一种电气化公路的制作方法

1.本发明涉及交通技术领域，具体涉及一种电气化公路。


背景技术：

2.现今采用汽油燃烧为动力的燃油汽车排放的尾气造成了严重的空气污染，因此人们对电动机车的发展给予极大的关注。目前的小型电动车设有可充电的车载蓄电池，依靠充电桩进行充电。但蓄电池的电能容量小，行驶里程短、寿命不长、无法在行驶时给车载蓄电池充电，充电效率低下，耗费时间长，很容易导致电动车因排队充电造成交通拥堵，不能实现长途行驶，而且建设电动车的充电设施投资也很大。另外，对于现有的电气化公路充电系统的大型电动车，多为电动车自身携带大型充电弓的模式，庞大的充电弓会造成机车美观的缺失，同时庞大的充电弓与轨道相连也给车辆超车变道带来一定的困扰，限制其推广应用。因此研究适用于小型车辆的新型电气化公路充电系统具有重要意义。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种电气化公路，提高电动车充电效率，节省充电时间，避免因排队充电造成交通拥堵，实现电动汽车能在长途行驶过程中进行充电的新型电气化公路。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电气化公路，包括：高架支杆、零线、火线、卖电车、卖电车滑槽、伸缩集电杆、电动汽车。所述若干高架支杆对称设置在公路两旁；所述卖电车滑槽平行设置为2条，分别架设在公路两旁的高架支杆上，由固定件将其固定在高架支杆上。2条卖电车滑槽的凹槽内分别设有零线和火线，为卖电车提供电能。所述卖电车通过设置在下部的4个车轮与卖电车滑槽相配合，并可在卖电车滑槽上行驶；所述卖电车前立面中心位置设有plc控制系统，为卖电车动力系统、卖电车通讯系统、集电杆控制系统和电量计量系统的控制中心。所述伸缩集电杆上端设置在卖电车下部，下端设有充电插头与电动汽车顶部设置的充电插孔相配合，完成对电动车的充电。
7.进一步的，所述卖电车包括：卖电车外壳、红外线测距仪、车轮组、电动机组、蓄电池、电弓组、集电杆滑轨、plc控制系统、通信设备、追踪摄像机。
8.所述卖电车外壳包括壳体和底盘，所述壳体为无底面的金属长方形壳体，设置于底盘内表面上，与底盘通过螺栓固定连接形成一个封闭的长方体空间，避免异物、灰尘、水的污染，以保护卖电车内的设备。
9.所述红外线测距仪设置在壳体外侧前端，通过导线与plc控制系统连接。接受plc控制系统指令，监测卖电车与充电汽车的充电插口的高度和路段出口的距离，当识别到与充电汽车可允许的充电高度值或与出口的最小距离值时发出充电或离开信号传递到plc控制系统。
10.所述车轮组包括车轮连接件、车轮、车轮轴、车轮护板。所述车轮组为两组，分别对称设置在两组电动机的内侧。所述车轮连接件为4个，由左右两边向下90度弯曲的钢板制成，左右两边设有轴孔套设在车轮轴两端且设置在车轮的内外两侧，上部通过螺栓与底盘底面固定连接。所述车轮为4个，分别固定设置在2个车轮轴两端。所述车轮轴穿过车轮外侧的车轮连接件上设置的轴孔与底盘外底面连接，以保证车轮、车轮轴，通过车轮连接件平衡固定在底盘外底面四角区域，使卖电车能够平稳行驶。所述车轮护板为4组，每组2个，设置在车轮前后两侧，顶端连接在底盘外底面，以防止车轮在高速行驶出现故障时飞出。
11.所述电动机组包括电动机、皮带、速控电位器。所述电动机组为2组，分别通过电动机底座固定在底盘内表面两端部区域。所述电动机包括：电动机旋转轴，电动机底座、电动机、电动机接线端。所述电动机旋转轴设置在电动机前端。所述电支机为直流电动机。所述电动机接线端设置在电动机的左侧通过导线与速控电位器连接，另一端与蓄电池连接，通过速控电位器控制电动机的转数；所述数控电位器设置在电动机的右侧，通过导线与plc控制系统连接，由plc控制系统控制数控电位器通过改变电路中电阻的大小以改变电压，最终改变电动机的转数来控制卖电车的速度；所述皮带一端套在电动机旋转轴上，另一端套在车轮轴上，带动车轮轴旋转，为车轮转动提供动力。
12.所述蓄电池为直流蓄电池，设置在底盘内表面两电动机之间，贮存电能和供给电能。所述蓄电池通过导线与电弓组连接，接受电刷通过电弓传递的电能。
13.所述电弓组由电弓和电刷组成，所述电弓为2个长条的石墨组成，通过电弓连接件固定在底盘外底面集电杆滑轨的外侧；所述电弓底面两端区域设有2个电刷与卖电车滑槽凹槽配合，分别与零线和火线接触。所述电弓组通过导线与蓄电池连接，将电能传递到蓄电池。
14.所述集电杆滑轨为纵向中心带有凹槽的2条轨道，长度与卖底盘宽度相同，两端部设有挡块。所述集电杆滑轨设置在底盘外底面中心位置。
15.所述plc控制系统设置在壳体前立面中心位置，所述plc控制系统设有无线收发器，可以收发通讯系统和追踪摄像机的无线信号，所述plc控制系统通过导线与红外线测距仪、数据电位器、蓄电池、通讯系统、追踪摄像机连接。
16.所述通信设备设置在壳体外侧右立面的上部区域，所述通信设备上部设有通讯无线收发器，将收集的电动汽车充电或不充电无线信号传递给plc控制系统。所述通信设备下部通过导线与plc控制系统连接，用以提供电源，控制其开闭。
17.所述追踪摄像机设置在壳体外侧右立面下部，所述追踪摄像机上部设有追踪无线收发器，将追踪摄像机对电动汽车运行轨迹进行拍摄和识别的无线信号传递给plc控制系统进行数据处理，plc控制系统通过控制数据控电位器来控制卖电车与电动汽车保持同步行驶。所述追踪摄像机下部通过导线与plc控制系统连接，用以提供电源，控制其开闭。
18.进一步的，所述伸缩集电杆包括集电杆伸缩装置、伸缩控制器、电量测量计。
19.所述集电杆伸缩装置包括伸缩集电杆底盘、集电杆电机、丝杠、节点、伸缩杆、充电插头、充电线。所述伸缩集电杆底盘为圆柱形，其柱立面设有凹槽，与集电杆滑轨配合。在伸缩集电杆给电动汽车充电时，通过集电杆底盘沿集电杆滑轨运动可缓解电动汽车左右摆动时带来的冲击。所述集电杆电机通过螺栓固定在伸缩集电杆底盘右侧，其前端的集电杆电机旋转轴沿圆周方向设置齿轮与丝杠的螺纹相配合；所述丝杠的另一端与一节点固定连
接；所述若干伸缩杆通过节点相连在一起形成栅栏式可伸缩结构，伸缩杆可沿节点旋转，达到伸缩的目的。伸缩杆最上端固定连接在伸缩集电杆底盘底面中心位置，下端与充电插头固定连接。所述充电插头通过充电线与电量测量计和蓄电池连接，构成给电动汽车的充电电路，由电量测量计测量充电电量。
20.所述伸缩控制器设置在伸缩集电杆底盘底面左侧，通过导线与集电杆电机和plc控制系统连接。plc控制系统接收到红外线测距仪的充电(离开路段)信号后进行数据处理，发送指令给伸缩控制器，再由伸缩控制器控制集电杆电机正转(反转)。plc控制系统接收到卖电车通讯系统发出的不充电信号时，发送指令给伸缩控制器，再由伸缩控制器控制集电杆电机反转。
21.所述电量测量计设置在伸缩杆与集电杆电机之间的伸缩集电杆底盘底面上，通过导线与plc控制系统连接，将数值信号传给plc充电控制系对每次充电量进行记录。通过充电线与充电插头和蓄电池连接，测量充电电量。
22.进一步的，所述卖电车滑槽为平行的2条上部开口的倒“凸”形导轨，其下端凹槽内分别设有零线、火线，零线和火线与电刷滑行接触传输电能，中间两侧的平面上供卖电车车轮行驶。
23.进一步的，所述电动汽车包括电动汽车充电通讯系统、电动汽车充电控制系统、充电插口、封阻装置；所述电动汽车充电通讯系统与电动汽车的通讯系统连接，用来接收和发送充电或不充电信号。所述电动汽车充电控制系统与电动汽车充电通讯系统连接，用来接充电或不充电信号以及控制封阻装置的开闭和在不充电时用来盖住充电插口。所述充电插口设置在电动汽车顶部与充电插头相配合接受电能，并通过导线与电动汽车车载蓄电池连接对其进行充电。所述充电插口前面设有封阻装置通过导线与电动汽车充电控制系统控连接，由电动汽车充电控制系统控制其打开，阻挡或关闭。
24.进一步的，所述plc控制系统的控制设备包括：红外线测距仪、速控电位器、通讯系统、追踪摄像机、伸缩控制器、电量测量计。
25.进一步的，所述plc控制系统、通讯系统、追踪摄像机采用蓝牙、wifi、zigbee、d2d、5g网络无线通信方式。zigbee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，是一项新型的无线通信技术，适用于传输范围短数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间。底层是采用ieee 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。d2d，即d2d三维地图。d2d通过三维实景虚拟的表现方式展现本土城市的行业资讯。网站以一种全新的人性化web界面表现，在网络上为城市百姓免费提供地图查询、电子商务、还为网民提供生活、工作、出行参考、网上创业等活动提供便捷的解决方案，同时提供了全新视觉的城市影象和社区体验。更真实的实现城市资讯与人文地理完全互融，实现城市生活与虚拟网络世界的互动体验。尤其是5网络，有着极高的速率，极大的容量，极低的时延。根据这些优点国际通信标准组织为5g定义了三大应用场景：其中包括urllc(低时延高可靠)，要求时延低于1ms，该技术应用于卖电车和电动汽车之间的低延迟连接，使卖电车能与电动汽车保持同步运行。
26.进一步的，所述卖电车滑槽采用铝合金材料，材质轻，强度高，抗拉抗压性能好，而且耐腐蚀。在其凹槽处敷设聚酰亚胺绝缘材料，保证电刷与零线和火线滑行接触时不漏电，解决运动过程的安全问题。
27.进一步的，所述电动汽车充电通讯系统采用蓝牙、wifi、zigbee、d2d、5g网络无线通信方式。
28.进一步的，所述卖电车滑槽采用分段式布置，每段长度为50～60km，每隔50～100km设置一段，每段由三条车道构成，与电动汽车行驶的公路对应设置，且首尾连接，组成“日”字型。在第一车道与第二车道间设置2条匝道，在第二车道与第三车道间设置2条匝道，在电动汽车超车变道时，卖电车可以通过匝道随电动汽车换到与其相应的道路中行驶，以达到不间断的对电动汽车进行充电的目的。
29.(三)有益效果
30.与现有技术相比，本发明提供了一种电气化公路，具备以下有益效果：
31.1.该电气化公路通过高架支杆上平行架设2条卖电车滑槽，分别在其凹槽内设有零线、火线，并在卖电车滑槽上设置可行驶的卖电车对行驶的电动汽车充电，使卖电车成为电能“中转站”，高效的利用绿色电能，节省充电时间，实现电动汽车在长途行驶过程中进行充电。
32.2.在卖电车上设置plc控制系统控制红外线测距仪、通信系统、追踪摄像机等设备达到对卖电车速度控制，实现在充电时与电动汽车的同步运动。解决了电动汽车行驶过程中可以充电的难题，使公路交通因电动汽车集中到充电设施处充电造成的拥堵问题得到了解决。
33.3.在卖电车上设置伸缩集电杆，通过伸缩集电杆的升降对电动汽车进行充电，打破了大型电动车自身携带大型电弓充电的模式，使电动汽车可以通过卖电车的伸缩集电杆进行充电，为电气化公路提供了一个新颖独特的充电模式。
34.4.在卖电车上设置的plc控制系统、通讯系统、追踪摄像机和电动汽车充电通讯系统采用蓝牙、wifi、zigbee、d2d、5g网络无线通信方式，减少卖电车控制的延时，使卖电车的充电模式朝向无线智能化发展。
35.5.卖电车滑槽采用分段式布置，首尾连接组成“日”字型；在车道间设置匝道，在电动汽车超车变道时，卖电车可以通过匝道随电动汽车换到与其相应的道路中行驶，以达到不间断的对电动汽车进行充电的目的。
36.6.该电气化公路设计合理，使电动汽车的充电模式朝向快速、无线智能化发展，适合向交通技术领域推广。
附图说明
37.附图1是本发明一种电气化公路的示意图；
38.附图2是本发明卖电车的前立面示意图；
39.附图3是本发明卖电车的底面示意图；
40.附图4是本发明卖电车滑槽截面图；
41.附图5是本发明卖电车滑槽布置图；
42.附图6是本发明伸缩集电杆示意图；
43.附图7是本发明卖电车与电动汽车充电示意图
44.如图1-7所示，图中各个部分由下列阿拉伯数字表示：
45.高架支杆-1、零线-2、火线-3、卖电车-4、卖电车滑槽-5、伸缩集电杆6、电动汽车-7
卖电车外壳-40、红外线测距仪-41、车轮组-42、电动机组-43、蓄电池-44、电弓组-45、集电杆滑轨-46、plc控制系统-47、通信系统-48、追踪摄像机-49、壳体-400、底盘-401、车轮连接件-420、车轮-421、车轮轴-422、车轮护板-423电动机-430、皮带-431、速控电位器-432、电动机旋转轴-4300、电动机底座-4301、电动机-4302、电动机接线端-4303、电弓-450、电刷-451、电弓连接件-4500、挡块-460、无线收发器-470、通讯无线收发器-480、追踪无线收发器-490、第一车道-51、第二车道-52、第三车道-53、匝道-54、集电杆伸缩装置-60、伸缩控制器-61、电量测量计-62、伸缩集电杆底盘-600、集电杆电机-601、丝杠-602、节点-603、伸缩杆-604、充电插头-605、充电线-606、集电杆电机旋转轴-6010、电动汽车充电通讯系统-70、电动汽车充电控制系统-71、充电插口-72、阻挡装置-73
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。
47.实施例：
48.请参阅图1-7，一种电气化公路，包括：高架支杆1、零线2、火线3、卖电车4、卖电车滑槽5、伸缩集电杆6、电动汽车7，其特征在于：所述若干高架支杆1对称设置在公路两旁；所述卖电车滑槽5平行设置为2条，分别架设在公路两旁的高架支杆1上，2条卖电车滑槽5的凹槽50内分别设有零线2和火线3；所述卖电车4通过设置在下部的4个车轮421与卖电车滑槽5相配合，并可在卖电车滑槽5上行驶，所述卖电车5前立面中心位置设有plc控制系统47；所述升降电弓6上端设置在卖电车4下部，下端设有充电插头605与电动汽车7顶部设置的充电插孔相配合。
49.请参阅图1-7，进一步的，所述卖电车4包括：卖电车外壳40、红外线测距仪41、车轮组42、电动机组43、蓄电池44、电弓组45、集电杆滑轨46、plc控制系统47、通信系统48、追踪摄像机49。
50.卖电车外壳40包括：壳体400和底盘401，所述壳体400为无底面的金属长方形壳体，设置于底盘401内表面上，与底盘401通过螺栓固定连接形成一个封闭的长方体空间。
51.红外线测距仪41设置在壳体400外侧前端，通过导线与plc控制系统47连接。
52.车轮组42包括车轮连接件420、车轮421、车轮轴422、车轮护板423，所述车轮组42为两组，分别对称设置在两组电动机430的内侧；所述车轮连接件420为4个，分别设置在4个车轮421的内外两侧，上部通过螺栓与底盘401外底面固定连接；所述车轮421为4个，分别固定设置在2个车轮轴422两端；所述车轮轴422穿过车轮外侧的车轮连接件420上设置的轴孔与底盘401外底面连接，所述车轮护板423为4组，每组2个，设置在车轮421前后两侧，顶端连接在底盘401外底面。
53.电动机组43包括：电动机430、皮带431、速控电位器432；所述电动机组为2组，分别通过电动机底座4301固定在卖电车底盘内表面两端部区域；所述电动机430包括：电动机旋转轴4300，电动机底座4301、电动机4302、电动机接线端4303；所述电动机旋转轴4300设置在电动机4302前端；所述电动机4302为直流电动机；所述电动机接线端4303设置在电动机
4302的左侧通过导线与速控电位器432连接，另一端与蓄电池44连接；所述数控电位器432设置在电动机4302的右侧，通过导线与plc控制系统47连接；所述皮带一端套在电动机旋转轴4300上，另一端套在车轮轴422上，带动车轮轴422旋转，为车轮421转动提供动力。
54.蓄电池44为直流蓄电池，设置在底盘401内表面两电动机之间，所述蓄电池44通过导线与电弓组45连接。
55.电弓组45由电弓450和电刷451组成，所述电弓450为2个长条的石墨组成，通过4个电弓连接件4500固定在底盘401外底面集电杆滑轨46的外侧；所述电弓450底面端部区域设置2个电刷451与卖电车滑槽5的凹槽50配合，所述电弓组45通过导线与蓄电池44连接。
56.集电杆滑轨46为纵向中心带有凹槽的2条轨道，长度与底盘401宽度相同，两端部设有挡块460，所述集电杆滑轨设置在底盘401外底面中心位置；
57.plc控制系统47设置在壳体400前立面中心位置，所述plc控制系统47设有无线收发器470，所述plc控制系统通过导线与红外线测距仪41、数据电位器432、蓄电池44、通讯系统48、追踪摄像机49连接。
58.通信系统48设置在壳体400外侧右立面的上部区域，所述通信设备48上部设有通讯无线收发器480，下部通过导线与plc控制系统47连接。
59.追踪摄像机49设置在壳体400外侧右立面下部，所述追踪摄像机49上部设有追踪无线收发器490，下通过导线与plc控制系统47连接。
60.请参阅图1-7，进一步的，所述伸缩集电杆6包括集电杆伸缩装置60、伸缩控制器61、电量测量计62。
61.集电杆伸缩装置60包括：伸缩集电杆底盘600、集电杆电机601、丝杠602、节点603、伸缩杆604、充电插头605、充电线606，所述伸缩集电杆底盘600为圆柱形，其柱立面设有凹槽，与集电杆滑轨46配合；所述集电杆电机601通过螺栓固定在伸缩集电杆底盘600右侧，其前端的集电杆电机旋转轴6010沿圆周方向设置齿轮与丝杠602的螺纹相配合；所述丝杠602的另一端与节点603固定连接；所述若干伸缩杆604通过节点603相连在一起形成栅栏式可伸缩结构，其最上端固定连接在伸缩集电杆底盘600底面中心位置，下端与充电插头605固定连接；所述充电插头605通过充电线606与电量测量计62和蓄电池44连接。
62.伸缩控制器61设置在伸缩集电杆底盘600底面左侧，通过导线与集电杆电机601和plc控制系统47连接；
63.电量测量计62设置在伸缩杆604与集电杆电机601之间的伸缩集电杆底盘600底面，通过导线与plc控制系统47连接，通过充电线606与充电插头605和蓄电池44连接。
64.请参阅图1-7，进一步的，所述卖电车滑槽5为平行的2条上部开口的倒“凸”形导轨，其下端凹槽50内分别设有零线2、火线3，零线2和火线3与电刷451滑行接触传输电能，中间两侧的平面51上供车轮421行驶。
65.请参阅图1-7，进一步的，所述电动汽车7包括电动汽车充电通讯系统70、电动汽车充电控制系统71、充电插口72、阻挡装置73；所述电动汽车充电通讯系统70与电动汽车的通讯系统连接；所述电动汽车充电控制系统71与电动汽车的控制系统连接，所述充电插口72设置在电动汽车7顶部与集电杆伸缩装置60的充电插头605相配合接受电能；所述充电插口72前面设有阻挡装置73通过导线与电动汽车充电控制系统70连接。
66.请参阅图1-7，进一步的，所述plc控制系统47的控制设备包括：外线测距仪41、速
控电位器432、通讯系统48、追踪摄像机49、伸缩控制器61、电量测量计62。
67.请参阅图1-7，进一步的，所述plc控制系统47、通讯系统48、追踪摄像机49采用蓝牙、wifi、zigbee、d2d、5g网络无线通信方式。
68.请参阅图1-7，进一步的，所述卖电车滑槽5采用铝合金材料，凹槽处敷设聚酰亚胺绝缘材料。
69.请参阅图1-7，进一步的，所述电动汽车充电通讯系统70采用蓝牙、wifi、zigbee、d2d、5g网络无线通信方式。
70.请参阅图1-7，进一步的，所述卖电车滑槽5采用分段式布置，每段长度为50～60km，每隔50～100km设置一段，每段由三条车道构成，首尾连接，组成“日”字型；在第一车道51与第二车道52间设置2条匝道54，在第二车道与第三车道53间设置2条匝道54。
71.电气化公路电动汽车的充电过程：
72.当电动汽车7将要或进入充电路段，需要充电时，首先由电动汽车通讯系统70发出信号，卖电车通讯系统48接收到充电信号，将信号传递给plc控制系统47进行数据处理，发出指令给追踪摄像机49，由追踪摄像机49对电动汽车7运行轨迹进行识别将信号传回给plc控制系统47，由plc控制系统47进行数据处理，发出指令给红外线测距仪41，红外线测距仪41监测与电动汽车充电插口72的距离，当识别到与电动汽车7可允许的充电高度时将信号传回plc控制系统47，由plc控制系统47进行数据处理，发出指令给集电杆控制系统61，集电杆控制系统启动集电杆电机601正转带动伸缩杆604及插头605下降插入电动汽车充电插口72内进行充电。
73.当电动汽车7不需要充电或充电完成时，由电动汽车7通过电动汽车通讯系统70发出不充电信号给卖电车通讯系统48，卖电车通讯系统48将接收的信号传递给plc控制系统47进行数据处理，发出指令给集电杆控制系统61，集电杆控制系统61启动集电杆电机601反转带动伸缩杆604及插头上升离开电动汽车7充电插口72完成充电。
74.另外，当电动汽车7将离开充电路段，红外线测距仪41识别到电动汽车将要离开充电路段，将信号传递给plc控制系统47进行数据处理，由plc控制系统47进行数据处理，发出指令给集电杆控制系统61，集电杆控制系统61启动集电杆电机601反转带动伸缩杆604及插头605上升离开电动汽车充电插口72完成充电。
75.在该文中的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。
77.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。