本發(fā)明涉及一種觸電機(jī)械臂、含該機(jī)械臂的集電桿及含該集電桿的車(chē)輛。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的高速公路、國(guó)道、省道、城鄉(xiāng)公路功能單一，其弊端是僅限于自帶燃料的車(chē)輛行駛，不能給予車(chē)輛補(bǔ)充能源，城內(nèi)無(wú)軌電車(chē)也僅限于公交專(zhuān)線(xiàn)。

現(xiàn)有的無(wú)軌電車(chē)使用的電力一般是通過(guò)架空電纜，經(jīng)車(chē)上的集電桿取得。無(wú)軌電車(chē)因?yàn)槭褂玫妮喬ナ墙^緣體，不像有軌電車(chē)可使用路軌完成電路；故此需要使用一對(duì)架空電纜及集電桿。

現(xiàn)有集電桿大多只能通過(guò)手動(dòng)或半自動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)與架空電纜的接觸和脫離，只限于車(chē)輛在短程、低速的條件下使用。在長(zhǎng)途及高速的行駛條件下，特別是需要高速超車(chē)的情況下，現(xiàn)有的集電桿便會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與架空電纜的接通和脫離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)高速觸電及脫離的觸電機(jī)械臂，同時(shí)提供包含該觸電機(jī)械臂的集電桿以及包含該集電桿的車(chē)輛。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種觸電機(jī)械臂，其包括殼體、設(shè)置在殼體上的觸電裝置以及橫向調(diào)整裝置。

進(jìn)一步的，所述觸電裝置包括螺旋桿以及驅(qū)動(dòng)螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)；所述螺旋桿上設(shè)置有接觸鉤組；所述接觸鉤組包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的接觸鉤；所述接觸鉤包括與螺旋桿連接的螺旋離合器、設(shè)置在螺旋離合器上的連接桿以及與連接桿鉸連的接觸鉤體，所述連接桿和接觸鉤體的鉸連處設(shè)置有限制接觸鉤體轉(zhuǎn)動(dòng)的限位扭簧。

進(jìn)一步的，所述接觸鉤組為兩組。

進(jìn)一步的，所述橫向調(diào)整裝置包括與殼體兩端固定連接的導(dǎo)動(dòng)桿以及滑動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)動(dòng)桿上的第一支撐桿和第二支撐桿；所述第一支撐桿和第二支撐桿平行設(shè)置且通過(guò)第一拉簧和第二拉簧分別與殼體的兩端連接。

進(jìn)一步的，所述第一支撐桿通過(guò)套置在導(dǎo)動(dòng)桿上的第一滑塊與導(dǎo)動(dòng)桿滑動(dòng)連接，所述第一拉簧的一端與殼體的左端固定連接，另一端與第一滑塊固定連接。

進(jìn)一步的，所述第二支撐桿通過(guò)套置在導(dǎo)動(dòng)桿上的第二滑塊與導(dǎo)動(dòng)桿滑動(dòng)連接，所述第二拉簧的一端與殼體的右端固定連接，另一端與第二滑塊固定連接。

一種集電桿，其包括底盤(pán)、與底盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接的隨動(dòng)盤(pán)、豎向調(diào)整裝置以及上述觸電機(jī)械臂；所述豎向調(diào)整裝置包括平行設(shè)置的第一豎向調(diào)整裝置以及第二豎向調(diào)整裝置；所述第一豎向調(diào)整裝置與第一支撐桿鉸連，所述第二豎向調(diào)整裝置與第二支撐桿鉸連。

進(jìn)一步的，所述第一豎向調(diào)整裝置和第二豎向調(diào)整裝置均包括舉升桿、舉升推桿和調(diào)整推桿；所述舉升桿的一端與隨動(dòng)盤(pán)鉸連；所述舉升推桿和調(diào)整推桿分別設(shè)置在舉升桿的上下兩側(cè)；所述舉升推桿的一端與舉升桿鉸連，另一端與隨動(dòng)盤(pán)鉸連；所述調(diào)整推桿一端與舉升桿鉸連，另一端與殼體的底部鉸連；所述第一豎向調(diào)整裝置的調(diào)整桿和第二豎向調(diào)整裝置的舉升桿頂部分別鉸連第一支撐桿和第二支撐桿。

一種車(chē)輛，其包含上述集電桿；所述車(chē)輛頂部與底盤(pán)固定連接。

進(jìn)一步的，所述車(chē)輛為電車(chē)、雙能源電車(chē)或農(nóng)用機(jī)械。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是在現(xiàn)有的無(wú)軌電車(chē)技術(shù)上做出改進(jìn)，使無(wú)軌電車(chē)及雙源電車(chē)更具有實(shí)用性。車(chē)輛可以在線(xiàn)路下通過(guò)本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)換車(chē)道，包括任何方式（超車(chē)、逆行）的通行，本發(fā)明裝置可以很方便的接入和收起，實(shí)現(xiàn)在十字路口形成互通。

附圖說(shuō)明

圖1觸電機(jī)械臂的觸電準(zhǔn)備狀態(tài)示意圖。

圖2觸電機(jī)械臂的行駛觸電狀態(tài)示意圖。

圖3觸電機(jī)械臂的超車(chē)脫離狀態(tài)示意圖。

圖4集電桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5車(chē)輛行駛狀態(tài)時(shí)電流流向示意圖。

圖6農(nóng)田供電網(wǎng)絡(luò)示意圖。

其中，1殼體、2螺旋桿、3電機(jī)、4螺旋離合器、5連接桿、6接觸鉤體、7限位扭簧、8導(dǎo)動(dòng)桿、9第一支撐桿、10第二支撐桿、11第一拉簧、12第二拉簧、13第一滑塊、14第二滑塊、15底盤(pán)、16隨動(dòng)盤(pán)、17舉升桿、18舉升推桿、19電網(wǎng)線(xiàn)纜、20調(diào)整推桿、21驅(qū)動(dòng)電機(jī)、22集電器。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1~4所示，一種觸電機(jī)械臂，其包括殼體1、設(shè)置在殼體1上的觸電裝置以及橫向調(diào)整裝置。

所述觸電裝置包括螺旋桿2以及驅(qū)動(dòng)螺旋桿2轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)3；所述螺旋桿2上設(shè)置有接觸鉤組；所述接觸鉤組包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的接觸鉤；所述接觸鉤包括與螺旋桿2連接的螺旋離合器4、設(shè)置在螺旋離合器4上的連接桿5以及與連接桿5鉸連的接觸鉤體6，所述連接桿5和接觸鉤體6的鉸連處設(shè)置有限制接觸鉤體6轉(zhuǎn)動(dòng)的限位扭簧7。所述接觸鉤組為兩組。形成閉合回路。

所述電機(jī)固定在殼體上，電機(jī)的輸出軸與螺旋桿傳動(dòng)連接，螺旋桿的另一端通過(guò)軸承與殼體固定。連接桿設(shè)置在螺旋離合器上，螺旋離合器為現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)螺旋離合器的離合作用，可以實(shí)現(xiàn)螺旋桿帶動(dòng)連接桿移動(dòng)或靜止，每組接觸鉤組的兩個(gè)接觸鉤可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相反運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸電纜的環(huán)抱接觸和脫離。

所述橫向調(diào)整裝置包括與殼體1兩端固定連接的導(dǎo)動(dòng)桿8以及滑動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)動(dòng)桿8上的第一支撐桿9和第二支撐桿10；所述第一支撐桿9和第二支撐桿10平行設(shè)置且通過(guò)第一拉簧11和第二拉簧12分別與殼體1的兩端連接。

所述第一支撐桿9通過(guò)套置在導(dǎo)動(dòng)桿8上的第一滑塊13與導(dǎo)動(dòng)桿8滑動(dòng)連接，所述第一拉簧11的一端與殼體1的左端固定連接，另一端與第一滑塊13固定連接。

所述第二支撐桿10通過(guò)套置在導(dǎo)動(dòng)桿8上的第二滑塊14與導(dǎo)動(dòng)桿8滑動(dòng)連接，所述第二拉簧12的一端與殼體1的右端固定連接，另一端與第二滑塊14固定連接。

電機(jī)帶動(dòng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)，使之能夠帶動(dòng)螺旋桿及接觸鉤進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，捕捉觸電網(wǎng)的正負(fù)極。第一拉簧和第二拉簧在左右兩側(cè)拉住第一支撐桿和第二支撐桿，使支撐桿在行駛及超車(chē)時(shí)左右變換復(fù)位。當(dāng)車(chē)輛偏離觸電網(wǎng)一定極限時(shí)，接觸鉤帶動(dòng)限位扭簧自動(dòng)脫離觸電網(wǎng)。

一種集電桿，其包括底盤(pán)15、與底盤(pán)15轉(zhuǎn)動(dòng)連接的隨動(dòng)盤(pán)16、豎向調(diào)整裝置以及如權(quán)利要求6所述的觸電機(jī)械臂；所述豎向調(diào)整裝置包括平行設(shè)置的第一豎向調(diào)整裝置以及第二豎向調(diào)整裝置；所述第一豎向調(diào)整裝置與第一支撐桿9鉸連，所述第二豎向調(diào)整裝置與第二支撐桿10鉸連。

所述第一豎向調(diào)整裝置和第二豎向調(diào)整裝置均包括舉升桿17、舉升推桿18和調(diào)整推桿20；所述舉升桿17的一端與隨動(dòng)盤(pán)16鉸連；所述舉升推桿18和調(diào)整推桿20分別設(shè)置在舉升桿17的上下兩側(cè)；所述舉升推桿18的一端與舉升桿17鉸連，另一端與隨動(dòng)盤(pán)16鉸連；所述調(diào)整推桿20一端與舉升桿17鉸連，另一端與殼體1的底部鉸連；所述第一豎向調(diào)整裝置的調(diào)整桿和第二豎向調(diào)整裝置的舉升桿17頂部分別鉸連第一支撐桿9和第二支撐桿10。

所述舉升推桿和調(diào)整推桿可以是電動(dòng)推桿也可以是液壓推桿，隨動(dòng)盤(pán)安裝在車(chē)輛頂部并與電源線(xiàn)連接，隨動(dòng)盤(pán)根據(jù)車(chē)輛的行駛方向隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整。舉升桿被舉升推桿所推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上升及下降。調(diào)整桿推動(dòng)機(jī)械臂殼體，調(diào)整觸電角度及方向。電源線(xiàn)置于機(jī)械臂殼內(nèi)，從舉升桿、支撐桿、轉(zhuǎn)軸及隨動(dòng)盤(pán)孔中穿過(guò)。

一種車(chē)輛，其包含上述集電桿；所述車(chē)輛頂部與底盤(pán)15固定連接。所述車(chē)輛可以但不限于電車(chē)、雙能源電車(chē)或農(nóng)用機(jī)械。

車(chē)輛的車(chē)頂帶有集電桿，觸線(xiàn)正、負(fù)線(xiàn)距與車(chē)輛機(jī)械臂寬比為1:2，機(jī)械臂為車(chē)內(nèi)按觸控制，可自由升降，超車(chē)時(shí)機(jī)械臂縮回脫離觸電網(wǎng)，超車(chē)完畢后機(jī)械臂展開(kāi)接通觸電網(wǎng)。

電車(chē)整流站從所在地區(qū)高壓輸配電線(xiàn)網(wǎng)獲得交流電源并轉(zhuǎn)變?yōu)殡p源電車(chē)所需要600伏直流電，然后經(jīng)過(guò)饋電網(wǎng)把直流電流電輸送到觸電網(wǎng)，雙源電車(chē)再利用它的集電桿接觸線(xiàn)纜而取得電能供給它的主電機(jī)及電容器。

如圖5所示，電車(chē)的直流電流途徑和實(shí)現(xiàn)方法均為現(xiàn)有技術(shù)，具體包括：整流站→正饋線(xiàn)→正觸線(xiàn)→電車(chē)主電機(jī)、電容器→負(fù)觸線(xiàn)→負(fù)饋線(xiàn)→整流站。因此雙源電車(chē)得以驅(qū)動(dòng)并沿著架設(shè)好的觸行駛在電車(chē)路線(xiàn)上并能使雙源電車(chē)自帶電容器獲得電能補(bǔ)充。

整流站選址應(yīng)接近負(fù)荷中心，饋電距離以1.0-2.5km為宜，供電最大半徑不應(yīng)超過(guò)3.5km。饋電距離應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、觸線(xiàn)網(wǎng)的劃分和饋線(xiàn)網(wǎng)的配置綜合考慮，保證系統(tǒng)整體的可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性。每座整流站應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。

本發(fā)明不但解決了雙源機(jī)動(dòng)車(chē)長(zhǎng)途補(bǔ)電的后顧之憂(yōu)且節(jié)能、環(huán)保。據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，隨著我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)潛力持續(xù)釋放，汽車(chē)保有量持續(xù)快速增長(zhǎng)，僅2016年上半年汽車(chē)保有量就凈增1135萬(wàn)輛。截至6月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)2.85億輛，其中汽車(chē)1.84億輛；需要2.9億噸的成品油消耗量。這當(dāng)中不但有極大的燃油供應(yīng)危機(jī)，還會(huì)產(chǎn)生多少尾氣，是和整個(gè)節(jié)能減排目標(biāo)不相吻合的。

2015年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物初步核算為4532.2萬(wàn)噸，比2014年削減0.3%，其中氮氧化物（nox）584.9萬(wàn)噸，碳?xì)浠衔铮╤c）430.2萬(wàn)噸，一氧化碳（co）3461.1萬(wàn)噸，顆粒物（pm）56.0萬(wàn)噸。汽車(chē)是機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的nox和pm超過(guò)90%，hc和co超過(guò)80%。按車(chē)型分類(lèi)，全國(guó)貨車(chē)排放的nox和pm明顯高于客車(chē)，其中重型貨車(chē)是主要貢獻(xiàn)者；而客車(chē)co和hc排放量則明顯高于貨車(chē)。

若全國(guó)有10%的機(jī)動(dòng)車(chē)應(yīng)用本發(fā)明，那將對(duì)于我國(guó)的節(jié)能減排計(jì)劃將起到不可估量的作用，另外從車(chē)主個(gè)人經(jīng)濟(jì)上計(jì)算也將為主節(jié)約一筆不小的開(kāi)支，按2.0排量的小汽車(chē)計(jì)算，每公里燃油消費(fèi)達(dá)到為0.6元左右，而運(yùn)用電能其運(yùn)行成本則將減縮到0.09元左右。本發(fā)明在利國(guó)的同時(shí)也在利民，一舉兩得！

本發(fā)明所述觸電機(jī)械臂和集電桿還可以用于農(nóng)用機(jī)械中。

傳統(tǒng)的農(nóng)田作業(yè)功能單一，其弊端是僅限于自帶燃料的農(nóng)業(yè)機(jī)械。而電動(dòng)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械自1834年問(wèn)世以來(lái)就沒(méi)有多大發(fā)展，到2017年為止最新型的概念電動(dòng)拖拉機(jī)也僅僅只能行駛50km，這距真正的投入農(nóng)田作業(yè)還有巨大的距離。

本發(fā)明針對(duì)農(nóng)田作業(yè)無(wú)法運(yùn)用電存在的問(wèn)題，提供一種農(nóng)業(yè)機(jī)械電能供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括每5.4（最大）萬(wàn)畝設(shè)一固定整流站置于中央位置，并行連接架空觸線(xiàn)網(wǎng)，連接高壓電網(wǎng)至整流站，如圖6所示。農(nóng)業(yè)機(jī)械利用觸電機(jī)械臂和集電桿連接觸電網(wǎng)獲得電能驅(qū)動(dòng)行走完成移動(dòng)作業(yè)。機(jī)械臂為行走移動(dòng)作業(yè)的農(nóng)田機(jī)械內(nèi)按觸控制，可自由升降，換行、換地塊時(shí)機(jī)械臂縮回脫離觸電網(wǎng)，換行換地塊完畢后機(jī)械臂展開(kāi)接通觸電網(wǎng)。

“民以食為天”。農(nóng)業(yè)，作為一個(gè)“安民心，定天下”的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，一直是人類(lèi)抵御自然威脅和賴(lài)以生存的根本。如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)期滯后不前，定會(huì)影響中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定性。因此，做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)落后的舊中國(guó)，還是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的新中國(guó)都有著十分重要的戰(zhàn)略意義。隨著農(nóng)業(yè)人口的轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力不斷減少的情況下，推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)，是提高工作效率，解決農(nóng)用地不足，增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的有效手段。

自“九·五”期間，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平逐年提高7％以上，農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)資產(chǎn)穩(wěn)中有升。1996年全國(guó)農(nóng)機(jī)總動(dòng)力比1995年增長(zhǎng)7.56％，1999年全國(guó)農(nóng)機(jī)總動(dòng)力達(dá)4.89億kw，比1998年增長(zhǎng)8.7％，農(nóng)機(jī)固定凈資產(chǎn)達(dá)2641億元，比1998年增長(zhǎng)11.4％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著農(nóng)機(jī)裝備水平的提高，全國(guó)機(jī)械化作業(yè)水平也進(jìn)一步提高，1999年全國(guó)機(jī)耕面積達(dá)6200萬(wàn)hm²，機(jī)播面積4000萬(wàn)hm²，機(jī)收面積2500萬(wàn)hm²，機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收水平分別達(dá)65％、26％、16％。隨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的革新我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用量肯定會(huì)呈倍數(shù)增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械的數(shù)量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)汽車(chē)的數(shù)量。

然而在推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的大量、廣泛使用在推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展大大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，“農(nóng)業(yè)機(jī)械污染”日益突出，引起一些有識(shí)之士的關(guān)注。

由于不同類(lèi)型農(nóng)業(yè)機(jī)械的大量、廣泛使用，勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境造成污染。95%以上的農(nóng)業(yè)機(jī)械配套動(dòng)力是柴油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)型雖然高效但非常容帶來(lái)環(huán)境污染。而我國(guó)仍以十小型農(nóng)業(yè)機(jī)械為主，存在生產(chǎn)率低、耗油量大、排污量大等弊端。尤其是老舊機(jī)械自身構(gòu)造的缺陷問(wèn)題導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)土壤、水源、大氣的污染日益嚴(yán)重，且逐年增高。

農(nóng)業(yè)機(jī)械常用的液壓油、潤(rùn)滑油、柴油、汽油等由于使用不當(dāng)保管不善等原因會(huì)導(dǎo)致漏油問(wèn)題。據(jù)了解，農(nóng)村每5臺(tái)柴油機(jī)就會(huì)有1臺(tái)柴油機(jī)存在漏油問(wèn)題，浪費(fèi)了將近20%的資源。農(nóng)業(yè)機(jī)械的漏油、廢油滲入地表和土壤，會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，農(nóng)業(yè)機(jī)械在維修保養(yǎng)時(shí)對(duì)水源污染也是與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展是相背離的。農(nóng)業(yè)機(jī)槭在作業(yè)過(guò)程中排出大量尾氣，據(jù)污染源普查農(nóng)業(yè)機(jī)械主要的4種污染物分別是氮氧化合物、顆粒物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳，這4種污染物的排放量與機(jī)動(dòng)下進(jìn)行比較的結(jié)果顯示：農(nóng)業(yè)機(jī)械的單機(jī)排放量分別是機(jī)動(dòng)車(chē)的2倍、1.5倍、1倍和0.5倍。由此可知農(nóng)業(yè)機(jī)械污染物的排放量遠(yuǎn)高于機(jī)動(dòng)車(chē)的污染物排放量。

在這種歷史背景下，本著“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展”的思想與響應(yīng)國(guó)家的“節(jié)能減排”計(jì)劃及國(guó)家“大農(nóng)業(yè)”的思想，本發(fā)明應(yīng)運(yùn)而生，若全國(guó)有10%的農(nóng)田作業(yè)應(yīng)用本發(fā)明，那將對(duì)于我國(guó)的節(jié)能減排計(jì)劃將起到不可估量的作用，另外從農(nóng)戶(hù)個(gè)人經(jīng)濟(jì)上計(jì)算也將節(jié)約一筆不小的開(kāi)支，以35馬力的拖拉機(jī)計(jì)算，每工作1小時(shí)耗柴油7l，費(fèi)用約44元左右，而運(yùn)用電能則每小時(shí)為25.7度，其農(nóng)田作業(yè)成本則將減縮到9.5元左右。本發(fā)明在利國(guó)的同時(shí)也在利民，一舉兩得。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，但并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易根據(jù)上述實(shí)施例領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。