受电弓的驱动系统及升起或下降的方法与流程

受电弓的驱动系统及升起或下降的方法
1.本发明涉及用于使轨道车辆的集电器的至少一个滑动件升起或下降的驱动系统和方法，滑动件设置在集电器的定位装置上，所述定位装置可以通过驱动系统调节，并且滑动件构造成利用接触压力与架空线形成接触，驱动系统包括波纹管驱动器，该波纹管驱动器配置成借助于压缩空气被致动以用于致动定位装置，驱动系统包括气动控制单元，该气动控制单元具有用于向波纹管驱动器供应压缩空气或者从波纹管驱动器抽出压缩空气的控制阀，并且驱动系统包括下降单元，该下降单元具有气动检测管线和用于在检测管线中的压力降低时使波纹管驱动器排气的下降阀。
2.通常使用由石墨制成的滑动件以将能量从架空电线传输至车辆、比如机车。例如，当滑动件受到严重磨损或损坏时，架空电线或架空线可能会损坏。因此，机车通常配备有传感器技术，在超过特定的预期磨损极限或滑动件损坏时，该传感器技术借助于滑动件或支承滑动件的定位装置、比如所谓的受电弓等实现滑动条带的下降。传感器技术例如包括可以作为流体密封通道或管状型材形成或者设置在滑动件中的传感器元件。因此，传感器元件形成受压缩空气影响的检测管线。当已经达到磨损极限或滑动件损坏时，检测管线被损伤并且压缩空气逸出。可以检测到检测管线中的压力降低，从而引起定位装置使滑动件下降。
3.为了防止损坏，必须尽可能快地将滑动件从架空线下降，为此，这借助于为此目的而专门实现的下降单元来实施。与借助于其控制或实现滑动件的规则的升起和下降的控制单元相比，下降单元旨在当检测到压力降低时实现滑动件的相对快速的下降。因此，下降单元通常具有下降阀，该下降阀连接至检测管线，并且该下降阀是差压阀。差压阀直接连接至波纹管驱动器，以用于借助于定位装置使滑动条带升起或下降，使得波纹管驱动器可以快速排气。原则上，也可以借助于控制单元来实现排气，然而，由于控制单元的气动回路中包含长的传导路径和阀，因此不允许快速排气。当通过差压阀检测到压力降低时，由差压阀打开波纹管驱动器的供应管线使得容纳在波纹管驱动器中的压缩空气可以不受阻碍地从供应管线逸出。
4.差压阀可以是可以例如被实现为隔膜阀的2/2通阀。在对检测管线或滑动件进行维修或更换之后，只有在差压阀已经复位或者导致压力降低的损坏已经被维修之后才可以实现滑动件的升起，因为如果不这样，压缩空气将从供应管线逸出。经验表明，差压阀的普通功能、比如使差压阀在非常高或非常低的温度下复位是不能可靠地保证的。
5.因此，本发明的目的是提出一种用于使集电器的滑动件升起或下降的驱动系统和方法，该方法允许驱动系统可靠地操作。
6.该目的通过具有权利要求1的特征的驱动系统、具有权利要求13的特征的集电器以及具有权利要求14的特征的方法来实现。
7.通过根据本发明的用于使轨道车辆的集电器的至少一个滑动件升起或下降的驱动系统，滑动件可以设置在集电器的定位装置上，所述定位装置可以通过驱动系统调节，并且滑动件可以利用接触压力与架空线形成接触，驱动系统包括波纹管驱动器，该波纹管驱动器配置成借助于压缩空气被致动以用于致动定位装置，驱动系统包括气动控制单元，该
气动控制单元具有控制阀，该控制阀用于向波纹管驱动器供应压缩空气或者从波纹管驱动器抽出压缩空气，并且驱动系统包括下降单元，该下降单元具有气动检测管线和用于在检测管线中的压力低降时使波纹管驱动器排气的下降阀，该下降阀是3/2通阀，该下降阀设置在控制阀与波纹管驱动器之间的气动供应管线中。
8.因此，根据本发明的驱动系统被实现为使得：借助于控制单元或其控制阀，可以向波纹管驱动器供应压缩空气或者从波纹管驱动器抽出压缩空气，以用于使滑动件经由定位装置升起或下降。此外，驱动系统具有下降单元，该下降单元包括检测管线，并且借助于该下降单元可以检测出检测管线中的压力降低。在这种情况下，下降阀被实现为3/2通阀并且设置在波纹管驱动器的位于控制阀与波纹管驱动器之间的供应线中。3/2通阀的这个位置允许波纹管驱动器甚至在控制阀之前快速排气。特别地，通过将下降阀实现为3/2通阀，将下降阀直接设置在波纹管驱动器的供应管线中变为可能的。从控制阀到波纹管驱动器的供应管线可以借助于3/2通阀被切换至第一切换位置，使得压缩空气可以通过，并且在第二切换位置中，所述供应管线可以与控制阀分开，使得压缩空气可以经由3/2通阀从波纹管驱动器直接逸出到环境中。
9.特别地，可以预期的是，在复位切换位置中，3/2通阀通常允许压缩空气从波纹管驱动器逸出。此外，例如可以借助于检测管线中的压缩空气来致动3/2通阀。通过这种方式，始终确保当检测管线中发生压缩空气的损失时，3/2通阀被切换至切换位置，在该切换位置处，压缩空气从波纹管驱动器逸出。由于针对此处预期的应用来说3/2通阀相比于2/2通阀或差压阀更加可靠，因此也可以在维修或更换检测管线之后可靠地实现使滑动件升起，而不会意外阻挡下降阀。
10.如果下降阀是具有弹簧复位件的3/2通阀，则是特别有利的。通过弹簧复位件，下降阀可以移动至切换位置，在该切换位置中，波纹管驱动器被快速排气。这在任何情况下都确保了当检测管线中的压力降低时，滑动件都下降。下降阀可以配置成经由检测管线被气动地致动成使得：当检测管线中存在操作压力时，下降阀打开供应管线，并且当检测管线中的压力降低时，下降阀使供应管线朝向控制阀关闭并且使波纹管驱动器排气。可以通过检测管线中的操作压力实现对下降阀或3/2通阀的气动致动。如果压力相对于检测管线中的操作压力降低，则下降阀可以复位至使波纹管驱动器排气的切换位置。
11.检测管线可以连接至控制单元的第二气动供应管线，以用于在检测管线中形成操作压力，下降单元的节流阀设置在第二供应管线中。检测管线可以经由第二供应管线用压缩空气填充，直至达到检测管线中的操作压力为止。由于节流阀设置在第二供应管线中，因此在检测管线中的压力降低之后，操作压力会延迟补偿。这意味着当检测管线中的压力降低时，由于检测管线中的压力降低无法经由第二供应管线足够快地被补偿，因此发生下降阀的切换。在其他方面，压力降低可能会经由第二供应管线来补偿，这将防止下降阀以意外的方式操作。
12.第二供应管线可以连接在控制阀与压缩空气源之间或者连接在控制阀与用于形成操作压力的压力调节器之间。通过这种方式，可以确保的是，第二供应管线可以独立于控制阀而承受压缩空气，并且不受控制阀的切换位置的影响。
13.下降单元可以经由气动信号管线连接至控制单元，信号管线可以连接至控制单元的压力开关并且连接至检测管线。经由信号管线，检测管线中的压力降低在控制单元中的
压力开关处可以气动地传输。经由压力开关，可以例如以警报或状态通知的方式向轨道车辆的驾驶员发出滑动件下降的信号。此外，可以经由压力开关致动轨道车辆的附加的集电器上的附加的滑动件的下降。因此，可以尽可能地防止对这些滑动件的损坏。
14.控制单元可以具有附加的压力开关，该附加的压力开关连接至控制阀与波纹管驱动器之间的供应管线。可以经由附加的压力开关向轨道车辆的驾驶员发出例如供应管线被加压并且因此滑动件升起的信号。
15.控制单元可以连接至压缩空气源，并且具有用于形成操作压力的压力调节器。压缩空气源可以由轨道车辆本身形成。通过压力调节器，可以形成一直恒定的操作压力。此外，控制单元还可以具有用于净化压缩空气的特征和用于限制压力的超压阀。
16.控制阀可以是5/2通阀，该控制阀配置为以电磁的方式被致动。通过电磁致动，轨道车辆的驾驶员例如可以通过操作开关轻松地启动升起或下降。5/2通阀可以配置成使得：为了使滑动件升起，供应管线可以在第一切换位置直接连接至压缩空气源。在第二切换位置中，压缩空气源可以经由5/2通阀与供应管线分开或关闭。为了使波纹管驱动器排气或者为了使滑动件缓慢下降，供应管线可以穿过5/2通阀进入环境。此外，5/2通阀可以形成为具有弹簧复位件，使得在弹簧复位的切换位置中供应管线被排气。
17.控制单元可以在供应管线中具有至少一个节流止回阀，节流止回阀配置成连接在控制阀与波纹管驱动器之间，借助于节流止回阀，经由供应管线被供应至波纹管驱动器的压缩空气能够被节流，并且从波纹管驱动器抽出的压缩空气能够被引导，或者，借助于节流止回阀，经由供应管线被供应至波纹管驱动器的压缩空气能够被引导，并且从波纹管驱动器抽出的压缩空气能够被节流。至于升起或下降的速度，可以根据预期通过节流止回阀来设定滑动件的升起或下降。节流止回阀可以在供应管线中设置成使得升起或下降都被减速。然而，可以在供应管线中以串联回路设置两个节流止回阀，使得升起和下降各自通过节流止回阀中的一个节流止回阀减速。
18.控制单元可以具有附加的节流阀，借助于该附加的节流阀，经由供应管线被供应至波纹管驱动器的压缩空气或者从波纹管驱动器抽出的压缩空气能够被节流。例如，如果在供应管线中仅设置一个节流止回阀，则附加的节流阀可以设置成使得：在供应管线经由控制阀排气时，借助于该附加的节流阀来使排气减速，从而使滑动件缓慢下降。为此目的，附加的节流阀可以形成为具有吸音器。
19.控制单元、下降单元和波纹管驱动器可以设置成在空间上彼此分开。下降阀或下降单元可以有利地设置在波纹管驱动器附近，使得波纹管驱动器的快速排气和与检测管线的短连接成为可能。为了保护控制单元免受有害的环境影响，控制单元可以设置在轨道车辆内或轨道车辆上的单独的壳体中，并且可以经由对应的压缩空气管线连接至波纹管驱动器或下降单元。
20.根据本发明的集电器具有定位装置和设置在定位装置上的至少一个滑动件以及根据本发明的气动驱动系统。根据引用权利要求1的从属权利要求的特征的描述，集电器的其他有利的实施方式是明显的。
21.在根据本发明的用于通过驱动系统使轨道车辆的集电器的至少一个滑动件升起或下降的方法中，滑动件设置在集电器的定位装置上，所述定位装置可以通过驱动系统调节，并且滑动件利用接触压力与架空线形成接触，驱动系统的波纹管驱动器借助于压缩空
气来致动定位装置，压缩空气借助于驱动系统的气动控制单元的控制阀被供应至波纹管驱动器或者从波纹管驱动器中抽出，并且驱动系统的下降单元的气动检测管线和下降阀在检测管线中的压力降低时使波纹管驱动器排气，具有弹簧复位件的3/2通阀被用作下降阀，该下降阀设置在位于控制阀与波纹管驱动器之间的气动供应管线中。关于根据本发明的方法的其他细节，参照根据本发明的驱动系统的优点的描述。
22.当检测管线中的压力相对于由控制单元的压力调节器形成的操作压力降低时，下降阀可以被切换成使得：波纹管驱动器直接经由下降阀排气，并且滑动件下降。
23.当检测管线被紧密密封时，所述检测管线可以用压缩空气填充，直至达到由控制单元的压力调节器形成的操作压力为止，当达到检测管线中的操作压力时，下降阀能够被切换成使得：波纹管驱动器经由供应管线通过压缩空气直接驱动，并且滑动件可以升起。
24.根据引用权利要求1的从属权利要求的特征的描述，该方法的其他有利实施方式是明显的。
25.在下文中，将参照附图对本发明进行更详细的描述。
26.图1示出了根据现有技术的驱动系统的回路图；
27.图2示出了驱动系统的回路图。
28.图1示出了根据现有技术的用于使轨道车辆的集电器(此处未示出)的滑动件11升起或下降的驱动系统的根据现有技术的回路图。滑动件11设置在集电器的定位装置(此处也未示出)上，所述定位装置可以通过驱动系统调节。定位装置可以例如是所谓的受电弓或另一杆臂系统。此外，驱动系统10包括用于致动定位装置的波纹管驱动器12。通过用压缩空气填充波纹管驱动器12，滑动件11经由定位装置与架空线(此处未示出)形成接触，滑动件11在波纹管驱动器12被排气时再次下降。
29.此外，驱动系统10包括控制单元13和下降单元14。下降单元14由气动检测管线15和下降阀16形成，在这种情况下，该下降阀16由差压阀17或2/2通阀形成。控制单元13连接至压缩空气源18并且经由供应管线19连接至波纹管驱动器12。控制单元13包括压缩空气净化器20、用于形成操作压力的压力调节器21、用于显示操作压力的压力计22、用于限制操作压力的超压阀23、节流止回阀24、另一节流阀25以及控制阀26。控制阀26是具有电磁驱动器和弹簧复位件的5/2通阀27。
30.在图1中所图示的控制阀26的切换位置中，波纹管驱动器12正在排气。经由附加的节流阀25实现排气，从而导致滑动件11的缓慢下降。当滑动件11被升起时，控制阀26处于其第二切换位置，在第二切换位置中，压缩空气经由节流止回阀24向波纹管驱动器12的引入也被减速。
31.当经由供应管线19来填充波纹管驱动器12时，检测管线15也被加压，并且差压阀17从所示出的用于快速排气的切换位置切换至差压阀17的第二切换位置，供应管线19在差压阀17处在所述第二切换位置时相对于环境紧密密封。当检测管线15中的压力降低时，由于供应管线19与检测管线15之间的压力差，差压阀17实现供应管线或波纹管驱动器12的快速排气。
32.此外，下降单元经由信号管线28连接至控制单元13，该信号管线28直接连接至检测管线15。信号管线28作用于控制单元13的压力开关29，借助该压力开关29可以启动设置在轨道车辆上的其他集电器的并行下降。
33.图2示出了用于使轨道车辆的集电器(此处未示出)的滑动件31经由定位装置(此处也未示出)升起或下降的驱动系统30。驱动系统30包括用于致动定位装置的波纹管驱动器32和控制单元33以及用于使波纹管驱动器32排气和用于使滑动件31快速下降的下降单元34。下降单元34包括检测管线35和用于使波纹管驱动器32排气的下降阀36，该下降阀36是3/2通阀37，并且在这种情况下，该下降阀36被设置在波纹管驱动器32的供应管线38中。
34.控制单元33连接至压缩空气源39，并且具有供应管线38。控制单元33还包括压缩空气净化器40、压力调节器41、压力计42、超压阀43、节流止回阀44以及另一节流阀45。此外，控制单元33包括控制阀46，在这种情况下，该控制阀46是可以以电磁的方式被致动并且具有弹簧复位件的5/2通阀。控制单元33的功能在很大程度上对应于图1中所描述的控制单元的功能。在此，相比之下，检测管线35连接至控制单元33的第二供应管线48，经由该第二供应管线48在检测管线35中形成操作压力。因此，第二供应管线48在压力调节器41的下游并且在控制阀46的上游连接至供应管线38。此外，具有控制单元33的压力开关50的信号管线49连接至检测管线35。
35.除了下降阀36之外，下降单元34具有在第二供应管线48中的节流阀51。填充或增加信号管线49和检测管线35中的压力经由第二供应管线48和节流阀51以减速的方式来实现。在这种情况下，节流阀51可以替代性地为第二供应管线48中的闸门或瓶颈。当检测管线35中的压力降低时，该压力降低不能立即经由第二供应管线48补偿。检测管线35连接至3/2通阀37并且允许3/2通阀37的致动。
36.在图示的切换位置中，波纹管驱动器32经由3/2通阀37排气。当检测管线35中的压力降低时，通过3/2通阀37的弹簧复位件抵达该切换位置。当达到检测管线35中的操作压力时，3/2通阀37被切换至第二切换位置，在第二切换位置中，供应管线38被切换成相互连接或者不间断。然后，可以借助于波纹管驱动器32而不受阻碍地使滑动件31升起或下降。