[发明专利]电力机车车顶绝缘子高压热空气清洁系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路运输系统中的电力机车车顶绝缘子污闪故障的防治。

背景技术

随着铁路运输系统电气化比例的不断增加，高速铁路里程的日益增长，环境污染和气候变化给铁路的安全运行带来了严峻的挑战。电力机车车顶绝缘子污闪现象是常见的电气化铁路弓网故障之一。这些事故不但造成了各种直接的经济损失，而且打乱了正常的铁路调度计划，影响了乘客对铁路服务的信心。

以往电力机车车顶多采用陶瓷绝缘子，因其表面容易积聚污秽，运行维护成本较高。现在复合材料绝缘子因其表面固有的憎水性而得到了普及。尽管不断发展的高级绝缘子技术、先进的测试手段、严格的运行维护措施可以大大降低车顶绝缘子污闪故障的发生率，但由于严重的空气污染和越来越多的电力机车跨多气候区运行，车顶绝缘子污闪事故仍然时有发生。

目前，世界各国对电力机车车顶绝缘子的运行维护措施仅限于用各种清洁液进行人工或机器清洗。不但劳动强度比较大，而且难于做到随时随地清洗。特别是，我国高速铁路的迅猛发展要求高速动车组能够在各种恶劣的气候条件下长期可靠运行。因此，尽可能避免车顶绝缘子污闪事故的发生，至关重要。

发明内容

本发明设计一种新系统，利用干燥的高压热空气吹拂电力机车(包括普通客货车和高速动车组)车顶受电弓绝缘子伞裙，使水、冰、雪、污秽不易在其表面存留。从而可以降低污闪故障的发生机率，提高电力机车在恶劣气候环境条件下运行的可靠性，减少由各种污闪事故给铁路运输系统造成的经济损失，并减轻相关运行维护人员的劳动强度。

本系统主要由空气压缩机、涡流管、高压热空气喷头构成(见图1)。空压机可安装在机车内部，由电动机驱动。压缩空气存放在高压罐中。在需要吹车顶绝缘子时，由控制开关打开位于涡流管输入口的阀门，高压空气便从高压罐进入到涡流管中。经过高速旋转，涡流管的一端将输出压力少低一些的热气流，而另一端将输出冷气流。冷气流可用于冷却电力机车的驱动系统。热气流经过导管从位于车顶外部的空气喷头喷出。通过合理设置空气喷头的位置和数量，在不影响车顶高电压受电弓系统工作和安全的情况下，可以提高车顶绝缘子表面的温度和干燥度，并吹掉已经粘附其上的水、冰、雪、污物，致使污闪条件难于形成。

针对高速动车组，在运行速度达到200公里／小时以上时，由于车顶表面气流的强劲吹力，可能要求极高的喷头出口压力。特别是在需要多角度斜方向或逆风向吹拂的情况下，经涡流管排出的干热气流，由于压力的降低，难于到达车顶绝缘子表面。这时可以用电阻加热管取代涡流管(见图2)，直接对高压气流加热，从而保证喷头的出口压力。

附图说明

图1是本发明电力机车车顶绝缘子高压热空气清洁系统使用涡流管的结构示意图。

图中1--空气压缩机；2--高压罐；3--涡流管；4--阀门；5--热气流；6--冷气流；7--空气喷头；8--车顶绝缘子；9--电力机车驱动系统。

图2是本发明电力机车车顶绝缘子高压热空气清洁系统使用电阻加热管的结构示意图。

图中1--空气压缩机；2--高压罐；3--电阻加热管；4--阀门；5--高压热气流；6-加热电源；7--空气喷头；8--车顶绝缘子。

图3是本发明电力机车车顶绝缘子高压热空气清洁系统单喷嘴喷头及布置方案的结构示意图。

图中1-车顶受电弓支撑绝缘子(3个，或更多)；2-母线绝缘子；3--空气喷头(5个，或多，或少)；4--车速方向(V＝0～500公里／小时)；5--圆形单喷嘴；6--方形单喷嘴。

图4是本发明电力机车车顶绝缘子高压热空气清洁系统双喷嘴喷头及布置方案的结构示意图。

图中1-车顶受电弓支撑绝缘子(3个，或更多)；2-母线绝缘子；3--空气喷头(4个，或多，或少)；4--车速方向(V=0～200公里／小时)；5--圆形双喷嘴；6--方形双喷嘴。

具体实施方式

以下通过空气喷头的布置方案，进一步说明本发明。

空气喷头及布置方案一：

单喷嘴，即每个喷头一个喷气孔(见图3)。这种喷头可以实现单向定点吹拂。可以用于高速动车组的顺风吹拂的空气喷头布局。圆形喷嘴可以设计成喷出直线气流，或设计成喷出旋转气流。长方形喷嘴可以设计成喷出一定高度的直线气流。

空气喷头及布置方案二：

双喷嘴，即每个喷头两个喷气孔(见图4)。这种喷头可以实现双向定点吹拂。可以用于普通客货电力机车或高速动车组低速工况的斜向多角度吹拂的空气喷头布局。

空气喷头与车顶受电弓的高电压部件之间必须保持足够的安全距离。空气喷头可用不锈钢，陶瓷，或复合绝缘材料制造。其结构造型应考虑防水密封和空气动力学特性。