[0001] 本发明涉及电气化公路汽车设备技术领域，尤其涉及一种公共汽车用侧向取电装置、系统及取电方法。

[0002] 我国在20世纪50年代就开始了无轨架线电车的应用，在广州、青岛、北京等地运营了多条无轨电车。然而这种无轨电车的取电来自于车顶架线，车辆运行时取电线不能离开输电线，一旦一辆电车“翘辫子”趴窝，就会堵瘫整条线路，因此这种架线式公共汽车的应用市场较小。随着电池技术的革新与电动汽车的兴起，顶部架线的双电源无轨电车解决了传统电车不能脱离供电线的问题，但这种顶部架线的方式，会在城市路面顶上架设了复杂的线路，如果整个城市公共汽车全部采用无轨电车，密密麻麻的架线首先会影响城市美观，其次由于架线限制了路面的高度，导致消防、起重、自卸等具有举升功能的汽车使用受限。可见，现有的顶部架线的双电源无轨电车存在对路面增设限高，也不会影响道路美观的问题。

[0036] 下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

[0038] 下面，对本申请中涉及的参数进行说明如下表1所示：

[0039] 请参见图1‑图2，本申请提供的一种公共汽车用侧向取电装置，包括：绝缘座1、底座2、转台3、翻转台4、支撑杆组5、取电装置6以及平行控制装置7，所述绝缘座1设置在底座2与汽车8之间，所述转台3设置在底座2上，所述翻转台4设置在所述转台3上，所述支撑杆组5与所述翻转台4连接，所述取电装置6安装在所述支撑杆组5上，所述平行控制装置7与所述取电装置6连接，用于控制所述取电装置6与输电线9贴合；

[0040] 在取电时，首先控制翻转台4转动90度到达目标位置后，再转动转台3使得取电碳刷与输电线9接触，再控制取电碳刷与输电线路预设一定的压力，在满足取电条件后开始取电；

[0041] 在断电时，先断开驱动电路，再控制转台3转动使取电碳刷与输电线9分离，再控制转台3转动至初始位置后，使翻转台4向反方向转动90度。

[0042] 上述的公共汽车用侧向取电装置，通过转台3、翻转台4、取电装置6以及平行控制装置7从而达到能从侧面取得电力供应，可配合电池系统组成基于架线的双源供电系统，创制双源无轨电力公共汽车，降低大幅度降低车辆制造与运行成本，解决现有的顶部架线的双电源无轨电车存在对路面增设限高的问题，且不会影响道路美观。

[0043] 具体地，如图3所示，所述底座2包括底座框架21、控制滑槽22以及底座支架23，所述绝缘座1安装在所述底座框架21上，所述控制滑槽22安装在底座框架21的中部，且所述控制滑槽22为中空的圆环滑槽，底座支架23固定安装在底座框架21上。

[0044] 在该实施方式中，绝缘座1位于底座2与公共汽车8之间，底座2位于绝缘座1和转台3之间，底座2起着支撑转台3的作用。转台3通过螺栓固定在底座支架23上。转台3的活动转台顶盖34上设置了翻转台4，翻转台4的转台座321上设置了支撑杆组5，支撑杆组5的一端安装有取电装置6，支撑杆组5上安装有平行控制装置7，平行控制装置的主控装置安装在翻转台4上，从动控制装置安装在取电装置6上。整机安装在公共汽车8的顶部，优化的布局为双向取电方案中，整机安装在公共汽车8顶部的中间位置，单向取电方案中，整机安装在公共汽车8顶部靠近输电线9的一侧。

[0045] 在一示例中，请参见图3，绝缘座1的数量有多组，安装在底座框架21上，绝缘座1采用陶瓷绝缘子，与绝缘杆52形成二次绝缘，通过这种方式，可以防止取电装置泄露电荷，危及乘员安全。底座支架23固定安装在底座框架21上，底座支架23通过螺栓与转台底座31相连，为转台底座31提供绝缘于公共汽车8的稳定支座。控制滑槽22安装在底座框架21的中部，控制滑槽22为中空的圆环滑槽，主动控制臂44的主臂控制凸台444在翻转过程中始终在滑槽22的内部，从而控制取电装置6的取电碳刷67的外侧在转动的过程中始终与公共汽车8的外侧面平行，从而增加取电碳刷67与输电线9的接触面积，提高取电质量。

[0046] 可选地，请参见图4‑图6，所述转台包括转台底座31、活动转台32、转台顶盖33、活动转台顶盖34、转台齿圈35、伺服电机36、减速传动箱37、以及驱动齿轮38，所述转台底座31通过螺栓固定在底座支架23上，活动转台32位于转台顶盖33与转台底座31之间，活动转台32包括驱动转台座321和活动转台座323，转台齿圈35与驱动转台座321通过螺栓固定连接在一起，减速传动箱37安装在转台底座31上，所述伺服电机设于所述减速传动箱37的一侧，所述驱动齿轮38设于所述减速传动箱37的另一侧，活动转台座323与活动转台顶盖34通过螺栓连接，包裹在的转台底座31与转台顶盖33之间。

[0047] 在该实施方式中，驱动转台座321与转台底座31组成一套旋转副，驱动转台座321在伺服电机36的驱动力作用下，能围绕其旋转副中心旋转一定的角度，驱动转台座321的旋转是活动转台座323的转动源。活动转台座323与活动转台顶盖34通过螺栓连接，包裹在的转台底座31与转台顶盖33之间，活动转台座323与驱动转台座321组成一套旋转副。驱动转台座321上设置有转台座销322，活动转台座323设置有弹簧座销326和活动转台滑槽327，转台座销322安装在活动转台座323的活动转台滑槽327上。转台座销322与弹簧座销326上分别设置有左平衡弹簧324和右平衡弹簧325。作业时伺服电机36先驱使驱动转台座321旋转，再通过左平衡弹簧324和右平衡弹簧325驱动活动转台座323旋转，从而驱动活动转台顶盖34旋转。从而使得活动转台顶盖34既能被伺服电机36控制转动，也还具有一定角度和力度的柔性转动，最终控制取电碳刷67与输电线9能弹性的接触在一起，保证取电稳定。

[0048] 可选地，请参见图7‑8，所述翻转台4包括翻转支架41、第一轴承座42、翻转轴43、主动控制臂44、翻转电缸45、电缸固定座46、第一轴承47、以及电缸活动座48，所述翻转支架41与翻转轴43连接，所述第一轴承座42和所述翻转电缸固定座46安装在所述活动转台顶盖34上，所述第一轴承47安装在所述翻转轴43上，所述翻转轴43通过轴承与第一轴承座42连接并实现定位，且翻转轴43通过第一轴承47做旋转运动，所述翻转电缸活动座48安装在所述翻转支架41上，所述翻转电缸45安装在电缸固定座46和电缸活动座48之间。

[0049] 在该实施方式中，翻转电缸45在控制系统的作用下能伸长或缩短，对应的电缸固定座46和电缸活动座48的距离变长或变短，从而使得翻转支架41围绕翻转轴43转动，从而带动支撑连杆组5围绕翻转轴43转动，从而使取电装置6的取电碳刷67外侧实现从平行于公共汽车8的车顶位置到垂直于车顶位置的变化。

[0050] 具体地，如图8所示，主动控制臂44由主臂443和主臂座441组成，其中主臂443通过主臂座441安装在翻转轴43上，主臂443可围绕主臂座441转动。在主臂443上一端设置有主臂控制台444，另一端设置有主臂输出头442。主臂控制台444安装在控制滑槽22中。在工作过程中，主臂443能围绕主臂座441转动一定的角度，但主臂443相对于底座2不能在转台3的旋转方向上转动。

[0051] 可选地，请参见图9，所述支撑杆组5包括支撑连接座51、绝缘杆52、连接头53、火线取电装置54以及零线取电装置55，所述绝缘杆52通过连接头53组成用于连接翻转台4与取电装置6的绝缘式框架，所述支撑杆组5一端通过支撑连接座51与翻转台4的翻转支架41连接，另一端连接有火线取电装置54和零线取电装置55，支撑杆组5在连接翻转支架41的一端为一套整体，在中间位置一分为二，分别连接火线取电装置54和零线取电装置55。

[0052] 在该实施方式中，支撑杆组52在连接翻转支架41翻转支架的一端为一套整体，在中间位置一分为二，分别连接火线取电装置54和零线取电装置55，有利于防止火线取电装置54和零线取电装置55在雨水、冰雪等复杂天气下短路损坏。支撑杆组5通过翻转支架41的翻转，实现支撑杆组5的翻转。

[0053] 如图10所示，在一示例中，取电装置6有两组，分别构成火线取电装置54和零线取电装置55，火线取电装置54和零线取电装置55除了安装位置不同外，其他结构完全相同。

[0054] 具体地，取电装置6的核心部件为取电转轴61，取电转轴61通过第二轴承64安装在第二轴承座69上，第二轴承座69安装在绝缘杆52上，因此取电转轴61虽然安装在支撑杆组5中，但可以通过第二轴承64围绕其轴心转动。取电转轴61设置有弹簧底座68，弹簧底座68上设置有轴销65，轴销65的两端设置了取电底座66，轴销65与取电底座66之间安装有弹簧63，取电底座66的两侧设置了取电碳刷67。取电底座66能沿着轴销65的轴线方向移动左右移动一定的距离，在取电时取电碳刷67与输电线9接触时会使得靠近取电侧的弹簧63压缩。从而保证即使车辆行驶在不平的路面上时，火线取电装置54与零线取电装置55都能与输电线9接触，保证取得装置6与供电线路良好接触。取电转轴61还设置有从动控制臂62，通过从动控制臂62的控制，取电转轴61可以沿其轴线转动，从而保证转台3在不同的转动角度下，取电碳刷67的外端面始终与公共汽车8的外侧面平行，从而增加取电碳刷67与输电线9的接触面积，提高取电碳刷67的寿命。

[0055] 如图11所示，平行控制装置7包括第一平行杆71、第一支撑臂72、中间连杆73、第二支撑臂74、第二平行杆75以及第三平行杆76。平行控制装置7的第一平行杆71一端与主动控制臂44上的主臂输出头442连接，另一端与第一支撑臂72连接。第一支撑臂72和第二支撑臂74通过转动副安装在连接头53上，并能围绕连接头53转动一定的角度。中间连杆73的两端分别与第一支撑臂72和第二支撑臂74连接在一起，中间连杆73上通过定位装置分别连接有第二平行杆75和第三平行杆76。第二平行杆75的一端连接中间连杆73，另一端连接火线取电装置54上的从动控制臂62。第三平行杆76的一端连接中间连杆73，另一端连接零线取电装置55上的从动控制臂62。主动控制臂44与第一支撑臂72平行且相等，第二支撑臂74与从动控制臂62平行且相等，主动控制臂44与第一支撑臂72、第一平行杆71、翻转轴43组成一套平行四边形，第二支撑臂74与从动控制臂62、第二平行杆75或第三平行杆76、绝缘杆52组成另一套平行四边形。

[0056] 需要说明的是，取电碳刷67的外表面为具有一定宽度的矩形碳刷，只有矩形碳刷的外侧表面与输电线完全接触时，取电的接触面积大，取电稳定，不易产生电弧，因此需要取电碳刷的外侧在转台3偏转的过程中保持与输电线9保持平行。如图12‑图13所示，以转台3向右侧旋转取电为例说明(向左侧取电原理完全相同)。转台3在初始位置时，主动控制臂
44与翻转轴43垂直，当转台3向右旋转时，由于主动控制臂44受控制滑槽22的限制，不能与翻转轴43同步转动，反而主动控制臂44与翻转轴43之间的角度减小(向左旋转时角度增大)。由于主动控制臂44与第一支撑臂72平行且相等，第二支撑臂74与从动控制臂62平行且相等，主动控制臂44与第一支撑臂72、第一平行杆71、翻转轴43组成一套平行四边形，第二支撑臂74与从动控制臂62、第二平行杆75或第三平行杆76、绝缘杆52组成另一套平行四边形。因此主动控制臂44与翻转轴43之间的角度变化，会引起取电转轴61与支撑杆组5的角度与其等角度同方向变化，从而控制取电碳刷67的外侧始终与车身外侧平行。同时，为了获得最佳的接触面积，主动控制臂44与第一支撑臂72、第一平行杆71之间留有合适的间隙，使取电碳刷67在与输电线9的触网压力作用下小范围自适应调整角度，使碳刷的外侧表面与输电线完全接触。

[0057] 本申请还提供一种公共汽车用侧向取电系统，包括如上所述的侧向取电装置，在双向取电时，所述侧向取电装置安装在公共汽车顶部的中间位置；在单向取电时，所述侧向取电装置安装在公共汽车顶部靠近输电线的一侧。

[0058] 请参见图14和图15，当输电线9位于车辆的左侧时，转台3顺时针转动取电，逆时针运动回位。当输电线9位于车辆的右侧时，转台3逆时针转动取电，顺时针运动回位。这样双向取电方式能提高车辆的应用范围，使得输电线路更容易布设。

[0059] 本申请还提供一种公共汽车用取电方法，应用于上述的公共汽车用侧向取电装置，在取电时，首先控制翻转台转动90度到达目标位置后，再转动转台使得取电碳刷与输电线接触，再控制取电碳刷与输电线路预设一定的压力，在满足取电条件后开始取电；

[0060] 在断电时，先断开驱动电路，再控制转台转动使取电碳刷与输电线分离，再控制转台转动至初始位置后，使翻转台向反方向转动90度。

[0061] 在一示例中，上述的公共汽车用侧向取电装置的工作流程包括：

[0062] 在取电时，先使翻转台转动90度，翻转台到达目标位置后，再转动转台，当取电碳刷与输电线接触后，再控制取电碳刷与输电线路预设一定的压力，系统判断满足取电条件后开始取电，即翻转台转动90度→转台向外旋转→触网压力预设→取电。

[0063] 在断电时先断开驱动电路，再控制转台转动使取电碳刷与输电线分离，再控制转台转动至初始位置，转台到达初始位置后，再使翻转台向反方向转动90度，即断电→触网压力释放→转台向内旋转回位→翻转台反方向转动90度。

[0064] 进一步地，在上述工作流程中，翻转台转动90度是指，如图16所示，当装载有本装置的公共汽车8在符合取电条件下取电时，驾驶员通过控制机构，控制本装置取电。当装置收到取电信号后，首先控制翻转电缸45收缩，翻转电缸45收缩，带动翻转支架41转动，并带动支撑杆组5的平面向垂直于车身顶部方向转动，从而带动取电装置6转动。当取电装置6的取电碳刷67外侧平面与公共汽车8的车顶垂直时，翻转电缸45停止工作。

[0065] 转台向外旋转是指，翻转台转动到达预定位置后，伺服电机36控制转台3转动，即控制驱动转台座321转动，活动转台座323在左、右平衡弹簧324、325的控制与驱动转台座321同步旋转，如图14所示，从而使得取电装置6在支撑杆组5的带动下向左侧转动，直到取电碳刷67与输电线9接触，转台向外旋转完成。

[0066] 触网压力预设是指，当取电碳刷67与输电线9后，伺服电机36控制转台3继续转动，此时由于活动转台座323在受输电线9的制约不能继续旋转，伺服电机36控制转台3继续转动使得驱动转台座321继续转动，此时左、右平衡弹簧324、325的弹簧平衡力被打破，活动转台座323相对于驱动转台座321发生一定偏转力，此时的偏转力通过支撑杆组5反馈到取电装置6上，当取电装置6与输电线9产生合适的压力后，伺服电机36停止转动，触网压力预设完成。可以通过设置传感器控制施加在输电线上的压力处于稳定状态，即使在公共汽车8与输电线9的距离发生小范围变化时也能正常控制压力。

[0067] 应当注意的是，在取电时，当取电碳刷67与输电线9在预设压力下稳定接触后，电控系统控制6取电装置取电，有利于减少取电冲击，防止产生取电电弧。其中，侧向取电装置原理简图如图17所示。

[0068] 在断电时，在公共汽车8处于大角度转弯、进站等工作状态时或其他需要控制断电的工作状态时，可通过控制系统在取电碳刷67与输电线9接触时，提前断开电路，有利于减少断电冲击，防止产生断电电弧。

[0069] 触网压力释放与转台向内旋转回位是指，电路断开后，伺服电机36控制转台向反方向转动，驱动转台座321先独自转动，当取电碳刷67与输电线9接触压力消失后，驱动转台座321与活动转台座323同步转动，当转台3上的翻转轴43与车身轴线平行时，伺服电机36停止转动，转台向内旋转至初始位置。

[0070] 翻转台反方向转动90度是指，当转台向内旋转至初始位置后，翻转电缸45伸出，带动翻转支架41转动，并带动支撑杆组5向平行于车身顶部方向转动，从而带动取电装置6转动。当取电装置6的取电碳刷67外侧平面与公共汽车8的车顶平行时，翻转电缸45停止工作，整机处于初始位置。

[0071] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。