[发明专利]含减震结构的自润滑模块化金属滚筒电力机车受电弓弓头

说明书

一种含减震结构的自润滑模块化金属滚筒电力机车受电弓弓头，U形的绝缘底座的两个上端面上安装有纯碳滑板，一组以上的金属滚筒设置在该底座的水平底板上；每组金属滚筒的设置方式为：两个T字形绝缘支架下部分别伸入水平底板的一个凹槽中，并经其上的孔套装在从水平底板外侧旋入的固定螺栓上，每个绝缘支架左右两侧对称地设置有弹簧减震机构，两个金属滚筒经固定轴设置在该两个支架之间；金属滚筒结构为：金属圆筒经绝缘轴承套装在金属轴上，环形受流电刷固定在金属轴上，环形受流电刷外表面与金属圆筒内壁接触，本发明具有自润滑作用，弓网之间柔性接触并形成滚动摩擦配合，具有能适应列车牵引功率需求变化，使用寿命更长等特点。

技术领域

本发明涉及有轨交通技术领域，特别涉及地铁轻轨等电力牵引机车的一种受电弓弓头。

背景技术

电力牵引机车通常采用“受电弓—接触网”相互接触传输电能。通常，受电弓安装于列车车厢顶部并托举单支或多支碳滑板，而接触网通过沿铁路线设置的杆塔悬吊于车顶上方，电能通过接触网与碳滑板接触经过受电弓传向车内。弓网系统是列车获取稳定电能的关键。

为了使列车运行过程中接触线与碳滑板表面尽可能的均匀摩擦，所以悬吊接触线的杆塔普遍采用了沿铁路线两侧交叉设置，故接触线沿线呈‘Z’字型的方式架设，‘Z’字型布线使得接触线与碳滑板表面有更大的接触区域。通常，接触线‘Z’字型的架设使得接触线在碳滑板中心周围约60％-70％的“甜区”相对往复滑动。‘Z’字型布线一方面为了使碳滑板的材料更均匀的磨耗，另一方面也使得接触线在碳滑板表面的接触点不断移动为滑板提供散热时间。

现有的受电弓与“Z”字形布置的接触线接触受流，列车高速运行过程中弓网间产生高速相对运动，遇到接触网硬点还会产生剧烈冲击，导致受流接触面积小甚至产生拉弧现象，在碳滑板表面将产生电弧烧蚀损伤，影响滑板受流效果及使用寿命。同时，传统滑板虽然与接触线摩擦接触时会发生横向位移，但是就实际使用情况而言，滑板横向有效使用面积仅在“接触甜区”，接触面积并没有覆盖整个滑板，导致滑板材料利用率有限，甚至在滑板报废时，滑板表面仍有20％左右的区域从未与接触线发生接触。由于车网高速相对运动导致的冲击主要作用于滑板有效使用面积处，电弧侵蚀及机械冲击等因素使得有效面积区域的滑板磨损加剧，严重影响了滑板的使用寿命及材料使用效率。

现有的受电弓碳滑板还存在几个亟待解决的瓶颈问题：(1)碳滑板的材料利用不充分，定期更换磨耗殆尽的碳滑板耗费大量人工成本；(2)在列车高速运行过程中，碳滑板磨耗尤其严重，在列车高速运行下，低速下碳滑板与接触线间的柔性摩擦逐渐演变为接触线与碳滑板间的刚性冲击，刚性冲击容易导致碳滑板出现崩边掉块，而滑板的崩边掉块使得滑板表面面积缩小，而“接触线—碳滑板”接触面积缩小直接导致局部接触区域电流密度激增，随之焦耳热也激升，加速了滑板老化。损伤的区域越多，接触面越有限，形成了恶性循环；(3)列车高速运行时，碳滑板跟随接触线性能不佳，弓网离线率增加，将导致接触线与碳滑板间电弧频发并引起滑板与接触线间受流不稳定而产生电弧，电弧会对滑板表面及内部造成烧蚀而加速滑板的老化；(4)现有搭载碳滑板的弓网系统主要应用于柔性接触网受流，用于刚性接触网时，在刚性悬挂关节、刚性区间大弯道处、刚性分段绝缘器处等位置都容易造成滑板磨耗过快，同时也造成接触线磨耗不均匀影响列车运营。(5)碳滑板与接触线发生相对摩擦时滑动摩擦严重，尤其在极端气候条件下传统碳滑板抗磨耗、抗冲击性能差，例如风沙情况下砂砾附着在碳滑板表面将加快接触线和碳滑板的磨损；此外，在冰雪情况下列车运行过程中接触线表面的覆冰可能与碳滑板产生机械冲击，造成滑板损伤甚至断裂。(6)现有弓网系统碳滑板数量固定，难以通过增减滑板数量适应列车牵引力功率需求的变化，难以满足电力牵引机车速度提高及牵引力功率增加的需求。

中国专利文献有如下公开：

文献一“一种受电弓弓头”(CN201810132964X)：包括支撑结构；能够与接触线接触、滚动的滚筒结构；连接支撑结构和滚筒结构的连接结构以及使滚筒在接触线的径向上移动而与接触线恢复对正的横向对正弹簧。该弓头避免了滑板与接触线在横向和纵向上的滑动摩擦，提高了弓网间受流效果。