[實用新型]三自由度混聯式受電弓

有效

• 申請號: 201520807271.8
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN205130953U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 孟菖蒲
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: B60L5/18
• 分類號: B60L5/18;B60L5/22;B60L5/32;B60L5/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種電力動車或機車運行的電氣設備領域，特別涉及一種空間三個自由 度方向均能減振的三自由度混聯式受電弓。

背景技術

受電弓也稱集電弓，是電力機車從接觸網受取電能的電氣設備，安裝在車頂上。受電弓 作為電機車的關鍵部件之一，對車輛的高速安全穩定運行起著關鍵作用。在高速列車行車中， 對于受電弓與接觸網之間的平順度要求非常高，稍有差錯，就容易發生故障。尤其是在動車 組和地鐵列車的運行中，要依靠受電弓從接觸網中獲取電力，驅動機車前進，一旦兩者脫離， 機車就會斷電并失去控制，甚至有可能導致列車脫軌。

目前電機車所使用的受電弓可分為雙臂式，單臂式，垂直式和石津式四大類。其中，雙 臂式受電弓亦稱“菱”形受電弓，但現因保養成本較高，加上故障時有扯斷電車線的風險， 目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式受電弓；亦有部分鐵路車輛(例如新干線300系列 車)從原有的雙臂式受電弓，改造為單臂式受電弓。用的最多的是“之”(Z)(ㄑ)字形的受 電弓，其優點是比雙臂式受電弓噪音較低，故障時也較不易扯斷電車線，為目前較普遍的受 電弓類型。垂直式受電弓亦稱“T”字形(亦叫作翼形)受電弓，其低風阻的特性較適合高速 行駛，以減少行車時的噪音，主要用于高速鐵路車輛。但是由于成本較高，垂直式受電弓已 經沒有使用(日本新干線500系改造時由垂直式受電弓改為單臂式受電弓)。石津式受電弓是 由日本岡山電氣軌道的第六代社長、石津龍輔于1951年發明的，又稱為“岡電式”、“岡軌式”。 除雙臂式外，其它結構的受電弓都采用串聯式結構。

電氣化鐵路停電、停運事故中弓網事故占總事故的80％左右，每年由于弓網事故造成的經 濟損失計算是相當可觀的。目前使用的受電弓造成的弓刮網或網刮弓的事故比較嚴重。表現 為，輕則刮斷一根吊鉉和打掉受電弓接觸板條，重則刮斷接觸網導線、承力索，支柱傾倒， 機車受電弓完全毀壞，接觸網停電，中斷行車等。所有這些事故若發生在一些特殊地域環境 條件下，將會給搶修帶來很多困難和危險。近年來，針對弓網事故,雖然從受電弓到接觸網 都不同程度地作了改善，從管理上提高設備技術性能，弓網事故有一定下降，但由于受電弓 結構上的固有缺限，并未從根本上解決上述問題。

電機車的受電弓與接觸線的受流質量主要取決于受電弓和接觸網之間的相互作用。為保 證牽引電流的順利流通，受電弓和接觸線之間必須有一定的接觸壓力。弓網接觸壓力如果太 小，會增加離線率；如果太大，會使滑板和接觸線間產生較大的機械磨耗。弓網實際接觸壓 力由四部分組成：受電弓升弓裝置施加于滑板，使之向上的垂直力為靜態接觸壓力；由于接 觸懸掛本身存在彈性差異，接觸線在受電弓抬升作用下會產生不同程度的上升，從而使受電 弓在運行中產生上下振動，使受電弓產生一個與其本身歸算質量相關的上下交變的動態接觸 壓力；受電弓在運行中受空氣流作用產生的一個隨速度增加而迅速增加的氣動力；受電弓各 關節在升降弓過程中產生的阻尼力。此外，電機車在運行過程中如遇側風，還會對受電弓產 生較大的側向力。

傳統受電弓受固有結構形式的限制，弓頭以垂直方向的運動為主，僅在垂直方向上設置 預緊力和用于減振的緩沖裝置，而在其它方向上沒有減振裝置。此外，現有受電弓沒有設置 弓頭分離裝置，在發生弓網相刮時，弓頭上的刮板無法脫開，這容易導致弓網相刮事故。現 有的受電弓不僅結構穩定性差，而且很少考慮側向受力和弓網相刮時的保護措施，存在一定 的安全隱患。

針對現有受電弓運動自由度和減振性能不足等方面的問題，現有專利文獻也提出了一些 解決方案，如申請號為201410409208.9的中國專利公開了一種三自由度混聯減振受電弓，包 括固定在底座上的電驅傳動系統，以及弓頭，還包括橫向減振器、并聯支撐架和縱向減振器， 在底座上設有四個橫向減振器，在并聯支撐架的頂部設有四個縱向減振器，弓頭上設有分離 器，能實現空間三個自由度方向的承載與減振，還可避免脫弓和刮網等安全事故的發生，提 高受電弓的結構穩定性和對接觸網的適應性，但其結構過于復雜，控制不便，成本較高；申 請號為201410409246.4的中國專利公開了一種基于雙并聯機構的三自由度混聯受電弓，包括 底座、雙并聯支撐架、縱向減振器、安全銷軸、滑板支柱和滑板，在中連板上設有兩組縱向 減振器，在導向支架與滑板之間設有安全銷軸，該發明能實現空間三個自由度方向的承載與 減振，對接觸網的適應性較好，但其對制造精度要求較高，且控制不便，成本較高。