(4 000～5 000)万元/km，造价极高。

基于此，现有技术有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种电气车辆的地面供电系统，包括：地面供电模组，地面供电模组设置在两条钢轨之间，且包括地面供电正极模块和负极回流接触轨；受电靴，受电靴设置在电气车辆的底部，受电靴包括正极电刷和负极电刷；其中，正极电刷与地面供电正极模块滑动接触，负极电刷与负极回流接触轨滑动接触，以用于地面供电模组通过受电靴为电气车辆供电，负极回流接触轨接地，以使供电模组负极回流时产生的杂散电流限定在地面供电模组内，以避免杂散电流对枕木和钢轨产生电蚀损坏。

进一步地，还包括模块基座，模块基座安装钢轨枕木上，模块基座包括金属外壳和绝缘材料，地面供电正极模块设置在模块基座内且位于所述金属外壳与所述绝缘材料之间，金属外壳形成负极回流接触轨。

进一步地，地面供电正极模块包括正极钢板，正极钢板设置在地面供电正极模块的顶部，正极电刷可滑动地设置在正极钢板上。

进一步地，地面负极模块包括负极钢板，负极钢板设置在金属外壳的顶部，负极电刷可滑动地设置在负极钢板上。

进一步地，正极模块上包覆有第一绝缘材料。

进一步地，还包括绝缘体，绝缘体设置在正极钢板和负极钢板之间以用于对正极钢板和负极钢板进行绝缘。

进一步地，包括排水槽，排水槽设置在模块基座的下方。

进一步地，正极模块内设置有多个电力电子器件开关。

进一步地，正极电刷和负极电刷之间设置有检测电路，检测电路为地面供电模块输出指令，以实现地面供电模块判断电气车辆到达或离开地面供电模块。

进一步地，地面供电正极模块上设置有正极接口和负极接口以用于分别连接地面供电系统的正极母线和负极电缆。

通过采用上述技术方案，本发明相比现有技术具有如下优点：通过负极模块，使地面供电系统对外部不产生杂散电流，保护铁路设施不受损坏；正极模块设置多个电力电子器件开关，可实现大电流供电，电气寿命长，保证供电安全；地面供电模组形成一体化组装结构，不需要额外紧固块等固定部件，节省材料和人工成本，模组安装效率高

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的地面供电模组与轨道、枕木位置关系图；

图2是本发明实施例公开的地面供电模组剖视图。

具体实施方式

应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。

本发明提供了一种电气车辆的地面供电系统，包括：地面供电模组，地面供电模组设置在两条钢轨之间，且包括地面供电正极模块和负极回流接触轨；受电靴，受电靴设置在电气车辆的底部，受电靴包括正极电刷和负极电刷；其中，正极电刷与地面供电正极模块滑动接触，负极电刷与负极回流接触轨滑动接触，以用于地面供电模组通过受电靴为电气车辆供电，负极回流接触轨接地，以使供电模组负极回流时产生的杂散电流限定在地面供电模组内，以避免杂散电流对枕木和钢轨产生电蚀损坏。

本发明的上述技术方案，通过通过负极模块，使地面供电系统对外部不产生杂散电流，保护铁路设施不受损坏。

在上述供电系统中，还包括模块基座，模块基座安装钢轨枕木上，模块基座包括金属外壳和绝缘体，地面供电正极模块设置在模块基座内且位于所述金属外壳与所述绝缘材料之间，金属外壳形成负极回流接触轨。

在上述供电系统中，地面供电正极模块包括正极钢板，正极钢板设置在地面供电正极模块的顶部，正极电刷可滑动地设置在正极钢板上。

在上述供电系统中，地面负极模块包括负极钢板，负极钢板设置在金属外壳的顶部，负极电刷可滑动地设置在负极钢板上。

在上述供电系统中，正极模块上包覆有第一绝缘材料。

在上述供电系统中，还包括绝缘体，绝缘体设置在正极钢板和负极钢板之间以用于对正极钢板和负极钢板进行绝缘。

在上述供电系统中，包括排水槽，排水槽设置在模块基座的下方。

在上述供电系统中，正极模块内设置有多个电力电子器件开关。

在上述供电系统中，正极电刷和负极电刷之间设置有检测电路，检测电路为地面供电模块输出指令，以实现地面供电模块判断电气车辆到达或离开地面供电模块。

在上述供电系统中，地面供电正极模块上设置有正极接口和负极接口以用于分别连接地面供电系统的正极母线和负极电缆。

下面通过实施例来对本发明的上述技术方案进行详细说明。

如图1-图2所示：

地面供电模组位于车辆两条钢轨中间，安放与水泥枕木之上。

地面供电模组由正极供电模块和含有负极回流接触轨的模块基座组成。

正极模块的电源输入与位于模块基座一侧的正极电力电力相连，正极模块的负极电缆位于基座另一侧并与供电模块负极回流线并联(等电位)。

正极模块外壳和模块基座内部采用绝缘材料，基座外壳采用金属材料，保证负极回流时杂散电流限定与模组之中，对枕木和钢轨无电蚀损坏。

正极模块上部两侧设置凸起结构，并沿着模块长度方向设置沟槽，将地面供电模组的正、负极分隔开，避免正负极短路。

车辆受电靴电刷与地面供电模组正负极接触，通过在受电靴正极电刷和负极电刷之间设置的检测电路，检测电路为地面供电模块输出指令，实现地面供电模块准确判断车辆到达或离开供电模块，从而供电或停电，保证安全供电。

正极模块内安装微机控制的N个电力电子器件开关(N≥2)，根据微机程序控制开关的闭合和断开。

模块下方设置排水通道，防止积水对供电电缆绝缘造成影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。