滑动接触装置和方法与流程

本发明涉及滑动接触装置和用于给滑动接触装置上的电弧放电的方法，该滑动接触装置特别是用于经由架空线向车辆供电，滑动接触装置包括接触条载体装置和布置在其上的接触条。

背景技术：

包括接触条和接触条载体装置的滑动接触装置用于向由电动马达提供动力的有轨车辆以及由电动马达提供动力的非有轨的车辆供电。这些滑动接触装置借助于挤压装置或受电弓或摇臂压靠牵引力导体或架空线上，这导致实现挤压力。这样，实现了滑动接触，并且可以在旅途期间向车辆供电。

对于该过程而言至关重要的是，在这种车辆的动态操作期间，连续地维持接触条与架空线之间的滑动接触。然而，无法总是确保接触条与架空线之间的不中断接触。尤其是当在架空线上形成霜、冰等时，不可避免地会使接触条与架空线短暂地断开。除了其他因素之外，由于这种短暂的断开，在架空线与接触条载体装置之间通常产生飞弧或电弧，并且该飞弧或电弧可能引起滑动接触装置的损坏。架空线与接触条之间的纯粹接触可能引起电弧。滑动接触装置与架空线之间的区域中的增加的湿度也促进电弧的产生。特别地，通常由金属制成的接触条载体装置可能被电弧过度损坏，由此需要缩短检查和更换间隔。

接触条载体装置通常由铝型材制成，该铝型材具有用于由硬煤或石墨构成的接触条的u形容纳部。接触条可以胶合到铝型材，或者可以通过使u形容纳部的腿弯曲以形式配合的方式被夹紧到u形容纳部。当在架空线与接触条载体装置之间产生电弧时，热量被输入到接触条载体装置和接触条中，这使得接触条载体装置的材料可能熔融、耗散或分离。因此，如果电弧反复产生，则接触条载体装置可能会局部腐蚀并因此变弱，或者接触条可能由于热应力而断裂破坏。

ep2746091b1公开了一种滑动接触装置，该滑动接触装置被期望防止在接触条载体装置与架空线之间产生电弧。特别地，在接触条载体装置处形成流道，该流道使得能够在驾驶车辆的同时以以下这种方式有目的地引导气流：使电弧从接触条载体装置偏转到接触条。然而，缺点是：在车辆不运动或仅以低速移动时，由于没有气流可用于偏转电弧，无法在架空线与接触条载体装置之间防止飞弧。同时，并不总是可以借助于由此实现的气流来可靠地防止这种飞弧产生。此外，当经由接触条给电弧放电时，接触条被不期望地加热。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出滑动接触装置和用于给电弧放电的方法，借助于这两者，可以更佳地防止滑动接触装置被电弧损坏。

该目的由具有权利要求1的特征的滑动接触装置和具有权利要求17的特征的方法来实现。

根据本发明的滑动接触装置特别是用于经由架空线向车辆供电，该滑动接触装置包括接触条载体装置和布置在其上的接触条，该接触条载体装置包括用于电弧的防雷电装置，该防雷电装置布置在接触条载体装置的载体型材的长侧上，并且由沿着该长侧布置的若干防雷电元件形成。

这种滑动接触装置可以布置在具有由石墨构成的接触条的受电弓或摇臂上。防雷电装置使得能够将在滑动接触装置与架空线之间跳跃的电弧系统地引导到防雷电装置中。由此，可以防止电弧闪击到接触条或承载接触条的接触条载体装置的载体型材中。由于防雷电装置布置在载体型材的长侧上，因此即使在滑动接触装置与架空线偏心接触时，也始终确保经由防雷电装置给电弧放电，而与在滑动接触装置处或与其相邻的架空线的位置无关。因此，防雷电装置和避雷针一样地实现，并且以以下这种方式与接触条和载体型材相邻地提供限定的低阻抗电流路径或耐电弧的电流路径：可以防止电弧直接闪击到接触条和/或载体型材中。由于防雷电装置具有沿着载体型材的长侧布置或形成的多个防雷电元件，因此如通常在车辆运动时发生的那样，当架空线在接触条上曲折前进时，电弧被熄灭。当接触条相对于架空线垂直移动时，防雷电元件彼此之间的相对距离中断并熄灭电弧。由此，在车辆的静止或移动状态期间，甚至在架空线与滑动接触装置纯粹接触期间，都可以有效地防止由于电弧引起的过多的热量输入或载体型材的材料收缩，由此，可以延长滑动接触装置的使用寿命。

防雷电装置可以布置在接触条载体装置的背离行进方向的长侧上和/或布置在接触条载体装置的面向行进方向的长侧上。架空线可以相对于滑动接触装置垂直地延伸，这意味着根据车辆行进的方向，防雷电装置可以布置在接触条载体装置的载体型材的长侧中的一个上或两个长侧上。如果防雷电装置布置在两个长侧上或者如果每个长侧具有防雷电装置，则可以始终以受控方式给电弧放电并熄灭电弧。

如果防雷电装置可拆卸地紧固到载体型材，则是有利的。防雷电装置可以被实现为是可更换的，这使得可以在电弧损坏防雷电装置后容易地更换它。因此，不再需要换掉整个滑动接触装置，因为可以用新防雷电装置换掉损坏的防雷电装置，由此降低成本。

然而，可以使载体型材形成防雷电装置。在现有技术已知的载体型材中，电弧从架空线到载体型材的任意位置的飞弧通常是可能的。如果载体型材形成防雷电装置，则防雷电装置是载体型材的突出段，该突出段突出于载体型材的外轮廓上方，该外轮廓被实现为以以下这种方式将接触条保持在适当的位置：原则上，只要发生电弧，电弧就会闪击到防雷电装置中。防雷电装置还可以被实现为使得防止电弧损坏载体型材的用于将接触条保持在适当位置的部分。

防雷电元件可以是导电的并且彼此隔开。为了满足防雷电元件中频繁的电弧闪击的需求，可以不同地实现防雷电元件。比如，防雷电元件在长侧的中间区域中可以比在长侧的外边缘处更长，因为架空线在车辆运行期间可能更频繁地处于中间区域中。

防雷电元件可以由铝或铝合金、碳纤维、钢、钨或硬煤制成。铝是热和电的良导体。此外，铝可便宜地获得并且易于加工。如果载体型材也由铝制成，则防雷电元件可以简单地与载体型材组合。替代地，防雷电元件可以由石墨、铜等制成。

防雷电元件可以被实现为可消耗的防雷电元件。反复的电弧闪击可能导致防雷电元件的材料耗散或分离，而不直接损坏载体型材。只有在防雷电元件被完全消耗之后，电弧闪击才会损坏载体型材。

如果防雷电元件与载体型材的上边缘相邻布置，则是有利的。一方面，防雷电元件可以容易地紧固到载体型材，另一方面，防雷电元件尽可能靠近架空线定位。已经证明，电弧更快地闪击载体型材的上边缘，使得电弧可以以受控方式闪击防雷电元件。

如果防雷电元件伸出或突出于载体型材的长侧上方，则也是特别有利的。由此，防雷电元件可以沿行进方向或与行进方向相反地突出于长侧上方。然后可以将防雷电元件沿与架空线相同的方向定向。

此外，防雷电元件可以朝向接触条倾斜。防雷电元件的外边缘可以相对于水平面在载体型材处向上倾斜。该位置缩短了防雷电元件与架空线之间的距离，借此，确定地确保了电弧总是闪击到防雷电元件中。

此外，防雷电元件可以远离接触条倾斜。防雷电元件的外边缘可以相对于水平面在载体型材处以一定角度向下倾斜。由此，可以安全地给可能由于潮湿或冰而在不同地点闪击载体型材的电弧放电。特别地，如果防雷电装置由若干防雷电元件制成，则它们可以例如以交替的方式朝向或远离接触条倾斜。

防雷电装置可以包括型材元件，该型材元件沿着长侧延伸，并且防雷电装置可以是型材元件的突出于长侧上方的腿。型材元件可以例如在其横截面上为l形并且形成防雷电元件，使得型材元件的一条腿搁置在长侧上，而型材元件的另一条腿伸出或突出于长侧上方。例如，该型材元件可以经由螺钉或铆钉容易地连接到载体型材。型材元件的突出的腿可以沿着长侧的一部分或沿着整个长侧延伸。可以选择型材元件的长度，使得型材元件覆盖经常被电弧闪击的区域。

还可预期的是，突出的腿具有均匀的齿形物，并且该齿形物形成防雷电元件。这确保电弧始终闪击到腿的齿中，而不是任何其他位置。各个齿可以是尖的、圆形的或矩形的。齿的长度也可以变化。

防雷电装置可以由沿着长侧均匀或不均匀地布置并且突出于长侧上方的若干防雷电元件形成。防雷电元件可以是独立的部件，这些部件可以彼此独立地紧固在长侧上。由此，还可以根据各个防雷电元件的磨损程度来换掉它们。比如，防雷电元件可以沿着长侧相对于彼此以几厘米的距离布置。防雷电元件的距离可以根据en62305—根据本申请优先权日期之前的有效版本—根据期望的防雷电系统(lps)等级—简单地计算，特别是在已知经由架空线的预定电压产生的电场时。

在特别简单的实施方式中，防雷电元件可以通过杆来实现。比如，杆可以插入载体型材中的孔中或拧入载体型材中。沿着载体型材的各个长侧的多个杆可以形成防雷电装置。特别有利的是，滑动接触装置的空气动力学特性在高速下几乎不受所用杆的不利影响。

在另一个实施方式中，防雷电装置可以包括型材元件，该型材元件可以沿着长侧延伸，并且在该型材元件上，若干杆沿着长侧均匀分布并突出于型材元件上方，各个杆形成防雷电元件。与上述实施方式相反，杆不直接布置在载体型材上，而是布置在型材元件上，该型材元件又连接到载体型材。型材元件使得一旦一个长侧上的所有杆由于电弧闪击而磨损，就可以快速换掉它们。型材元件可以简单地是条状的，并且直接搁置在载体型材的长侧上。这也确保了型材元件与载体型材之间的良好散热和电流传导。此外，常规的滑动接触装置可以用这种防雷电装置容易地改造。

在根据本发明的用于给滑动接触装置(其特别是用于经由架空线向车辆供电)上的电弧放电的方法中，接触条载体装置与架空线接触，在该接触条载体装置中，滑动接触装置的接触条布置在接触条载体中，在架空线与滑动接触装置之间产生电弧，该电弧在接触条载体装置的防雷电装置处接触滑动接触装置，该防雷电装置布置在接触条载体装置的载体型材的长侧上，并且由沿着长侧布置的若干防雷电元件实现。关于根据本发明的方法的优点，参考根据本发明的滑动接触装置的优点的描述。方法的其他有利实施方式源于引用装置权利要求1的从属权利要求的特征的描述。

附图说明

在下文中，参照附图更详细地描述本发明。

图1是根据现有技术的滑动接触装置的剖视图；

图2是滑动接触装置的第一实施方式的剖视图；

图3是来自图2的滑动接触装置的立体图；

图4是滑动接触装置的第二实施方式的立体图；

图5是滑动接触装置的第三实施方式的剖视图；

图6是来自图5的滑动接触装置的立体图；

图7是滑动接触装置的第四实施方式的剖视图；以及

图8是来自图7的滑动接触装置的立体图。

具体实施方式

图1是根据现有技术的滑动接触装置10的剖视图，该滑动接触装置包括接触条载体装置11和布置并紧固在接触条载体装置11的载体型材13上的接触条12。如线14所指示的，气流15在车辆(未例示)运动的同时在滑动接触装置10周围流动，并且在滑动接触装置10的长侧16上打旋。电弧18已经发生在载体型材13与架空线17之间，该架空线横向于滑动接触装置10延伸并与其接触。载体型材13上的电弧18导致载体型材13的材料分离并且载体型材13的点被加热。

图2和图3的组合视图示出了滑动接触装置19的第一实施方式，该滑动接触装置具有接触条载体装置20和布置在其上的接触条21。接触条载体装置20由载体型材22制成，并且包括用于捕获电弧24且给电弧24放电的防雷电装置23。接触条21由石墨构成，并且插入由铝制成的载体型材22的梯形容纳槽25中。在载体型材22的长侧26上形成型材元件27，这些型材元件具有沿着相应的长侧26均匀分布的若干杆28。杆28形成防雷电装置23的防雷电元件29。型材元件27和杆28由铝构成，并且可以在杆28已经被电弧24磨损后在必要时在长侧26上容易地换掉。杆28与载体型材22的上边缘30相邻地布置。

图4例示了滑动接触装置31的第二实施方式，该滑动接触装置与来自图2的滑动接触装置的不同之处在于：防雷电装置32仅由一个型材元件33制成。型材元件33具有腿34，该腿在长侧26上方突出，并且形成防雷电元件35，这些防雷电元件在该示例中被实现为齿形物。

图5和图6的组合视图示出了滑动接触装置36，在该滑动接触装置中，由石墨制成的接触条37紧固到接触条载体装置39的上侧38，或者该滑动接触装置的载体型材40例如通过黏附而紧固。与载体型材40的上边缘41相邻地，杆42直接紧固到载体型材40，并且一起形成用于电弧44的防雷电装置43。特别地，杆42以远端45朝向接触条37倾斜。

图7和图8示出了滑动接触装置46，该滑动接触装置与来自图5的滑动接触装置的不同之处在于：防雷电装置47布置在载体型材40的长侧48上，并且由型材元件49制成，型材元件49具有均匀分布在其上的杆50。特别地，在该示例中，杆50布置在载体型材40上或型材元件49上，以便远离接触条37倾斜。