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中国动车组受电弓概述
2022-07-02 09:43CRH系列一直是中国高速列车不断创新的基础。受电弓作为重要的电气连接部件也在这一过程中得到发展。受电弓在接收接触网的高功率方面发挥着重要作用,用于机车车辆所需的单相交流25kV高压电源。高速列车所需的总牵引功率远大于普通列车。在更高的速度下,空气阻力也会增加。考虑到降低空气阻力和噪声的要求,高速列车上的受电弓数量不宜过多。对于8节车厢,我国采用单拱受电弓方式,即在列车运行过程中只使用一个受电弓,同时考虑到可靠性和冗余度的要求,每列火车上安装了两个受电弓。机车车辆在加工过程中,可选择其中一个受电弓升起,另一个受电弓收起。
受电弓滑板在运行过程中会磨损并产生粉末,影响绝缘子的绝缘。绝缘子的绝缘和损坏的零件在运行过程中发生故障可能会影响车辆行驶的安全,因此在实际过程中,选择受电弓时首选后受电弓。在两个弓之间,通过电气联锁避免了同时上升。
机车车辆能否实现高速牵引运行,直接关系到受电弓的状态,因此机车车辆对受电弓有以下技术要求。
接触网高度不一致。为保证受电弓系统可靠接触,受电弓与接触网应保持一定的接触力。接触力的大小会影响受电弓的使用寿命。当接触力过大时,较软的滑板的磨损与接触网线相比增加。同时,当接触力过小时,受电弓与网络之间会很快发生脱机,影响交通安全。因此,在调试受电弓时,必须调整接触力并适中。
受电弓的升降是通过受电弓上下臂之间的铰链系统实现的。为保证受电弓良好的动态调节性能,上下臂的重量应尽可能轻。国内常用的几种受电弓采用铝合金结构。
受电弓和接触网通过滑板直接接触。因为联络网采用"曲折"结构,在机车车辆运行过程中,防滑板会前后移动。因此,滑尺的材质、系统、长度都必须满足要求。中国主要使用碳滑板来实现良好的导电性和耐磨性。
无论是升弓还是降弓,受电弓的速度都应先快后慢,以防止升弓过程中的弹跳和降弓过程中的震动,这是通过调节底座上的阻尼器来实现的。
如果受电弓在运行过程中出现故障,不及时处理,可能会进一步扩大故障或损坏接触网。因此,受电弓必须设计有自动下降功能。
本文将介绍几种用于CRH系列机车车辆的受电弓。
1 个 DSA250 受电弓
DSA250 受电弓适用于 CRH1、CRH2 和 CRH5 汽车。整个受电弓采用单臂结构,并配有双碳橇,保证运行时良好的导电性。受电弓主要由底架、上下臂、弓头组成。为实现轻量化的技术要求,受电弓和弓头的运动部件为铝合金。为防止碳滑板过度磨损,碳滑板采用中空结构设计,并通过气路与控制阀板上的压力开关相连。当磨损极限泄漏时(即压缩空气值降至 2.5 bar 时)触发压力开关。ADD功能启动,最终使受电弓快速下降,实现下降保护。
2.SSS 400+ 受电弓
SSS 400+受电弓适用于CRH3型车,也是双滑板结构的单臂式。一个完整的受电弓由受电弓本身和安装在车内的空气控制面板组成。
受电弓的控制是通过网络实现的。驾驶员操作受电弓升降开关触发电磁阀,电磁阀打开气路,通过压缩空气将受电弓提升。当受电弓运行中出现故障,如碳滑板磨损超限断裂时,触发快降阀,使受电弓快速下降。同时压力开关将相关信号传送给CCU,经CCU诊断处理后,将适用的故障代码发送给HMI。同时,压力开关将相关信号传送给CCU。CCU诊断并处理后,将相关故障代码发送至HMI,实现人机信息交互,提醒驾驶员及时更换受电弓。
3.CX主动控制受电弓
CX受电弓适用于CRH380 B型车,不同于普通受电弓。一是受电弓采用单滑块结构,同时将滑块材料改为浸铜碳滑块,延长使用寿命。其次,增加了受电弓控制单元(PCU),用于在受电弓动态运行过程中调节和控制受电弓网络的接触力。再次,拱体使用了新的合成材料,使受电弓重量减轻了 30%-40%;最后,采用了精度更高的空调装置。因此,CX受电弓结构简单,重量轻,动态接触力可调,更可靠。
受电弓本身由压缩空气驱动。压缩空气从车辆管道供应,并通过 APIM 单元进入受电弓气囊。安全气囊通过压缩空气产生扭矩,并通过凸轮和柔性关节轴铰接以提升船首。降低受电弓时,紧凑型气路关闭,受电弓因重量而减轻。如果压缩空气供应中断或低压电源出现故障,受电弓将通过激活 ADD 装置自动降低。
该受电弓的工作原理与DSA250受电弓类似,只是该受电弓的动态特性可以调节。受电弓动态特性的调整是使用连接到阻尼器的两级悬架来实现的。
安全气囊完成第一阶段的悬挂。受电弓控制单元确保安全气囊的压力保持恒定并且不受受电弓高度的影响。悬架的第二阶段由弓形头中的弹簧调节。两级悬挂可实现受电弓的合理动态调整。