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受电弓

电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备,安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种,均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓,也称钻石受电弓,以前非常普遍,后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰,近年来多采用单臂弓(见图)。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度,它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关,取决于受电弓和接触网之间的相互作用。

(1)升弓:压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸,气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧,此时升弓弹簧使下臂杆转动,抬起上框架和滑板,受电弓匀速上升,在接近接触线时有一缓慢停滞,然后迅速接触接触线。

(2)降弓:传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气,在降弓弹簧作用下,克服升弓弹簧的作用力,使受电弓迅速下降,脱离接触网。

负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度,它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关,取决于受电弓和接触网之间的相互作用。

为保证牵引电流的顺利流通,受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力。弓网实际接触压力由四部分组成:受电弓升弓系统施加于滑板,使之向上的垂直力为静态接触压力(一般为70N或90N);由于接触悬挂本身存在弹性差异,接触线在受电弓抬升作用下会产生不同程度的上升,从而使受电弓在运行中产生上下振动,使受电弓产生一个与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力;受电弓在运行中受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力;受电弓各关节在升降弓过程中产生的阻尼力

弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况,它必须符合正态分布规律,在一定范围内波动。如果太小,会增加离线率;如果太大,会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电弓具有可靠的受流质量,应尽量减小受电弓的归算质量,增加接触悬挂的弹性均匀性。滑板的质量和机电性能对受流质量影响很大。

受电弓分为四大类:双臂式,单臂式,垂直式和石津式。

双臂式集电弓乃最传统的受电弓,亦可称“菱”形受电弓,因其形状为菱形而得名。但现因保养成本较高,加上故障时有扯断接触网的风险,部分新出厂的铁路车辆,已改用单臂弓;亦有部分铁路车辆(例如新干线300系列车)从原有的双臂弓,改造为单臂弓。

除了双臂式,其后亦有单臂式的集电弓,亦可称为“之”(Z)(ㄑ)字形的集电弓。此款集电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低,故障时也较不易扯断接触网,为较普遍的集电弓类型。而依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同,在集电弓的设计上会有些许差异。

除了上述两款集电弓,还有某些集电弓是垂直式设计,亦可称成“T”字形(亦叫作翼形)集电弓,其低风阻的特性特别适合高速行驶,以减少行车时的噪音。所以此款集电弓主要用于高速铁路车辆。但是由于成本较高,垂直式集电弓已经没有使用(日本新干线500系改造时由垂直式集电弓改为单臂式集电弓)。

日本冈山电气轨道的第六代社长,石津龙辅1951年发明,又称为“冈电式”、“冈轨式”。

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