[发明专利]一种倾斜式直杆受电弓装置

说明书

技术领域

本发明属轨道车辆的受电弓技术领域，具体是涉及一种倾斜式直杆受电弓装置。

背景技术

受电弓（又称集电弓）是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，通过绝缘子安装在机车或动车的车顶上。当受电弓升起时，其滑板与接触网导线接触，从接触网导线上受流取电供牵引机车及其它电气设备使用。为保证受电弓与接触网良好接触，在接触导线高度允许的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力（一般为70-90N）；自发明电力机车以来，曾诞生了各种各样的受电弓，如双臂弓（菱形受电弓，又称钻石受电弓）、单臂受电弓（之字形受电弓）；T形受电弓（翼形受电弓或垂直受电弓）、石津式受电弓（冈电式或冈轨式受电弓）；双臂式受电弓是最传统的受电弓，结构复杂,因保养成本较高，加上故障时有扯断接触线的风险，目前已很少使用;国内外现在的电气铁路大多采用单臂式受电弓。

受电弓滑板是受电弓最重要的部件之一，滑板与接触网导线构成了一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，其主要特点是滑板高速滑动,从接触网受取强电流(500-1000A)。由于弓网系统复杂的力学与电学特性，导致滑板的工作环境非常恶劣，在运行过程中面临振荡、摩擦生热、电弧烧蚀等很多问题，最主要的是滑板的磨耗失效，对于碳系滑板(包括纯碳板、浸金属碳板等)，还存在掉块、断裂、脱落的风险,滑板一旦失效，将严重危及行车安全。

高速运动的受电弓滑过静止的接触网时,因受到受电弓滑板接触压力的影响,于是在受电弓和接触网之间产生动态的相互作用,引发弓网系统产生特定形态的振动，当振动达到一定程度时即可造成受电弓滑板与接触导线的短暂脱离,形成离线,产生火花和电弧,直接影响受流效果甚至造成供电瞬时中断使列车丧失牵引力和制动力。而弓网之间接触力过大时,虽可降低离线率,但接触导线与受电弓滑板磨耗增大,使用寿命缩短。滑板与接触线的磨耗除了机械摩擦损耗外，更主要的是电弧损耗，它是电弧在热、力作用下发生的严重的烧蚀行为，导致接触面的氧化、熔融、蒸发、喷溅等,电弧侵蚀和机械磨耗必然影响弓网稳定受流,损坏接触导线和滑板,增加维修工作量，严重时则导致接触线断裂,造成机车运行事故。电弧的另外一个危害是，在某些情况下产生过电压，过电压在接触网上传播,会给整个牵引网的绝缘带来威胁;过电压沿着受电弓进入机车内部,可能对机车电气设备、电子器件等造成损坏,对电力机车的安全运行产生严重的影响.电弧的第三个危害是产生高频噪声，对机车沿线的通讯信号和无线电信号造成很大的干扰,严重时会导致通讯间断和无线电信号失效等现象。高频噪声还对机车的控制信号有影响,是机车安全运行的隐患。

高速列车的运行实践表明,电力机车的速度越高,受电弓与接触导线分离的可能性就越大,弓网电弧越容易产生。国内曾于2006年7月4日在胶济线上的弓网受流试验显示,当列车运行时速达到200km时,弓网电弧现象已经非常严重。洛阳供电段洛阳东变电所和荣阳变电所的运行数据显示,机车在过分相时由于拉电弧而跳闸事故为2006年为32起,2007年为34起,监控录像显示在过分相瞬间,弓网接触处会出现大火球,情况非常严重。随着我国高铁运行速度的不断提高,目前300-350km/h的列车已渐成主流，更高速度如500km/h左右的列车也已列入高铁发展规划中，如不能有效克服弓网电弧造成的危害，将直接制约我国高速铁路的发展。导致电弧产生的因素很多，但最终都归结到滑板与接触网的接触电阻上面，而接触电阻过大及剧烈变化是目前单臂受电弓结构及刚性滑板与接触网滑动摩擦受流取电方式天生的缺陷。

目前使用最普遍的单臂受电弓，因列车速度要求不同而有各种不同的型式，但总体结构是一样的，均为之字形结构，重量在100-300kg范围。受电弓的结构包括绝缘子、纵梁、推杆支座、调整螺栓、下臂杆、弧形调整板、挂绳、升弓弹簧、弓头（含滑板托架与滑板）、弹簧盒、升弓弹簧调整杆、横梁、转轴、阻尼器、上部框架、推杆、中间铰链座、平衡杆、转臂、U形连杆、拉杆绝缘子、传动气缸、缓冲阀等几十个部件以及其中的轴承、铰链；其中任何一个部件出现问题，都可能会造成弓网故障，引发严重的后果。近年来，动车及高铁发生的一系列故障及事故中，弓网系统的故障占了最大的比例，而这些故障中，受电弓的问题又占了大头。