CZ38225U1 - Sestava pro automatické připojování tyčového sběrače pozemního vozidla k trolejovému drátu za jízdy - Google Patents

Description

Sestava pro automatické připojování tyčového sběrače pozemního vozidla k trolejovému drátu za jízdy

Oblast techniky

Navrhované technické řešení spadá do oblasti napájení vozidel silniční dopravy z vícepólového trakčního trolejového vedení, tj. vedení s více trolejovými dráty. Lze jej zařadit mezi konstrukční znaky tyčových sběračů, konkrétně mezi zařízení pro změnu horizontální a/nebo vertikální polohy sběrače.

Dosavadní stav techniky

K napájení vozidel silniční dopravy z trakčního trolejového vedení je nutno použít dvoupólové vedení, jelikož druhý pól není možno zajistit kovovými kolejnicemi, jako u kolejové dopravy. Navíc vozidla silniční dopravy vybočují z prostoru pod trolejemi. Na každý trolejový drát dvoupólového vedení je připojen jeden sběrač, zpravidla tyčový sběrač z pružného materiálu (např. kompozit s obsahem skelných vláken). Vozidlo je tak opařeno dvěma sběrači, pro každý pól jedním.

V současnosti se využívá napájení vozidel silniční dopravy z trakčního trolejového vedení v podstatě pouze u trolejbusů městské hromadné dopravy (zpravidla 600V stejnosměrných nebo 750V stejnosměrných (sběrače jsou certifikované na max. 1000V stejnosměrných)). Sběrače přitom bývají dimenzované na max. proud 400A až 600A, výjimečně 800A. Využívány jsou zejména trolejbusové tyčové sběrače, na jejichž konci je umístěna otočná (resp. kloubně připojená) botka zajišťující vedení sběrače po trolejovém drátu. Do botky se usazuje výměnný kluzák tvořený slitinou na bázi grafitu. Přítlak sběračů na trolejový drát je zajišťován většinou pružinami umístěnými na točně každého sběrače umístěného na střeše vozidla. Přítlačná síla botky k trolejovému drátu se pohybuje cca v rozmezí 80 až 130 N dle typu sběrače a úhlu vztyčení tyče s botkou.

Stahování sběračů na střechu trolejbusu nebo k výměně kluzáku atp. se provádí buď manuálně tahem za lanka vedoucí ze zádě vozidla, nebo automaticky, např. písty nebo měchy tlačícími proti tahu pružin. Přikotvení sběrače na střechu trolejbusu se provádí zpravidla zajištěním tyčí do háků na střeše vozidla proti vystřelení tyčí vzhůru.

Sběrače, resp. jejich botky, jsou nasazovány na trolejové dráty převážně pouze manuálně. Automatické nasazování je možno pouze v místech, kde jsou na trolejích osazeny stříšky pro navedení botek sběračů na trolejové dráty, a to pouze u stojícího trolejbusu a pouze z vozidel, jejichž sběrače jsou k tomu uzpůsobeny. Je nutné zastavení trolejbusu na přesně dané pozici, aby se podařilo automatické nasazení sběračů, nesmí být vítr atp.

Tyčové sběrače s botkou jsou dnes vyráběny pro max. rychlost vozidla 70 až 75 km/h, některé pak až pro max. rychlost 90 km/h. Předpokladem pro správnou funkci v rychlosti 75 až 90 km/h - bez výpomoci zde navržených akčních členů způsobilých měnit polohu sběrače - jsou částečně kompenzované (řetězovkové) troleje.

V dokumentu DE 102014111262 je popsán systém pro změnu výšky sběrače elektricky poháněného vozidla. Sběrač je k vozidlu připojen otočným čepem. Změna výšky sběrače je řešena táhlem, které je jedním svým koncem připevněné ke sběrači a druhým svým koncem k vozidlu. Táhlo obsahuje závitovou tyč a elektromotor, jejich otáčením dochází ke změně délky táhla a tím ke změně úhlu (a tedy i výšky) sběrače vůči vozidlu.

- 1 CZ 38225 U1

V dokumentu CZ 299211 je popsáno zařízení pro sklápění tyčí trolejbusového sběrače, kde je tyč kloubně připojena k rámu. Mezi tyčí a rámem je uspořádán tlakový válec a zdvihací pružina.

V dokumentu CZ 304408 je popsáno zařízení pro sklápění tyčí trolejbusového sběrače, kde je tyč kloubně připojena k samostatné točně. Každá tyč je opatřena zdvihací pružinou a pákovím s tlakovým měchem.

V dokumentu DE 102019130349 je popsán systém pro automatické připojení a odpojení sběrače elektricky poháněného vozidla. Systém obsahuje senzory pro zjištění polohy vozidla a/nebo trolejového vedení a tyčové sběrače pohyblivě upevněné ke střeše elektrického vozidla, např. trolejbusu. Pohyb sběrače (zvýšení, snížení nebo otočení) je řízen akčními členy. Akční členy jsou s výhodou provedeny jako pneumatické válce se systémem pružin nebo jako hydraulicky nebo elektromotorem řízené členy. Akční členy jsou uspořádané v místě připojení sběračů k vozidlu (tj. na točně sběrače) a z podstaty jejich typu je zřejmé, že jsou propojené se sběračem i s vozidlem (resp. s točnou sběrače).

V dokumentu DE 102010053528 je popsán systém pro automatické připojení a odpojení trolejového vedení u jedoucího elektrického vozidla. Systém obsahuje sběrače opatřené tlačnými pružinami pro zdvižení sběrače k trolejovému vedení. Pro snížení sběrače slouží elektromotory s lany umístěné na střeše vozidla pod sběračem. Na střeše jsou umístěny kamery, na základně jejichž signálu je sběrač z trolejového vedení stažen elektromotory s lany.

Nevýhodou popsaných řešení je zejména jejich pomalá reakce na nutnost náhlé změny pozice sběrače, resp. jeho volného konce s botkou. To je dáno jednak druhem akčního členu, který změnu pozice provádí, jednak místem ukotvení akčního členu ke sběrači max. ve spodní polovině jeho délky. Díky tomu dochází k nežádoucímu pružení sběrače při aktivaci akčního členu a trvá dlouhou dobu, než je volný konec sběrače spolehlivě nastaven na požadované místo pro připojení k trolejovému drátu.

Elektrifikace zejména nákladní silniční dopravy je velká výzva současnosti kvůli nutnosti úspory emisí CO2, ale též eliminace prachových a dalších částic ze vznětových motorů. Na rozdíl od osobních automobilů jsou zde potřeba podstatně větší kapacity baterií (kvůli vyšší spotřebě kamionů a delších nájezdech mezi pauzami na přestávky, popř. na spaní). Takto velké baterie jsou nepřijatelně drahé a kvůli konkurenci osobních elektrických automobilů zřejmě ještě dlouho drahé budou.

V posledních letech se v Evropě i v USA testuje napájení částečně elektrifikované (tzn. hybridní) kamionové silniční dopravy z dvojpólového trolejového vedení pomocí dvojice sběračů (typu lyra nebo pantograf s ližinami) umístěnými na střeše tahače. Sběrače jsou automaticky vysunovány a uvedeny do kontaktu s trolejovými dráty, pokud je tahač, resp. sběrač v oblasti pod trolejí. Sběrače jsou automaticky sklápěny na střechu vozidla, pokud tahač vybočí, např. při změně jízdního pruhu, popř. pokud trolej končí. Pohon tahače se pak automaticky změní na spalovací motor, případně je elektřina čerpána z baterie. Poloha trolejových drátů je detekována automaticky pomocí kombinace různých druhů senzorů.

Trolejové vedení je řetězovkové kompenzované, tj. s přibližně stálou výškou trolejového drátu nad vozovkou (což platí pro oba trolejové dráty). Systém je podobný trolejovému vedení na železnici, ovšem s dvěma trolejovými dráty. Trolejové vedení musí být nad jízdními pruhy, cca v jejich středu. Trolejové vedení je značně finančně nákladné a není kompatibilní se stávajícími systémy dvojpólového vedení pro trolejbusy (zejm. není kompatibilní samotný trolejový drát a jeho úchyty), tj. ve městech nelze využít stávajících trolejí pro trolejbusy. Systém je popsaný např. v dokumentu WO 2021063558.

- 2 CZ 38225 U1

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je konstrukce sestavy pro automatické připojování tyčového sběrače pozemního vozidla k trolejovému drátu za jízdy. Sestava je též využitelná pro připojení tyčového sběrače u stojícího vozidla. Sestava obsahuje nejméně jeden senzor pro kontinuální zjišťování polohy trolejového drátu vůči vozidlu a/nebo polohy volného konce tyčového sběrače vůči trolejovému drátu. Volný konec tyčového sběrače je odlehlý od vozidla a je opatřen botkou pro připojení k trolejovému drátu.

Sestava dále obsahuje nejméně jeden akční člen pro změnu polohy volného konce tyčového sběrače v prostoru kolem vozidla. Akční člen je uspořádán pouze na tyčovém sběrači bez přímého mechanického propojení s vozidlem a je uzpůsoben pro vyvolání reakční síly s využitím vzduchu. Pojem „bez přímého mechanického propojení s vozidlem“ znamená, že akční člen není mechanicky rozepřen (popř. tažen lanem) mezi tyčovým sběračem a vozidlem a taktéž že akční člen není mechanicky rozepřen mezi tyčovým sběračem a točnou sběrače. Akční člen měnící polohu tyčového sběrače tak nepůsobí silou vůči vozidlu či vůči točně ale pouze vůči okolnímu vzduchu.

Akční člen je uzpůsoben pro vyvolání reakční síly s využitím tlakového vzduchu (reaktivní pohon) a/nebo s využitím okolního vzduchu. Je zřejmé, že akční člen pro změnu polohy volného konce tyčového sběrače by měl být situován co nejblíže konci tyčového sběrače. Je výhodné, jestliže je akční člen situován v těsné blízkosti botky. Toto umístění je zejména v poslední sedmině délky tyčového sběrače u volného konce sběrače. Díky tomu je dosaženo nejdelší možné páky od místa uchycení tyčového sběrače na vozidle či točně a tím nejvyšší možné efektivity akčního členu. To přináší nejrychlejší a nejpřesnější změnu polohy botky.

V závislosti na konkrétním provedení může být akční člen pro vyvolání reakční síly s využitím okolního vzduchu vrtulka s elektromotorem. Vrtulky jsou s malým průměrem ve vysokootáčkovém provedení s maximální obvodovou rychlostí několikanásobně větší, než je maximální rychlost vozidla. Vrtulky poháněné elektromotory jsou podobné těm používaným např. v létajících dronech. Vrtulka vyvolává sílu během rotace působením proti vzduchu v okolí tyčového sběrače. Tato síla je způsobilá provést změnu polohy volného konce tyčového sběrače.

V jiném provedení může být akční člen pro vyvolání reakční síly s využitím tlakového vzduchu vzduchová tryska. Vzduchová tryska je propojená s ovládacím ventilem propojeným tlakovým vedením se zdrojem tlakového vzduchu. Tlakové vedení může být alespoň částečně tvořené dutým tyčovým sběračem, takže vně vozidla není nutné použít velké množství tlakových hadic. Reakční síla vzduchu unikajícího z trysky je způsobilá provést změnu polohy volného konce tyčového sběrače.

Akční členy slouží pro rychlou navigaci botky tyčového sběrače při připojování na trolejový drát, ale též pro rychlé a bezpečné prvotní odpojení (stáhnutí) sběrače od trolejového drátu. Po prvotním odpojení botky od trolejového drátu následně stáhne sběrač na střechu vozidla některý ze stávajících systémů (např. písty působící proti pružinám v místě ukotvení sběrače ke střeše vozidla, lanka s navijáky na zádi vozidla apod.). V případě neúspěšného navedení botky na trolejový drát zajistí senzory a akční členy okamžité zamezení průniku volného konce sběrače nad úroveň trolejí, aby se zabránilo poškození trolejí, či samotného tyčového sběrače s botkou. Akční členy zároveň mohou zlepšovat přítlak sběrače k trolejovému drátu či stabilitu botky jedoucí po trolejovém drátu v krajních situacích, např. při prudké akceleraci vozidla, případně při velkém vybočení vozidla, v prudkých obloucích trolejového drátu při vysoké rychlosti jízdy atp. Díky tomu je možno tyčové sběrače vyrábět lehčí nebo kratší (i pro dodávková vozidla).

Sestava dále obsahuje nejméně jednu řídicí jednotku propojenou s řečeným nejméně jedním senzorem a nejméně jedním akčním členem, a to za účelem řízení tohoto nejméně jednoho akčního

- 3 CZ 38225 U1 členu na základě dat z tohoto nejméně jednoho senzoru. Díky aktuálně dostupné kvalitě řídící techniky, senzorů a akčních členů je navigace botky na trolejový drát nejen rychlá, ale i přesná.

Jestliže je užita vrtulka s možností obousměrné rotace, může postačit jediný akční člen, který je způsobilý vyvolat pohyb tyčového sběrače jedním či druhým směrem podél jediné osy. Takový jediný akční člen může být kombinován s lanky vedoucími z navijáků ze zádě vozidla či jinými systémy pro zvýšení / snížení výšky botky dle stavu techniky. Dále lze uvažovat servomotorem ovladatelný deflektor uspořádaný v proudu vzduchu z akčního členu. Změnou jeho orientace lze dosáhnout změny vektoru síly vyvolané akčním členem.

V ostatních případech je zpravidla nutné použít více akčních členů v rámci jednoho tyčového sběrače, takže je možné dosáhnout změny polohy volného konce tyčového sběrače do požadované polohy ve dvou osách. Tyčový sběrač může být opatřen nejméně dvěma akčními členy uspořádanými pro vyvolání vzájemně odlišných vektorů síly. Jeden vektor síly například může být orientován horizontálně a druhý vertikálně nebo dva vektory mohou mít opačný směr podél společné osy apod. To je zejména využitelné pro přesnější a rychlejší řízení pohybu tyčového sběrače pomocí akčních členů. Jestliže je akční člen vrtulka s elektromotorem, lze použít více vrtulek s nerovnoběžnou osou rotace. Jestliže je akční člen vzduchová tryska, lze použít více trysek s nerovnoběžnou osou jejich vyústění.

Tyčový sběrač může být opatřen nejméně dvěma akčními členy uspořádanými v různých místech jeho délky. Kromě nejméně jednoho akčního členu u konce tyčového sběrače může být další nejméně jeden akční člen přibližně v polovině délky tyčového sběrače přilehlé k volnému konci tyčového sběrače. Zde aktivně zamezuje průhybu nebo kmitání tyčového sběrače v rámci jeho délky, když působí proti směru výkmitu, a napomáhá rychlé navigaci botky na trolejový drát. I v tomto provedení může být výhodné použít více akčních členů uzpůsobených pro vyvolání vzájemně odlišného vektoru síly. Pro přesnější činnost tohoto akčního členu je výhodné, jestliže je sestava dále opatřena nejméně jedním senzorem pro sledování polohy střední části tyčového sběrače. To lze snadno provést, jestliže je senzor uzpůsoben pro sledování polohy akčního členu uspořádaného na střední části tyčového sběrače, resp. v polovině délky tyčového sběrače.

Sestava může s výhodou obsahovat nejméně jeden senzor pro sledování polohy trolejového drátu a/nebo příčných prvků trolejového vedení jako jsou nosná lana či výložníky, s dosahem senzoru alespoň v dosahu volného konce tyčového sběrače. Tyto nebo jiné senzory jsou určeny též pro sledování polohy volného konce tyčového sběrače vůči vozidlu. Účelem tohoto senzoru je nejen sledovat trolejový drát, ale též dále snížit riziko případné kolize sběrače s objekty nad vozidlem. Jestliže je tímto nebo jinými senzory detekován potenciálně kolizní objekt v dosahu volného konce tyčového sběrače (tedy v prostoru mezi ukotvením tyčového sběrače a jeho volným koncem), akční člen provede na pokyn řídicí jednotky změnu polohy tyčového sběrače. V některých obtížnějších konfiguracích trolejí může být řídicí jednotkou povoleno automaticky nasadit botku na trolejový drát pouze v oblasti mezi příčnými prvky trolejového drátu (např. při větších rychlostech či v obloucích trolejí či při značně rozkmitaném trolejovém vedení) nebo může být řídicí jednotkou nasazení botky na trolejový drát zcela zakázáno.

Nejméně jeden senzor může být s výhodou uzpůsoben pro sledování polohy trolejového drátu a/nebo příčných prvků trolejového drátu nad čelem vozidla a/nebo před vozidlem. To je využitelné zejména pro stanovení vhodného okamžiku pro přiblížení tyčového sběrače do polohy pro připojení k trolejovému drátu. Jestliže je senzorem detekován blížící se ohyb na trolejovém drátu v místě jeho závěsu, řídicí jednotka může se zdvihnutím tyčového sběrače vyčkat až na přímý úsek. Pro přesnější sledování polohy trolejového drátu před vozidlem za vyšších rychlostí či u častých oblouků trolejí může být zapotřebí troleje vybavit po určité vzdálenosti odrazovými prvky. Odrazové prvky napomůžou přesnější detekci polohy trolejového drátu senzory na vozidle i na větší vzdálenost před vozidlem. Odrazové prvky mohou být integrovány do závěsů trolejového drátu.

- 4 CZ 38225 U1

Je výhodné, pokud je nejméně jeden senzor uspořádán v těsné blízkosti volného konce tyčového sběrače. Tento senzor je využitelný zejména pro potvrzení správné polohy konce tyčového sběrače nutné pro finální připojení botky k trolejovému drátu. Tento senzor lze využít pro potvrzení, že se volný konec tyčového sběrače s botkou nachází těsně pod výškovou úrovní trolejového drátu. Senzor je zejména využitelný k okamžité a přesné detekci vzájemné pozice volného konce tyčového sběrače a trolejového drátu. Jeho úloha je důležitá pro zvýšení spolehlivosti a přesnosti měření výšky trolejového drátu a výšky botky jinými senzory, pokud by botka tyčového sběrače při nasazování měla minout trolejový drát. V takovém případě je nutné velmi rychlé snížení tyčového sběrače pod úroveň trolejového vedení, aby nedošlo ke kolizi s příčným prvkem trolejového vedení. Toto snížení je velmi rychle proveditelné akčním členem.

Nad rámec popsaných senzorů může sestava obsahovat nejméně jeden senzor pro kontinuální detekci překážek v dosahu tyčového sběrače a/nebo v dosahu příslušenství tyčového sběrače. Příslušenstvím tyčového sběrače jsou například lana ze zádě vozidla, která slouží k úplnému stažení sběračů na střechu vozidla. Takový senzor může být uzpůsoben pro sledování prostoru po straně vozidla. Díky tomu a díky dalším senzorům a díky vlastnostem tyčových sběračů je možné troleje vést ve větší vzdálenosti od jízdního pruhu (např. na kraji odstavného pruhu, kde bude instalace trolejového vedení jednodušší a levnější) aniž by došlo ke kontaktu tyčových sběračů či jejich příslušenství s případným odstaveným vysokým vozidlem v odstavném pruhu. Tento senzor spolu s dalšími senzory pak zajistí včasné odpojení botek tyčových sběračů od trolejí a stažení tyčových sběračů na střechu vozidla.

Sestava dále může obsahovat přijímač signálu pro kontinuální stanovování zeměpisných souřadnic vozidla pro stanovování jeho polohy v mapě alespoň dočasně uložené v řídicí jednotce sytému. Zejména se může jednat o signál GPS nebo Galileo. Znalost zeměpisných souřadnic společně s mapou trolejových vedení napomůže sestavě stanovit moment, kdy je nebo není vhodné připojit sběrač k trolejovému vedení. Tato data mohou sestavu s předstihem připravit na nutnost stažení sběrače nebo na nevhodnost jeho připojení v případě že se sběrač aktuálně nachází ve stažené poloze. To může nastat v případě, kde se vozidlo nachází před komplikovaným úsekem trolejí (např. ve složitých dopravních uzlech s kříženími trolejových vedení, kde je nutno významně snížit rychlost vozidla, pokud by bylo připojeno k trolejím atp.).

Dále může být výhodné, pokud je sestava opatřena jedním nebo více z těchto senzorů: senzor rychlosti vozidla, senzor zrychlení vozidla, senzor pro stanovení absolutního směru jízdy vozidla, senzor pro měření relativní rychlosti a/nebo směru větru vůči vozidlu, senzor pro měření náklonu vozidla a/nebo náklonu tyčového sběrače (např. gyroskop), senzor pro měření úhlu vybočení tyčového sběrače do strany vozidla. Všechny senzory sestavy jsou propojené s řídicí jednotkou sestavy. Uvedené typy senzorů s uvedenou funkcí jsou známé ze současného stavu techniky. Řídicí jednotka též snímá data z řídicího systému vozidla jako např. úhel natočení volantu, akcelerace či brždění vozidla, ukazatele změny směru jízdy vozidla, pokyny řidiče k připojení či odpojení sběračů atp.

Sestava je s výhodou uzpůsobena pro současné ovládání připojení dvou tyčových sběračů dvěma sadami akčních členů k dvoupólovému trolejovému vedení o dvou trolejových drátech. To znamená, že každý tyčový sběrač může být ovládán nezávisle na tom druhém. Každý tyčový sběrač může mít vlastní nejméně jeden senzor a nejméně jeden akční člen. Je vhodné, jestliže řídicí jednotka je společná pro oba tyčové sběrače.

Popsaná sestava umožňuje efektivní navigaci pro nasazení botky tyčového sběrače na trolej u stojícího i jedoucího vozidla. To je umožněno zejména rychlou změnou polohy botky tyčového sběrače v případě použití uvažovaných akčních členů. Sestava se dále uplatní při sklápění tyčového sběrače na střechu vozidla, nebo pokud je potřeba akčními členy zlepšovat přítlak či stabilitu botky na trolejovém drátu v krajních situacích.

- 5 CZ 38225 U1

Tyčové sběrače jsou jednodušší a levnější řešení v porovnání s ostatními typy sběračů. Trolejové vedení pro tyčové sběrače (v podstatě trolejbusové vedení) je investičně i provozně levnější a jednodušší než dvoupólové troleje vedené přesně ve středu nad jízdním pruhem, podobné trolejovému vedení na dráze. Předpokládá se zejména elektrifikace pravých pruhů dálnic. Umístění trolejového vedení může být též částečně či zcela nad odstavným pruhem, čímž bude trolejové vedení ještě levnější. Navíc lze využít stávajících trolejových vedení pro trolejbusy též pro nákladní auta, dodávky či elektrobusy ve městě. Napětí trolejového vedení mimo město může být s výhodou vyšší než u stávající trolejbusových vedení ve městech. Stávající výkonová elektronika si snadno poradí z různými napětími v trolejích na různých typech komunikací. Samozřejmostí je i možnost dodatečné instalace této sestavy automatického připojování botky k troleji za jízdy na trolejbusy nebo hybridní trolejbusy, hybridní autobusy nebo elektrobusy.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení navrhovaného vynálezu je popsáno s odkazem na výkresy, kde je na obr. 1 - boční pohled na vozidlo s tyčovými sběrači opatřenými akčními členy, s naznačením možných reakčních sil s využitím vzduchu (znázorněno šipkami);

obr. 2 - půdorysný pohled na vozidlo podle obr. 1 s naznačením možných reakčních sil s využitím vzduchu (znázorněno šipkami);

obr. 3 - půdorysný pohled dle obr. 2 po zvětšení vzdálenosti trolejového vedení od vozidla s naznačením možných reakčních sil s využitím vzduchu (znázorněno šipkami);

obr. 4 - zadní pohled na vozidlo a trolejové vedení dle obr. 3;

obr. 5 - detail volného konce tyčových sběračů dle obr. 4 s naznačením možných reakčních sil s využitím vzduchu (znázorněno šipkami).

Příklad uskutečnění technického řešení

V tomto příkladu je popsána sestava pro automatické připojování tyčového sběrače 3 pozemního vozidla 2 k trolejovému drátu 4. Sestava je způsobilá sběrač 3 připojit při stání vozidla nebo za jízdy. Tyčový sběrač 3 je na svém volném konci opatřen botkou 6. Sestava obsahuje soustavu senzorů 1 pro kontinuální zjišťování polohy trolejového drátu 4 vůči vozidlu 2 a vůči volnému konci tyčového sběrače 3. Senzory 1 jsou rovněž uzpůsobeny pro provádění kontinuálního zjišťování polohy volného konce tyčového sběrače 3 vůči vozidlu 2. Dále obsahuje soustavu akčních členů 5 pro změnu polohy volného konce tyčového sběrače 3 v prostoru kolem vozidla 2. Sestava obsahuje řídicí jednotku propojenou se senzory 1 a akčními členy 5 a s řídicím systémem vozidla 2. Řídicí jednotka je uzpůsobena pro řízení těchto akčních členů 5 na základě dat z těchto senzorů 1.

Akční členy 5 jsou uspořádané pouze na tyčovém sběrači 3 bez přímého mechanického propojení s vozidlem 2. Akční členy 5 jsou uzpůsobeny pro vyvolání reakční síly s využitím vzduchu. Akční členy 5 jsou v tomto příkladu vzduchové trysky propojené tlakovým vedením opatřeným ovládacími ventily se zdrojem tlakového vzduchu. Zdroj tlakového vzduchu je tlaková nádoba s kompresorem umístěná ve vozidle či na vozidle 2. Tlakové vedení je částečně společné pro všechny vzduchové trysky, avšak každá vzduchová tryska je opatřena vlastním ovládacím ventilem. Část tlakového vedení je ve formě duté tyče tyčového sběrače 3.

Akční členy 5 jsou uspořádány na dvou místech tyčového sběrače 3, v různých místech jeho délky L. První místo je v poslední desetině délky L tyčového sběrače 3 u jeho volného konce v těsné

- 6 CZ 38225 U1 blízkosti botky 6. Druhé místo je v polovině délky L tyčového sběrače 3. Na každém z těchto dvou míst tyčového sběrače jsou čtyři akční členy 5 uspořádané tak, aby byly způsobilé vyvolat vzájemně odlišný vektor síly. První a druhý akční člen 5 mají vertikální podélnou osu (při sklopeném sběrači) a jsou orientované proti sobě. To znamená, že podélná osa prvního a druhého akčního členu 5 je kolmá na podélnou osu tyčového sběrače. Vyvolávají tedy souosé protiběžné vektory sil, které působí na tyčový sběrač 3 směrem nahoru nebo dolů. Třetí a čtvrtý akční člen 5 mají horizontální podélnou osu a jsou orientované proti sobě. Vyvolávají tedy souosé protiběžné vektory sil, které působí na tyčový sběrač 3 směrem doleva nebo doprava. Různou intenzitou proudu vzduchu či různě přerušovaným proudem vzduchu z příslušných akčních členů 5 situovaných u volného konce tyčového sběrače 3 lze rychle a účinně řídit pozici botky 6 podél horizontální a vertikální osy tak, aby bylo možné ji spolehlivě připojit k trolejovému drátu 4. Akční členy 5 v polovině délky tyčového sběrače 3 zabraňují jeho kmitání při rychlé změně polohy botky 6.

Senzory obsažené v sestavě jsou zejména:

- senzory 1 pro sledování polohy trolejového drátu 4 a/nebo příčných prvků trolejového vedení alespoň v dosahu volného konce tyčového sběrače 3 a pro sledování polohy volného konce tyčového sběrače 3;

- senzory 1 pro sledování polohy trolejového drátu 4 a/nebo příčných prvků trolejového vedení nad čelem vozidla 2 a před vozidlem 2;

- senzory 1 pro kontinuální detekci překážek v dosahu tyčového sběrače 3 a jeho příslušenství;

- přídavný senzor pro měření relativní rychlosti a směru větru vůči vozidlu 2;

- přídavné senzory (gyroskopy) pro měření náklonu vozidla 2 a náklonu tyčového sběrače 3;

- přídavný senzor pro měření úhlu vybočení tyčového sběrače 3 do strany vozidla 2;

- přídavný senzor pro měření úhlu vztyčení tyčového sběrače 3.

Senzory 1 jsou uspořádané v různých místech vozidla a jsou propojené s řídicí jednotkou sestavy. Některé senzory 1 jsou uspořádané v těsné blízkosti akčních členů 5 na tyčovém sběrači 3, zejména v blízkosti botky 6.

Sestava dále obsahuje přijímač GPS či podobného signálu pro kontinuální stanovování zeměpisných souřadnic vozidla 2. Řídicí jednotka pomocí tohoto signálu provádí určení polohy vozidla 2 v mapě uložené v řídicí jednotce sytému. Mapa obsahuje mapu silniční sítě s vyznačením trolejových vedení, jejich křížení a dalších potenciálně kolizních míst.

Sestava je uzpůsobena pro současné ovládání dvou tyčových sběračů 3 dvěma sadami akčních členů 5 k dvoupólovému trolejovému vedení o dvou trolejových drátech 4.

Příkladné provedení je patrné na obr. 1 až obr. 5.

Claims (15)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Sestava pro automatické připojování tyčového sběrače pozemního vozidla k trolejovému drátu (4) za jízdy obsahující nejméně jeden senzor (1) pro kontinuální zjišťování polohy trolejového drátu (4) vůči vozidlu (2) a/nebo polohy volného konce tyčového sběrače (3) s botkou (6) vůči trolejovému drátu (4), nejméně jeden akční člen (5) pro změnu polohy volného konce tyčového sběrače (3) v prostoru kolem vozidla (2) a nejméně jednu řídicí jednotku propojenou s nejméně jedním řečeným senzorem (1) pro kontinuální zjišťování polohy trolejového drátu (4) vůči vozidlu (2) a/nebo polohy volného konce tyčového sběrače (3) s botkou (6) vůči trolejovému drátu (4) a s nejméně jedním akčním členem (5) pro řízení tohoto nejméně jednoho akčního členu (5) na základě dat z nejméně jednoho řečeného senzoru (1) pro kontinuální zjišťování polohy trolejového drátu (4) vůči vozidlu (2) a/nebo polohy volného konce tyčového sběrače (3) s botkou (6) vůči trolejovému drátu (4), vyznačující se tím, že akční člen (5) je uspořádán pouze na tyčovém sběrači (3), je bez přímého mechanického propojení s vozidlem (2) a je uzpůsoben pro vyvolání reakční síly s využitím vzduchu.
2. 2. Sestava podle nároku 1, vyznačující se tím, že akční člen (5) je vrtulka s elektromotorem.
3. 3. Sestava podle nároku 1, vyznačující se tím, že akční člen (5) je vzduchová tryska propojená s ovládacím ventilem, který je tlakovým vedením propojený se zdrojem tlakového vzduchu.
4. 4. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tyčový sběrač (3) je opatřen nejméně dvěma akčními členy (5) prostorově či směrově různě uspořádanými pro vyvolání vzájemně odlišného vektoru síly.
5. 5. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že tyčový sběrač (3) je opatřen nejméně dvěma akčními členy (5) uspořádanými v různých místech jeho délky (L).
6. 6. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje nejméně jeden senzor (1) pro sledování polohy příčných prvků trolejového vedení vůči vozidlu (2) alespoň v dosahu volného konce tyčového sběrače (3).
7. 7. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že dále obsahuje nejméně jeden senzor (1) pro sledování polohy příčných prvků trolejového vedení vůči vozidlu (2) nad čelem vozidla (2) a/nebo před vozidlem (2).
8. 8. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že nejméně jeden senzor (1) pro kontinuální zjišťování polohy volného konce tyčového sběrače (3) s botkou (6) vůči trolejovému drátu (4) je uspořádán v těsné blízkosti volného konce tyčového sběrače (3).
9. 9. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že dále obsahuje nejméně jeden senzor (1) pro kontinuální detekci překážek v dosahu tyčového sběrače (3) a/nebo v dosahu příslušenství tyčového sběrače (3), přičemž příslušenství tyčového sběrače (3) zahrnuje lana ze zádě vozidla (2), která slouží k úplnému stažení tyčového sběrače (3) na střechu vozidla (2).
10. 10. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje přijímač signálu pro kontinuální stanovování zeměpisných souřadnic vozidla (2) pro určení jeho polohy v mapě alespoň dočasně uložené v řídicí jednotce sytému.
11. 11. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že obsahuje měřič relativní rychlosti a/nebo směru větru vůči vozidlu.
12. 12. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně jeden gyroskop pro měření náklonu vozidla (2) a/nebo náklonu tyčového sběrače (3).

    - 8 CZ 38225 U1
13. 13. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně jeden technický prostředek pro měření úhlu vybočení tyčového sběrače (3) do strany vozidla a/nebo nejméně jeden technický prostředek pro měření úhlu vztyčení tyčového sběrače (3) vůči vozidlu (2).

    5
14. 14. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že řídicí jednotka je uzpůsobena pro snímání dat z řídicího systému vozidla (2), přičemž tato data jsou vybrána ze skupiny zahrnující úhel natočení volantu, akcelerace či brždění vozidla (2), ukazatele změny směru jízdy vozidla (2), pokyny řidiče k připojení či odpojení sběrače (3) od trolejového drátu (4).
15. 15. Sestava podle kteréhokoliv z předešlých nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že je uzpůsobena 10 pro současné ovládání dvou tyčových sběračů (3) dvěma sadami akčních členů (5) k dvoupólovému trolejovému vedení o dvou trolejových drátech (4).