技术领域
[0001] 本
发明涉及无轨电车集电器，尤其是用于与
电网自动连通的自动捕捉电线集电器。
背景技术
[0002] 目前无轨电车以其无污染的优点，越来越受到公共交通领域的关注。传统的无轨电车由于过分依赖于电网，在本世纪初逐渐被燃油燃气公交车所取代，但是巨大的城市电网布线网络闲置不仅影响城市美观，而且造成资源的巨大浪费。为继续发展新
能源汽车事业，减少车辆排放，改善空气
质量，针对无轨电车的改进工作日益成熟。针对传统无轨电车无法脱离电网行驶的
缺陷，已经研制出使用双源动
力的无轨电车，采用电网和动力
电池双动力源，在车辆与电网连接时利用电网供电，脱离电网时利用电力电池进行供电，既能实现灵活充电又不完全受架空电网的限制，且使用电池容量小，无需定点充换电。
[0003] 现有的无轨电车自动升降集电器无轨电车普遍采用电网定点捕捉，即集电器升起捕捉电网时需要将车停至相应升降区，通过
车顶摄像头将电网图像传至司机控制室，由司机通过图像寻找导向罩，并判断在符合升杆条件时，手动控制按钮完成线网捕捉，降杆过程则可以在低速行进中通过控制按钮实现。在整个集电器与电网
接触过程中，所有的操作都需要由司机做出判断，为了增加判断的准确性，司机必须在非常低的车速甚至停车状态下进行升杆、捕捉等操作。为了实现自动升降控制，
现有技术中有利用高清图像拍摄设备进行线网
定位，利用线网
位置信息进行集电器动作控制，以实现集电器自动捕捉线网，减少司机的人为参与。这种技术方案虽然能够解决现行运营车辆的问题，但是实施上难度却很大。针对这一目前自动升降集电器存在以下缺陷：
[0004] (1)控制难度大。使用双杆集电器，集电器的控制需要两套执行器，不仅要对每一根线网精确捕捉，两套执行器之间也需要精确配合，不易实现。
[0005] (2)成本较高。每一台电车都需要配备双集电杆和双执行器，对传统电车的改造成本升高，推广困难。
[0006] (3)质量较大。由于执行器一般是
电机或者
气缸，两套执行器再加控制机构势必会增加集电器的整体重量，增加车体负担。
[0007] 为了解决上述问题，需要开发一种适用于在行驶中脱线并随时自动捕线，控制简单，捕线准确且成本低廉的集电器。
发明内容
[0008] 本发明所提供的集电器，非常适用于自动捕线的电车设计，能够解决现有电车自动捕线技术中的控制复杂、集电器成本高居不下的问题。本发明的无轨电车集电器，包括集电杆和取电机构，所述集电杆为单杆，所述取电机构包括顶杆、顶杆
连杆、集电头，所述顶杆和顶杆连杆呈“U”形连接，所述集电头活动连接于顶杆连杆。单杆集电器较当前双杆集电器更加节省成本，且只需一套执行和控制机构，减轻集电器整体重量，更加便于操作。
[0009] 作为本发明的一种优选实施方式，所集电杆与所述取电机构顶杆通过一旋转电机相连接，所述旋转电机控制所述取电机构在所述集电杆径向平面一定
角度内旋转。旋转电机的应用可以使集电器在自动捕线过程中准确定位集电头与电线的相对位置，提高电线抓取的准确度。
[0010] 进一步地，所述顶杆与所述顶杆连杆之间设置有回位
弹簧。回位弹簧一方面帮助顶杆连杆复位，另一方面有利于使集电头与电线紧密接触，防止行走过程中脱线。
[0011] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述顶杆由套筒和套杆组成，所述套杆设置于套筒内且二者沿轴向相对活动，所述套筒末端连接顶杆连杆。这种取电机构的设置能够使集电头更加平稳地移动，以适应线网宽度，提高供电
稳定性。
[0012] 作为本发明的又一种优选实施方式，所述顶杆与所述顶杆连杆在“U”形平面内活动连接。这种取电机构的设置比较简单，更易操作。
[0013] 此外，所述集电杆呈锥形，由底部到顶部直径逐渐缩小。所述集电杆采用高分子绝缘材料制成。
[0014] 另外，本发明还提供一种无轨电车，使用上述的集电器。
[0015] 本发明集电器装置配合
图像识别系统识别线网，能够在电车行进中自动捕线，减少了司机的人工干预与驾驶难度，降低对无轨电车司机的要求，提高线网运行效率；使得无轨电车对线网的适应性大大增强，在兼容现有电车线网的情况下对新铺设电车线网及路况要求降低(比如路口处不必架设线网)使得无轨电车大范围推广成为可能；本集电器采用的新材料让无轨电车的车顶
载荷降低，对环境的适应性好并且材料本身绝缘还使得电车安全性较高。
附图说明
[0016] 图1是本发明集电器整体示意图；
[0017] 图2是一种实施方式的集电器取电机构细节图；
[0018] 图3是另一种实施方式的集电器取电机构细节图；
具体实施方式
[0019] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体
实施例对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明所涉及的用于自动抓取线网的集电器示意图。集电器100固定设置于电车的顶部，通过与车顶线网的连接从电网取电以供给车辆驱动。本发明集电器包括执行机构102、集电杆104、取电机构106。其中执行机构102用于控制集电杆104的升降和旋转，由
电动机或气缸及其控制机构实现，本
说明书中不做重点说明。请见图1～3，本发明集电器的特点在于使用单杆集电装置，即集电杆104为1根，其底部连接执行机构102，其顶部连接取电机构106。用于电车驱动的空中电线网络由两条平行的高压电线构成，取电机构要准确抓取两根平行的高压电线能才形成供电回路，故本发明设置的取电机构106设置为“U”形，包括顶杆62、顶杆连杆63、集电头64，其中顶杆62和顶杆连杆63呈“U”形活动连接，集电头64活动连接于顶杆连杆63。为使集电头活动自如，适应不同的电线间距，两集电头64之间的距离应当是可调的。
[0020] 集电杆104设置成呈锥形，由底部到顶部直径逐渐缩小，使集电杆104的
重心靠近根部，同时增强了集电杆的刚性，减小集电杆在上升和下降时的抖动。为了减少集电器100的重量，集电杆104可以采用材质较轻、强度较高的材料，如高分子绝缘材料等制成。
[0021] 集电杆104的顶部与顶杆62通过一个旋转电机相连接，该电机的作用主要是使取电机构能够沿着与集电杆垂直的径面旋转。旋转电机轴连接顶轩，电机的控制可以通过集电器底部的执行机构实现。旋转电机的设置有两方面作用，一方面，当取电机构进行线网抓取时，由于车辆行驶方向以及行驶位置，使取电机构集电头不能准确地与两电机对准。一般认为，当取电机构的顶杆与两根电线相互垂直时，控制集电头抓取电线较为容易，故旋转电机
控制器会通过执行机构接收到的线网位置信息发出相应的旋转
信号，使旋转电机控制顶杆旋转一定的角度，使顶杆与两根电线保持垂直，抓取电线；另一方面，在某些路段，如转弯时线网距离会减小，此时适当调整顶杆与两条线网的角度，可以保持集电器不脱线。进行抓取时，执行机构控制集电杆升起并旋转，使取电机构顶杆中点保持在捕捉线网中线的轨迹上，旋转电机控制顶杆保持与电线垂直，然后集电头与线网接触取电，实现抓取后，电车检测到
电流信号正常之后开始给电车供电。
[0022] 图2是集电器取电机构106的一种实施方式，集电杆104与顶杆62之间通过61连接，内置有旋转电机。顶杆62设置成空心套筒，内置套杆621，顶杆62和套杆621能够沿顶杆62轴向相对活动，顶杆连杆63连接于套杆621，并与套杆621呈一定角度，本实施例中该角度为90度。集电头64在抓取电线后，车辆行进过程中两电线间距变大时，套杆621被拉出顶杆62套筒，而当电线间距现次变小时，套杆621被推入顶杆62套筒，以此方式可以保证集电头在不同的线宽路段内都能够不脱线。此外，在顶杆连杆63与顶杆62之间设置回位弹簧65，可以通过集电头64对电线施加一定的拉力，使集电头64与电线的接触更加紧密，保证行驶中不脱线。为了保证回位效果，该弹簧应当与顶杆62保持平行，使施加于套杆621的回复力沿其运动轨迹。
[0023] 图3是集电器取电机构106的另一种实施方式，集电杆104与顶杆62之间通过61连接，内置有旋转电机。顶杆62与顶杆连杆63通过
螺栓等活动连接，顶杆连杆63可以绕连接螺栓在顶杆62与顶杆连杆63所形成的“U”形平面内、一定角度范围内转动。集电头64在抓取电线后，车辆行进过程中两电线间距变大时，顶杆连杆63绕连接螺栓向“U”形左右两侧分开一定距离，适应线网宽度，而当电线间距现次变小时，顶杆连杆63绕连接螺栓从“U”形左右两侧收拢一定距离，以此方式可以保证集电头64在不同的线宽路段内都能够不脱线。此外，为了加强顶杆连杆63的作用，回位弹簧65设置于顶杆62与顶杆连杆63之间，与顶杆62和顶杆连杆63呈三角形布置。
