具有能量交換站的軌道系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有能量交換站的軌道系統(tǒng)（10）。該軌道系統(tǒng)具有包括電動(dòng)部分（18）和非電動(dòng)部分（20）的軌道（12）。該軌道系統(tǒng)還可具有沿軌道的電動(dòng)部分延伸的電觸頭（24）。該軌道系統(tǒng)還可具有電連接至電觸頭的能量交換站（22）。該能量交換站可被配置為在軌道車輛位于軌道的電動(dòng)部分時(shí)，通過(guò)電觸頭在能量交換站和軌道車輛之間啟動(dòng)電力傳輸。該能量交換站還可被配置為在軌道車輛離開軌道的電動(dòng)部分時(shí)，在能量交換站和軌道車輛之間停止電力傳輸。能量交換站的合理地配置能夠使機(jī)車之間的能量共享，降低了對(duì)其他電力源的能量的需求。
【專利說(shuō)明】具有能量交換站的軌道系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型針對(duì)軌道系統(tǒng)，更具體地針對(duì)具有能量交換站的軌道系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]軌道系統(tǒng)包括移動(dòng)穿過(guò)各個(gè)互連的區(qū)域以輸送人和貨物的機(jī)車和其他車輛。車輛通過(guò)獨(dú)立的電力源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如提供機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)列車的內(nèi)燃機(jī)。具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)車產(chǎn)生按需型電力以滿足列車的不同負(fù)載需求。然而，用于這些發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料(例如柴油機(jī)燃料)價(jià)格昂貴并且經(jīng)常作為燃燒副產(chǎn)品產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的廢氣。
[0003]電動(dòng)機(jī)車提供了內(nèi)燃機(jī)的替代性選擇。在2012年10月3日公布的歐洲專利文件EP 2505416 Al (簡(jiǎn)稱“’ 416專利”)中描述了示例性的電軌道系統(tǒng)。’ 416專利的軌道系統(tǒng)包括由全球基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)供電的車輛，該全球基礎(chǔ)設(shè)施由架空電力線路組成。控制系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)中的車輛的速度和負(fù)載信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且提供提高或降低特定車輛速度的指示以通過(guò)實(shí)際上供應(yīng)的電能的量來(lái)平衡供電系統(tǒng)上的總負(fù)載。
[0004]盡管’416專利的軌道系統(tǒng)可提供發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的替代性選擇，但它可能受困于一些缺陷。例如，’416專利中公開的軌道系統(tǒng)依靠大型基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)為車輛提供電能。這包括對(duì)沿軌道系統(tǒng)的整個(gè)長(zhǎng)度運(yùn)行的架空線路的安裝和維護(hù)，會(huì)是非常昂貴的。
[0005]一般來(lái)講，由于電動(dòng)車輛需要大型基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)為整個(gè)軌道提供電力源(例如，架空線路)，因此與電軌道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的集資費(fèi)用往往過(guò)多。此外，提供至車輛的電能通常源自常規(guī)的電力源(例如，發(fā)電廠)，該常規(guī)電力源也可能對(duì)環(huán)境不利。因此，針對(duì)克服這些問(wèn)題的替代性軌道系統(tǒng)存在需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供一種具有能量交換站的軌道系統(tǒng)，針對(duì)克服以上提出的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題和/或現(xiàn)有技術(shù)的其他問(wèn)題。
[0007]技術(shù)方案是，具有能量交換站的軌道系統(tǒng)，包括:
[0008]軌道，包括電動(dòng)部分和非電動(dòng)部分；
[0009]電觸頭，沿所述軌道的所述電動(dòng)部分延伸；
[0010]能量交換站，電連接至所述電觸頭，
[0011]其中所述能量交換站被配置為:
[0012]當(dāng)軌道車輛位于所述軌道的所述電動(dòng)部分時(shí)，通過(guò)所述電觸頭在所述能量
[0013]交換站和所述軌道車輛之間啟動(dòng)電力傳輸；以及
[0014]當(dāng)所述軌道車輛離開所述軌道的所述電動(dòng)部分時(shí)，在所述能量交換站和所
[0015]述軌道車輛之間停止電力傳輸。
[0016]所述能量交換站包括電力源，所述電力源被配置為產(chǎn)生用于供應(yīng)至所述電觸頭的電能。
[0017]所述能量交換站還包括電連接至所述電力源和所述電觸頭的儲(chǔ)能裝置，所述儲(chǔ)能裝置被配置為對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0018]所述能量交換站包括電連接至所述電觸頭的儲(chǔ)能裝置，其中所述儲(chǔ)能裝置被配置為:
[0019]將電能傳輸至所述電觸頭；以及
[0020]接收來(lái)自所述電觸頭的電能。
[0021]進(jìn)一步包括:與所述能量交換站相連通的控制器，其中所述控制器被配置為:
[0022]對(duì)所述軌道上的軌道車輛的能量狀態(tài)進(jìn)行測(cè)定；
[0023]基于所述軌道車輛的能量狀態(tài)對(duì)所述電力傳輸?shù)膫鬏斅窂竭M(jìn)行測(cè)定。
[0024]所述軌道的所述非電動(dòng)部分的長(zhǎng)度大于該軌道的所述電動(dòng)部分的長(zhǎng)度。
[0025]在一個(gè)方面，本實(shí)用新型針對(duì)一種軌道系統(tǒng)。該軌道系統(tǒng)可包括電動(dòng)部分和非電動(dòng)部分。該軌道系統(tǒng)還可包括沿軌道的電動(dòng)部分延伸的電觸頭。該軌道系統(tǒng)可進(jìn)一步包括電連接至所述電觸頭的能量交換站。當(dāng)軌道車輛位于軌道的電動(dòng)部分時(shí)，該能量交換站可被配置為通過(guò)電觸頭在能量交換站和軌道車輛之間啟動(dòng)電力傳輸。當(dāng)軌道車輛離開軌道的電動(dòng)部分時(shí)，該能量交換站還可被配置為在能量交換站和軌道車輛之間停止電力傳輸。
[0026]在另一方面，本實(shí)用新型針對(duì)一種對(duì)軌道系統(tǒng)進(jìn)行操作的方法。該方法可包括:當(dāng)軌道車輛行駛在軌道的電動(dòng)部分時(shí)，將電觸頭連接至軌道車輛。該方法還可包括:當(dāng)軌道車輛行駛在軌道的電動(dòng)部分時(shí)，通過(guò)電觸頭在能量交換站和軌道車輛之間啟動(dòng)電力傳輸。該方法可進(jìn)一步包括:當(dāng)軌道車輛離開軌道的電動(dòng)部分時(shí)，在能量交換站和軌道車輛之間停止電力傳輸并從軌道車輛斷開電觸頭。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1描述了示例性的所公開的軌道系統(tǒng)的示意圖；以及
[0028]圖2描述了可與圖1中的軌道系統(tǒng)結(jié)合使用的示例性的車輛、能量交換站和控制系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示意性地描述了與某些所公開的實(shí)施例相一致的示例性的軌道系統(tǒng)10。軌道系統(tǒng)10可包括承載各種車輛14的軌道12的網(wǎng)絡(luò)。軌道12可為車輛14可在其上行駛的任何類型的運(yùn)輸路徑，如鐵路軌道、地鐵軌道、有軌電車軌道等等。軌道12可為互連的或獨(dú)立的，使得一些車輛14僅在一些軌道12上行駛并且其他車輛14僅在其他軌道12上行駛。每個(gè)車輛14可為能夠在軌道12上行駛的任何類型的車輛。例如，車輛14可為諸如機(jī)車、軌道車(如，貨運(yùn)和/或客運(yùn)軌道車)、地鐵車輛、有軌電車等軌道車輛。車輛14可被排入編組順序表(如列車)或獨(dú)立運(yùn)行。
[0030]在示例性實(shí)施例中，每個(gè)車輛14可包括電動(dòng)機(jī)車16。機(jī)車16可被設(shè)置為主要通過(guò)電力系統(tǒng)運(yùn)行，但可包括諸如柴油機(jī)之類的機(jī)械能源，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或不適用的情況下作為備用電力系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，機(jī)車16可在電能和機(jī)械能相結(jié)合的系統(tǒng)上運(yùn)行(例如，柴油電機(jī)車)。機(jī)車16可被配置為例如通過(guò)牽引電機(jī)(圖1中未示出)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以產(chǎn)生沿軌道12移動(dòng)車輛14的牽引力。
[0031]軌道系統(tǒng)10可被設(shè)置為提供電能至用于在軌道12上行駛的機(jī)車16。在圖1中所描述的不例性軌道系統(tǒng)10中，軌道12可包括多個(gè)電動(dòng)部分18和多個(gè)非電動(dòng)部分20。每個(gè)電動(dòng)部分18可被配置為提供電能至電動(dòng)部分18中的機(jī)車16，以直接和/或最終用于驅(qū)動(dòng)軌道12上的機(jī)車16。在非電動(dòng)部分20中行駛的機(jī)車16可需要依靠車載電力源或存儲(chǔ)的能量來(lái)提供電力以驅(qū)動(dòng)軌道12上相應(yīng)非電動(dòng)部分20中的機(jī)車16。在一些實(shí)施例中，非電動(dòng)部分20的長(zhǎng)度可遠(yuǎn)大于電動(dòng)部分18的長(zhǎng)度。換言之,與非電動(dòng)部分20相比，電動(dòng)部分18可僅形成軌道12的相對(duì)較短部分。例如，給定的電動(dòng)部分18可僅為幾英里長(zhǎng)，而非電動(dòng)部分20可為數(shù)百英里長(zhǎng)乃至更長(zhǎng)。
[0032]電動(dòng)部分18可被配置為經(jīng)由位于軌道12附近不同位置處的一個(gè)或多個(gè)能量交換站22提供電能至機(jī)車16。每個(gè)能量交換站22可包括位于相應(yīng)的電動(dòng)部分18中接近軌道12的部分的電觸頭24。電觸頭24可為非車載裝置，被配置為傳送至另一接觸裝置和/或從另一接觸裝置接收電能。例如，電觸頭24可為電氣化軌道26 (如，第三軌)、架空電力線路28 (如，懸鏈)或被配置為充當(dāng)機(jī)車16可連接到的電能源的其他裝置。電觸頭24可僅沿軌道12的相關(guān)的電動(dòng)部分18延伸。能量交換站22可包括被配置為提供電能至電觸頭24的各種部件。這些部件可包括一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置30和/或一個(gè)或多個(gè)電力源32。
[0033]儲(chǔ)能裝置30可被設(shè)置為存儲(chǔ)電能。例如，儲(chǔ)能裝置30可包括被配置為接收、存儲(chǔ)和傳送電能的一個(gè)或多個(gè)可再充電電池。在其他實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置30可包括諸如儲(chǔ)氫系統(tǒng)或機(jī)械飛輪之類的機(jī)械存儲(chǔ)系統(tǒng)。電能和機(jī)械能結(jié)合存儲(chǔ)的裝置30也是可能的。
[0034]每個(gè)電力源32可以是被配置為產(chǎn)生電能(或能夠被轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)械能)以將電能提供至電觸頭24的任何系統(tǒng)或裝置。在示例性實(shí)施例中，電力源32可為可再生能源34?？稍偕茉?4可被配置為通過(guò)利用一種或多種類型的可再生能源來(lái)產(chǎn)生電能。例如，可再生能源34可被配置為利用風(fēng)能或太陽(yáng)能(諸如通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)或太陽(yáng)能電池板)來(lái)產(chǎn)生電能。在其他實(shí)施例中，可再生能源34可為被配置為通過(guò)生物燃料能產(chǎn)生電能的生物燃料發(fā)電機(jī)。
[0035]可再生能源34可設(shè)置在軌道12的相應(yīng)的電動(dòng)部分18的附近。在測(cè)定用于相應(yīng)的能量交換站22的可再生能源34的類型中，可考慮電動(dòng)部分18附近的區(qū)域。例如，可將靠近軌道12的大型開放區(qū)域用于風(fēng)電場(chǎng)或太陽(yáng)能電場(chǎng)。具有靠近軌道12的大片水域的區(qū)域可使用氫動(dòng)力或潮汐能源來(lái)提供電能至電動(dòng)部分18。
[0036]不論可再生能源34是何種類型，產(chǎn)生的電能可傳送至軌道附近位置36并且轉(zhuǎn)化為適于存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置30中和/或在電觸頭24處直接使用的形式。通過(guò)這種方式，即使電能的產(chǎn)生是可變的(例如太陽(yáng)能、風(fēng)能等)，也可對(duì)來(lái)自可再生能源34的電能進(jìn)行累積和存儲(chǔ)以最終使用在儲(chǔ)能裝置30中。
[0037]還設(shè)想到，電力源32可為常規(guī)的電能源，如接收來(lái)自電力網(wǎng)的電能(例如源自將電能提供至特定區(qū)域的發(fā)電廠的能量)的變電站38。來(lái)自電力網(wǎng)的電能可被轉(zhuǎn)移至軌道附近位置40并且轉(zhuǎn)化為適于存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置30中和/或在電觸頭24處直接使用的形式。
[0038]在其他實(shí)施例中，能量交換站22可包括未耦接至本地電力源的儲(chǔ)能裝置30。在這一實(shí)施例中，能量交換站22可接收來(lái)自所連接的使用再生制動(dòng)系統(tǒng)(RBS) 54 (僅在圖2中示出)的機(jī)車16的電能。來(lái)自機(jī)車16的電能可存儲(chǔ)在軌道附近位置41處的儲(chǔ)能裝置30中并且在需要時(shí)傳送回同一或另一機(jī)車16。在不存儲(chǔ)于儲(chǔ)能裝置30中的情況下，來(lái)自使用RBS54的一個(gè)機(jī)車16的電能還可能被傳送至連接到同一電觸頭24的另一機(jī)車16。
[0039]在一些實(shí)施例中，能量交換站22可通過(guò)全球交換系統(tǒng)42互連。全球交換系統(tǒng)42可允許能量交換站22之間的能量共享。例如，由連接到一個(gè)電觸頭24的機(jī)車16的RBS54所產(chǎn)生的電能可傳送至一個(gè)能量交換站22并且隨后通過(guò)全球交換系統(tǒng)42提供至另一能量交換站22，以備連接到相關(guān)的電觸頭24的另一機(jī)車16存儲(chǔ)和/或使用。全球交換系統(tǒng)42可經(jīng)由直接連接的電力線、大型電力網(wǎng)或本領(lǐng)域所公知的其他類型的電連接對(duì)所選擇的交換站22進(jìn)行連接。
[0040]圖1進(jìn)一步描述了能量交換站22的幾種示例性配置。例如，能量交換站22可包括能量交換站66、68和70。能量交換站66可包括電觸頭24、儲(chǔ)能裝置30和電力源32。電力源32可為可再生能源34。
[0041]能量交換站68可以與能量交換站66相同的方式進(jìn)行設(shè)置，只不過(guò)電力源32可諸如通過(guò)變電站38連接至電力網(wǎng)。變電站38可傳輸電能至軌道附近位置40，以存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置30中。儲(chǔ)能裝置30隨后可將電能傳輸至經(jīng)過(guò)與能量交換站68相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)部分18的機(jī)車16。
[0042]能量交換站70為包括儲(chǔ)能裝置30的示例性能量交換站22，但不一定包括電力源32。儲(chǔ)能裝置30可從經(jīng)過(guò)的機(jī)車16 (例如經(jīng)由RBS54)接收足以用于傳輸回其他機(jī)車16的電能。在一些實(shí)施例中，能量交換站70可充當(dāng)電力源。例如，能量交換站70可通過(guò)經(jīng)由全球交換系統(tǒng)42傳送電能來(lái)充當(dāng)用于能量交換站68的電力源。
[0043]在一些實(shí)施例中，可對(duì)電動(dòng)部分18和相關(guān)聯(lián)的能量交換站22進(jìn)行策略性地定位以利用軌道12的某些方面。例如，可將能量交換站66安置在列車站附近。通過(guò)這種方式，機(jī)車16可被配置為諸如在機(jī)車16靠近列車站時(shí)，合宜地使用RBS54以將電能從機(jī)車16傳輸至能量交換站66。在一個(gè)實(shí)施例中，減速以停在列車站的機(jī)車16可經(jīng)由RBS54產(chǎn)生電能，并且將該電能傳輸至儲(chǔ)能裝置30。儲(chǔ)能裝置30隨后可將電能傳送至可能準(zhǔn)備出發(fā)或正離開列車站的另一機(jī)車16。通過(guò)這種方式，可在機(jī)車16之間合宜地共享能量。應(yīng)了解，機(jī)車16可在不將電能傳送至儲(chǔ)能裝置30的情況下(B卩，經(jīng)由電觸頭24直接共享電能)共享電倉(cāng)泛。
[0044]類似地，可將一些能量交換站22 (例如，能量交換站68和/或70)定位在一坡度(例如，丘陵、山地等)上。減速以經(jīng)過(guò)下坡的機(jī)車16可經(jīng)由RBS54產(chǎn)生能量，該能量用于傳輸至經(jīng)過(guò)上坡的機(jī)車16。
[0045]還可將電動(dòng)部分18與非電動(dòng)部分20相關(guān)聯(lián)，科學(xué)合理地進(jìn)行定位。例如，可對(duì)電動(dòng)部分18進(jìn)行定位，以便機(jī)車16可從電動(dòng)部分18接收到足以有效地通過(guò)鄰近的非電動(dòng)部分20的能量。也就是說(shuō)，電動(dòng)部分18可被分隔開，以便機(jī)車16可以足夠能量進(jìn)行充電，以在不存在耗盡電力或帶有供應(yīng)過(guò)剩的能量(可能引起能量交換站22之間的能量不平衡)而到達(dá)的風(fēng)險(xiǎn)的情況下，通過(guò)下一電動(dòng)部分18。
[0046]機(jī)車16可連接至能量交換站22的電觸頭24，以通過(guò)機(jī)車16 (或附接的軌道車)上的電觸頭44傳送電能。電觸頭44可為車載裝置，被配置為在機(jī)車16位于軌道12的電動(dòng)部分18中時(shí)選擇性地連接至電觸頭24。例如，電觸頭44可以是與電氣化軌道26 —起使用的充電模座46，與架空電力線28 —起使用的導(dǎo)電弓架(pantograph)48，或者被配置為產(chǎn)生與電觸頭24的電連接的其他拾取裝置。電觸頭44可被設(shè)置為在機(jī)車16進(jìn)入電動(dòng)部分28時(shí)自動(dòng)連接至電觸頭24，或可等待來(lái)自操作者或控制系統(tǒng)的指令。
[0047]圖2描述了連接到軌道系統(tǒng)10的電動(dòng)部分18的示例性機(jī)車16。機(jī)車16可包括電力系統(tǒng)50。電力系統(tǒng)50可包括一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī),該一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)被配置為使用電能來(lái)為位于機(jī)車16上的牽引裝置供電，以對(duì)機(jī)車16和軌道12上的其他附接的軌道車輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電力系統(tǒng)50可被電連接至電觸頭44，這樣可通過(guò)電觸頭44將電能提供至電力系統(tǒng)50。通過(guò)這種方式，來(lái)自能量交換站22的能量可被直接傳輸至電力系統(tǒng)50以驅(qū)動(dòng)機(jī)車16。
[0048]除了電力系統(tǒng)50之外，機(jī)車16 (或所連接的軌道車)還可包括用于存儲(chǔ)車輛14上的車載能量的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置52。在示例性實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置52可包括被配置為接收、存儲(chǔ)并傳輸電能的一個(gè)或多個(gè)可再充電電池。在其他實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置52可包括諸如儲(chǔ)氫系統(tǒng)或機(jī)械飛輪之類的機(jī)械存儲(chǔ)系統(tǒng)。電能和機(jī)械能結(jié)合存儲(chǔ)的裝置52也是可能的。儲(chǔ)能裝置52可被電連接至電觸頭44和電力系統(tǒng)50。通過(guò)這種方式，儲(chǔ)能裝置52可通過(guò)來(lái)自電觸頭44的能量進(jìn)行充電并通過(guò)電力系統(tǒng)50進(jìn)行放電以驅(qū)動(dòng)機(jī)車16。
[0049]機(jī)車16還可包括再生制動(dòng)系統(tǒng)(RBS)54。RBS54可被配置為通過(guò)本領(lǐng)域所公知的方式將在機(jī)車16的制動(dòng)操作期間所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。RBS54可被連接至一個(gè)或多個(gè)電觸頭44、電力系統(tǒng)50和儲(chǔ)能裝置52。由RBS54所產(chǎn)生的電能可傳送至這些部件中的任何部件。例如，由RBS54所產(chǎn)生的電能可傳送至用于從機(jī)車16轉(zhuǎn)移出來(lái)的電觸頭44，傳送至用于驅(qū)動(dòng)機(jī)車16的電力系統(tǒng)50，和/或傳送至用于增加機(jī)車16上車載儲(chǔ)能供給的儲(chǔ)能裝置52。
[0050]如圖2中進(jìn)一步描述的，軌道系統(tǒng)10可包括一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)56，該一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)被配置為對(duì)軌道系統(tǒng)10的部件進(jìn)行電控。機(jī)車16和能量交換站22分別可包括控制器58、60。控制系統(tǒng)56還可包括具有控制器64的控制站62?？刂破?8、60、64可經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相互連接，使得各控制器相互之間能夠進(jìn)行電通信。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)控制器58、60和64可經(jīng)由有線連接進(jìn)行連接。
[0051]各個(gè)控制器58、60、64均可包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備，諸如一個(gè)或多個(gè)微處理器。例如，各個(gè)控制器58、60、64可具體化為能夠控制數(shù)個(gè)機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的通用微處理器。各個(gè)控制器58、60、64還可包括運(yùn)行應(yīng)用程序所需的所有部件，如計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)設(shè)備和處理器(如中央處理單元或公知的任何其他工具)。各種其他公知的電路(包括電力源和其他適當(dāng)?shù)碾娐废到y(tǒng))可與控制器58、60、64相關(guān)聯(lián)。
[0052]控制站62可為被配置為對(duì)軌道10的操作進(jìn)行監(jiān)督的全球控制中心。例如，控制站62可包括對(duì)機(jī)車16、能量交換站22和其他車載和非車載設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)和/或操作者。在其他實(shí)施例中，控制站62可為本地控制中心，該本地控制中心被配置為對(duì)特定的能量交換站22和經(jīng)過(guò)或附近的機(jī)車16的操作進(jìn)行控制?？刂普?2可為本領(lǐng)域所公知的總體軌道控制系統(tǒng)的一部分，如精確列車控制系統(tǒng)和/或自動(dòng)列車控制系統(tǒng)。
[0053]在示例性的公開實(shí)施例中，控制系統(tǒng)56可包括對(duì)能量交換站22和機(jī)車16之間能量共享進(jìn)行協(xié)調(diào)的過(guò)程和操作。如所描述的，軌道12的每個(gè)電動(dòng)部分18可包括能量交換站22，該能量交換站被配置為經(jīng)由電觸頭24和44將能量傳輸至連接到能量交換站22的機(jī)車16并且從該機(jī)車16接收能量?？刂葡到y(tǒng)56可執(zhí)行各種控制過(guò)程和操作以測(cè)定軌道系統(tǒng)10的部件的能量需求并對(duì)可用的能量進(jìn)行相應(yīng)地分配。下面對(duì)與這些實(shí)施例一致的示例性過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0054]工業(yè)實(shí)用性
[0055]公開的實(shí)施例可適用于提供電能來(lái)為車輛供電的任何輸送系統(tǒng)。公開的軌道系統(tǒng)10可適用于現(xiàn)有的或新的軌道系統(tǒng)?？筛默F(xiàn)有的軌道系統(tǒng)或者構(gòu)建新的軌道系統(tǒng)以包括能量交換站，該能量交換站例如通過(guò)允許不同的軌道車輛共享電能可為有益的。此外，能量交換站可被配置為接收來(lái)自諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能和生物質(zhì)發(fā)電機(jī)之類的可再生能源的能量，該可再生能源將能量存儲(chǔ)在位于能量交換站的儲(chǔ)能裝置中并且提供這一能量至軌道的電動(dòng)部分上的機(jī)車。通過(guò)存儲(chǔ)大量的能量在能量交換站中，可在機(jī)車移動(dòng)時(shí)對(duì)該機(jī)車上的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行快速充電。通過(guò)這種方式，為了以足夠的電能對(duì)其車載儲(chǔ)能裝置進(jìn)行再充電以在軌道的非電動(dòng)部分上行駛，機(jī)車無(wú)需為靜止的并因此無(wú)法使用。此外，由于軌道車輛在軌道的非電動(dòng)部分上行駛時(shí)可通過(guò)存儲(chǔ)的電能來(lái)供電，因此非電動(dòng)部分包含有相對(duì)較短的電動(dòng)部分可減少為軌道系統(tǒng)中的軌道車輛提供電力所需的基礎(chǔ)設(shè)施。下面對(duì)使用所公開的軌道系統(tǒng)10的示例性過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0056]電力源32可產(chǎn)生電能，用于對(duì)軌道系統(tǒng)10中的機(jī)車16供電。在一些實(shí)施例中，通過(guò)到電動(dòng)部分18中的電觸頭24的直接連接，可使得來(lái)自電力源32的電能直接用于機(jī)車16。替代性地或此外，來(lái)自電力源32的電能可在傳輸至電觸頭24之前存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置30中。
[0057]例如，電力源32 (可為可再生能源34)可在不同時(shí)間產(chǎn)生電能(例如在陽(yáng)光照耀時(shí)經(jīng)由太陽(yáng)能)?？蓪㈦娔芾鄯e在儲(chǔ)能裝置30中，以便使得相對(duì)較大量的電能在相關(guān)聯(lián)的能量交換站22是可用的。在機(jī)車16通過(guò)電動(dòng)部分18繼續(xù)在軌道12上行駛時(shí)，儲(chǔ)能裝置30可快速傳輸電能至機(jī)車16以備車載存儲(chǔ)或直接使用。
[0058]在機(jī)車16接近能量交換站22 (例如能量交換站66)時(shí)，控制器(例如控制器58、60,64之一)可測(cè)定機(jī)車16上車載的儲(chǔ)能裝置30和/或儲(chǔ)能裝置52的能量狀態(tài)。能量狀態(tài)可為儲(chǔ)能裝置30和/或52的當(dāng)前的儲(chǔ)能量?；谒鶞y(cè)定的能量狀態(tài)，控制器可對(duì)傳輸路徑進(jìn)行測(cè)定。例如，傳輸路徑可從能量交換站22到機(jī)車16或者從機(jī)車16到能量交換站22。在其他實(shí)施例中，傳輸路徑可從一個(gè)機(jī)車16到另一機(jī)車16。
[0059]在一個(gè)示例性過(guò)程中，控制器58可測(cè)定儲(chǔ)能裝置52需要額外的電能來(lái)為機(jī)車16供電，以完成到特定目的地的行程。例如，控制器58可測(cè)定機(jī)車16需要從能量交換站66獲得閾值量的電能，以擁有足夠的能量以隨后為通過(guò)當(dāng)前的電動(dòng)部分18之后的非電動(dòng)部分20的機(jī)車16進(jìn)行供電。基于此，控制器58可測(cè)定傳輸路徑應(yīng)為通過(guò)電觸頭26和46從能量交換站66的儲(chǔ)能裝置30到機(jī)車16上的儲(chǔ)能裝置52。例如，電力源32可產(chǎn)生存儲(chǔ)在軌道附近位置36處的儲(chǔ)能裝置30中的電能。隨后，該電能經(jīng)由傳輸路徑傳輸至儲(chǔ)能裝置52。在其他實(shí)施例中，傳輸路徑可包括電力源32，該電力源直接傳輸電能至儲(chǔ)能裝置52，而不將電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置30中。
[0060]在機(jī)車16進(jìn)入與能量交換站66相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)部分18時(shí)，電觸頭44可被電連接至電觸頭24 (例如充電模座46)并且可啟動(dòng)經(jīng)由傳輸路徑的電力傳輸。電力傳輸可延續(xù)直至機(jī)車16離開電動(dòng)部分18并且進(jìn)入下一非電動(dòng)部分20或達(dá)到閾值電力傳輸。接著，機(jī)車16可通過(guò)從能量交換站66接收到的電能在非電動(dòng)部分20上行駛。
[0061]在其他情況下，控制器60(或位于控制站62的控制器64)可測(cè)定儲(chǔ)能裝置30需要額外的電能并且在機(jī)車16通過(guò)電動(dòng)部分18時(shí)，安排該機(jī)車傳輸電能至能量交換站22 (例如能量交換站70)。在這一實(shí)例中，控制器60可測(cè)定傳輸路徑應(yīng)經(jīng)由電觸頭28和48從機(jī)車16上車載的RBS54到能量交換站70的儲(chǔ)能裝置30。在其他實(shí)施例中，傳輸路徑可包括儲(chǔ)能裝置52，該儲(chǔ)能裝置可接收RBS54所產(chǎn)生的電能并且在需要時(shí)非車載地將其傳輸至儲(chǔ)能裝置30。在機(jī)車16進(jìn)入與能量交換站70相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)部分18時(shí)，可啟動(dòng)經(jīng)由傳輸路徑的電力傳輸。
[0062]在傳輸期間，可由機(jī)車16上車載的RBS54產(chǎn)生電能。例如，與能量交換站70相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)部分18可為下坡軌道12。在機(jī)車16制動(dòng)以保持速度或減速時(shí)，機(jī)車16可在軌道12上向下行駛并且通過(guò)RBS54產(chǎn)生電能。如控制器60所測(cè)定的，在機(jī)車16通過(guò)電動(dòng)部分18時(shí)，從RBS54到能量交換站70的電力傳輸可延續(xù)。通過(guò)這種方式，機(jī)車16可充當(dāng)對(duì)儲(chǔ)能裝置30進(jìn)行充電的電力源。當(dāng)機(jī)車16離開電動(dòng)部分18或達(dá)到閾值電力傳輸時(shí)，電力傳輸可停止。隨后，諸如控制器60之類的控制器可指示儲(chǔ)能裝置30將接收到的電能傳輸至另一機(jī)車16、另一能量交換站(例如經(jīng)由全球交換系統(tǒng)42的能量交換站68)或其他電能目的地。
[0063]能量交換站22可以任何方式配置并安排在軌道系統(tǒng)10內(nèi)，以例如通過(guò)上述的示例性過(guò)程允許電能的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和/或消耗。應(yīng)了解，能量交換站66、68、70的配置僅為示例性的并且軌道系統(tǒng)10中的能量交換站22的其他配置也是可能的。
[0064]示例性的公開實(shí)施例提供了軌道系統(tǒng)10，該軌道系統(tǒng)克服了與其他電軌道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。電動(dòng)部分18和非電動(dòng)部分20的使用允許降低成本的相對(duì)小型的基礎(chǔ)設(shè)施。此外，能量交換站22的設(shè)置允許可再生能源34形式的電力源32用于對(duì)機(jī)車16進(jìn)行供電?？蓪?duì)來(lái)自電力源32的電能(特別是在可再生能源34的情況下)進(jìn)行累積，以便使得相對(duì)較大量的電能在能量交換站22是可用的。通過(guò)這種方式，機(jī)車16在軌道12上行駛時(shí)，可快速接收電能。通過(guò)這種方式，機(jī)車可在無(wú)需停下來(lái)充電并且無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)行的情況下，接收足以在非電動(dòng)部分20上行駛的能量。此外，能量交換站22的合理配置可允許機(jī)車16之間的能量共享，降低了對(duì)來(lái)自其他電力源的能量的需求。
[0065]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，能夠在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下對(duì)本實(shí)用新型的軌道系統(tǒng)做出各種修改和變型是顯而易見(jiàn)的。從對(duì)本文所公開的說(shuō)明書和實(shí)施例實(shí)踐的考慮中，其他實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。本文旨在僅將說(shuō)明書和實(shí)例視為示例性的，而本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由的權(quán)利要求書所確定。
【權(quán)利要求】
1.具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于包括: 軌道(12)，包括電動(dòng)部分(18)和非電動(dòng)部分(20)； 電觸頭(24)，沿所述軌道(12)的所述電動(dòng)部分(18)延伸； 能量交換站(22)，電連接至所述電觸頭(24)， 其中所述能量交換站(22)被配置為: 當(dāng)軌道車輛(14)位于所述軌道(12)的所述電動(dòng)部分(18)時(shí)，通過(guò)所 述電觸頭(24)在所述能量交換站(22)和所述軌道車輛(14)之間啟動(dòng)電力傳輸；以及 當(dāng)所述軌道車輛(14)離開所述軌道(12)的所述電動(dòng)部分(18)時(shí)，在 所述能量交換站(22)和所述軌道車輛(14)之間停止電力傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述能量交換站(22)包括電力源(32)，所述電力源(32)被配置為產(chǎn)生用于供應(yīng)至所述電觸頭(24)的電倉(cāng)泛。
3.如權(quán)利要求2所述的具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述能量交換站(22 )還包括電連接至所述電力源(32 )和電觸頭的儲(chǔ)能裝置(30 )，所述儲(chǔ)能裝置(30 )被配置為對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)。
4.如權(quán)利要求1所述的具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述能量交換站(22 )包括電連接至電觸頭的儲(chǔ)能裝置(30 )，其中所述儲(chǔ)能裝置(30 )被配置為: 將電能傳輸至所述電觸頭(24);以及 接收來(lái)自所述電觸頭(24)的電能。
5.如權(quán)利要求1所述的具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包括--與能量交換站相連通的控制器，其中，控制器(58)被配置為: 對(duì)所述軌道(12)上的軌道車輛的能量狀態(tài)進(jìn)行測(cè)定； 基于所述軌道(12)車輛的能量狀態(tài)對(duì)所述電力傳輸?shù)膫鬏斅窂竭M(jìn)行測(cè)定。
6.如權(quán)利要求1所述的具有能量交換站的軌道系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述軌道(12)的所述非電動(dòng)部分(20)的長(zhǎng)度大于該軌道的所述電動(dòng)部分(18)的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】B60M3/00GK203937528SQ201420370733
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】H·S·蘭巴 申請(qǐng)人:易安迪機(jī)車公司