受电弓原理介绍

第三节受电弓原理介绍

受电弓主要功能是从额定电压DC1500V接触网上获取电源，向整个列车电气系统供电，同时还通过列车的再生制动系统将列车的动能转换为电能回馈给接触网供给其它在线列车的使用，起到双向传递枢纽的作用。受电弓在刚性接触网和柔性接触网的线路上均能适用，在整个车辆速度范围内，受电弓有良好的动力学特性能，能够保证在各种轨道和速度下与接触网具有良好的接触状态和接触稳定性。它在气路上的特别设计保证了它降弓时有明显的迅速下降和平稳下降两个阶段。B2型车采用的是SBF920型单臂式受电弓。

（1）受电弓结构

图10 SBF920型单臂式受电弓结构示意图

单臂式受电弓主要特性有：重量轻，设计简单，维护少，卓越的接触性能以及安全的操作。

底架：底架由封闭的矩形空心钢管焊接而成。底架上装有以下部件：支撑下支架轴承座，上支架及下支架缓冲垫，运输挂钩，降弓后支撑弓头的支撑弹簧，升弓装置，连接杆，气动降弓机构，绝缘子，高压连接板，休息位置指示器，锁钩支撑座，气动设备。

下支架：下支架由无缝钢管焊接而成，其底板位于底架上。下支架上装有以下部件：装有升弓装置钢绳驱动的凸轮，气动降弓机构驱动的杠杆，平行导杆，

减震器，上支架安装座。

上支架：上支架为无缝铝管的焊接结构，十字形钢缆连接结构使框架具有一定的横向稳定性。上支架装有以下部件：弓头，连接杆，减振器，上升限位装置，受电头支撑轴。

连接杆：连接杆由一根用碳钢圆管制成的连接管和两个分别带有左旋及右旋螺纹的轴承座和两套绝缘轴承组成。通过转动连接管，可调节和微调受电弓的几何形状。

弓头：弓头安装在一根位于上支架上的轴上，叶片弹簧用于悬承被固定在托架盒内的集电板。平行导向滑环确保碳滑板与接触网的平行工作。每个碳滑板的单个悬承可实现最大的接触特性，将磨损尽量减至最小。悬承架在水平和竖直力异常大时保护弓头的叶片弹簧，防止其毁坏。整体的平衡使得弓头能够在接触网上自由转动。

平行导杆: 当受电弓进行升弓或降弓时，平行导杆可防止弓头失稳翻转。

升弓装置：受电弓通过驱动弹簧的作用升起并对接触网施加压力。升弓机构通过驱动钢缆和安装在下支架上的凸轮动作。

液压减震器：液压减振器通过上支架、下支架之间的减振器实现振荡衰减。它保证了碳滑板和接触网之间的良好接触。减振器适合的工作温度在-40至80摄氏度之间。

气动降弓机构：受电弓降弓是依靠固定在底架和下支架的杠杆之间气动降弓机构来完成。受电弓下降通过装在气压缸里的压缩弹簧实现，通过下支架上的触发臂上的活塞和活塞杆起作用。如果气缸受到压缩空气的压力，则压缩弹簧会被活塞压缩，此时受电弓可升弓。

升弓和降弓时间通过两个节流阀进行调节。若要调整受电弓的降弓位置，可以调整下支架的触发接头上的螺丝。如果没有压缩空气可以利用，受电弓可以使用气动脚踏泵升弓。

底架和上支架间的轴承：受电弓装备有免维护，油脂润滑周期长的深沟滚珠球轴承。每套轴承都装配有两个滚珠球轴承在加工好的轴上，轴承间的间隙填满了油脂。轴承外端安装了两个金属保护盖，避免机械损伤。

电气设备：所有的轴承位置均通过分流导线进行旁路处理，以防止电流流经轴承。分流导线由一根柔软镀锡铜线和终端线耳组成，在接线板上涂上含铜的导电脂，使分流导线和支架之间有更好的导电性能。

气动设备：气动设备由连接到气压缸的压缩空气供应线路组成。气路中安装了两个节流阀，用于调节升弓和降弓速度。

降弓位置传感器：降弓位置传感器安装在底架的绝缘板上，当受电弓在降弓

位置时，传感器感应到上支架管并将信号传输到VCU中，可在HMI屏上看到已降弓的图标。

（3）受电弓控制电路

图12 升弓回路电路图

列车激活后，升弓允许继电器（=31-K205）得电，13-14、33-34常开触点闭合。升弓时：按下升弓按钮（=21-S02）后，升弓保持继电器（=21-K205）得电，13-14、23-24常开触点闭合；升弓保持回路自锁，升弓阀（=21-Y01）得电，气路图（图13）中U03处气路导通，气压大于2bar则能驱动气动设备将受电弓升起。

图13 受电弓气路图

降弓时：按下降弓按钮（=21-S01），降弓继电器（=21-K210）得电，21-22、21-32常闭触点断开；升弓保持回路断开，升弓保持继电器（=21-K205）、升弓阀（=21-Y01）均失电；气路图（图13）中U03处气路截断排气，受电弓降下。

三北线列车牵引系统不同于三号线，采用的是车控式，即动力车上装置一台牵引逆变机组，驱动本节车上四个牵引电机，四个牵引电机完全并联运行。

这种方式的优点是：可以使动力车的主电路、控制电路和运行监控系统的构成比较简洁。由于电路的节点数最少，可以有效减少故障点，有利于驱动系统工作可靠性的提高。

缺点是：同一车辆的轮径差有严格的限制；同时要求相应的牵引电机的转矩--转速特性和转差率保持比较严格的一致；而且，由于运行中不可避免的轴重转移的影响，车辆两端的两个转向架所对应的轮轨粘着特性必然不一致，电机的输出转矩必须小于粘着特性最差的那个轮轨关系的限制，由于四个牵引电机是完全并联工作，为了避免空转和打滑，这样就要求四个电机都按最差粘着限制的要求输出转矩，不利于最大牵引力的发挥，影响整车的运行性能。

三北线列车辅助系统采用的是分布式布置，集中式供电。其优点是：

1、管理容易；

2、维护方便；

3、成本低；

4、使用效率高；

5、使用环境可以控制，适合辅助逆变器运行，使用寿命长；

6、可靠度高。由于6台辅助逆变

器为并联运行，将故障的风险分散开来，是目前最可靠供电方式之一。