[发明专利]给多个车辆特别是轨道限制车辆提供电能

说明书

技术领域

本发明涉及一种给多个车辆特别是轨道限制车辆提供电能的机构技术及方法。特别是，该轨道限制车辆可为轻轨车辆(例如，有轨电车)。

背景技术

特别是轨道限制车辆，诸如习知的轨道车辆、单轨车辆、无轨电车、以及可以由诸如其它机械方法、磁性方法、电子方法及/或光学方法之类其它方法于轨迹上引导的车辆，需要电能来在该轨道上进行推动并操作辅助系统，其不产生该车辆的牵引力。该类辅助系统为，例如，发光系统，加热和/或空调系统、空气通风及乘客信息系统。然而，更特定而言，本发明涉及一种将电能传输到不需为(但最好是)轨道限制车辆的车辆。一般而言，该车辆可为，例如，具有电气操作推力马达的车辆。该车辆亦可为具有混合推力系统（例如可以由电能或由诸如电化学储存能量或燃料(例如，天然气、汽油或石油)之类的其它能量来操作的系统）的车辆。

轨道限制车辆，特别是用于大众乘客运输的车辆，通常包含用于机械及电气接触沿该轨道的诸如电轨道或架空线之类的线导体的电流收集器(或装置)。车上至少有一个推力马达，该推力马达可以由来自该外部轨道或线的电力来馈送并产生机械推力。

有轨电车及其它局部或区域性列车通常经由都市中的架空线来操作。然而，特别是在都市的历史部分中，架空线是不希望的。另一方面，地面或接近地面的导体轨道会造成安全性问题。

从该轨道电感性传输能量至该车辆，即，产生电磁场，会受限于有关EMC(电磁兼容性)的限制条件。一方面，电磁场会干扰其它科技装置。另一方面，人类及动物不应永久遭受电磁场。至少，电磁场强度的相应限制值必须加以观察。

在许多情况中，车辆的轨道不只仅由一部车辆使用，而是许多车辆使用。因此，连续线可用来产生电磁场来提供能量给许多车辆。然而，这可能造成电磁场处无车辆存在。因此，该连续线可分为彼此分开操作的段。另一方面，将连续线分为电气分开的段需要额外的设备，诸如开关、连接线及/或反相器。

发明内容

本发明目的是提供一种传输能量至车辆的机构及方法，与沿轨道的连续线的操作相比，其可降低电磁场的发射，并仅需要少量或少数的电气或电子组件，诸如线、开关及/或反相器。

根据本发明，能量从沿轨道机构的电气导体机构传输至在轨道上行驶的车辆，而该车辆与该导体机构之间不需电气接触。该导体机构承载产生相应电磁场的交流电流，而该电磁场用来将电能传输至车辆。

例如，该导体机构位于该轨道中和/或下方，例如，车辆行驶的地面表面下方。然而，本发明还包括例如该轨道位于乡间或位于隧道中时，该导体机构的至少一部分位于该轨道的旁边的情况。流经该导体机构的交流电流的频率可位于5-100kHz范围内，特别是10-30kHz范围内，例如，优选是约20kHz。

该导体机构包含多个连续的段，其中每一段沿着车辆行进路径的不同区段延伸。连续段中每一个包含至少一条用于承载产生该交流电磁场的交流电流的相位的相位线。用于承载该交流电流的相同相位的相邻连续段的对应相位线彼此串联。该类串联降低了操作段所需的电气或电子组件数量。特别是，反相器及电缆数量可得以降低。

例如，该交流电流有三个相位，而相应地，每一段中有三条相位线。通常，流经不同相位线的电流的相移可为120度。然而，本发明亦涵盖仅具有一个或两个相位或超过三个相位的机构。

此外，该机构包含将电能供应至段的电源线。该电源线可为直流(DC)或交流(AC)电源线。若为AC电源线，则该交流电流转换为该导体机构的期望交流电流。若为DC电源线，则该直流电流被倒转，即，需要反相器将该电源线承载的直流电流倒转为该导体机构的交流电流。该转换器或反相器连接至两个相邻连续段间的每一接口，因而将该电源线与相邻连续段的相位线连接起来。下文中，术语“切换装置”用来作为该转换器、反相器或其它开关机构的般表示。

使用DC电源线的优点是不需诸如电容之类的补偿方法来补偿该交流电源线的电感。由于该DC电源线中的电流为直流电流，故不会发生由于任何电感补偿引起的损耗。此外，该电源线中的交流电流也会造成电磁场。可例如通过将该电源线埋于地面和/或通过使用金属屏障来从环境屏蔽该电磁场，但屏蔽或埋入会造成额外成本。再者，该DC电源线不需要用于将不期望的频率滤波的滤波器。