高铁弓网系统的受流特性及受电弓
受电弓
触网保持接触状态。
2、升降弓动作要求
升、降弓由传动风缸进行控制，传动风缸由缓冲阀控 制，而缓冲阀由一电磁阀控制。该控制气路可保证： 1) 受电弓无振动而有规律地升起，直至最大工作高 度；
不可少的。TSGI型受电弓最高升弓高度
≥2400mm。
(五) 弓头运行轨迹 弓头在工作高度范围内应该始终处于机车转向 架的回转中心上，这样当机车在弯道运行时，使弓 头相对于轨道中心的偏移量最小，以避免弓头滑 板偏离接触网，造成失流或刮弓的不良后果。因此 要求弓头垂直运动轨迹在工作高度范围内是一直 线。对于单臂受电弓，由于结构因素，规定了允许 偏差值，在设计时已予以考虑了。
弓头部分
滑板框架
羊角
弹簧盒
传动机构
• 传动机构由传动气缸、缓冲阀、连杆绝缘
子、连杆、升弓弹簧和降弓弹簧等组成。 • 传动气缸是受电弓的动力装置，进气 时升弓，排气时降弓。 • 缓冲阀是控制受电弓升、降弓速度的 部件。
传动机构
U形连杆
传动气缸 进气口
转臂
连杆绝缘子
缓冲阀
三、受电弓工作原理
1、升弓原理
降弓。
二、结构组成
TSG3-630／25型受电弓
TSG3型受电弓结构组成动态演示
弓头部分
铰链部分
传动机构
底架
底架部分
横梁
绝缘子
绝缘子
纵梁
铰链机构
支承弓头重量，保证受电弓工作高度
上框架 平衡杆
调整滑板在各运动高度均处于水平
铰链座
推杆
用以调整最大升弓高度和滑板的运动轨迹
受电弓——接触网系统电接触特性研究
受电弓——接触网系统电接触特性研究作者：肖晓斌来源：《环球市场》2017年第09期摘要：近年来，弓网系统接触不良导致的接触线断线及材料烧损事故占弓网事故的比例逐年递增，对弓网系统的燃弧与火花现象，专家学者存在不同见解。
随着货物列车重载化及旅客列车高速化的实施，一定要根据电接触理论，进行研究弓网系统电接触特性，对弓网系统运行中合理解释出现的一些现象和事故，提供理论依据来更好的解决这些问题。
弓网系统电弧虽然会产生电磁干扰周围环境，但却能确保电动列车正常取流的连续性。
关键词：弓网系统；接触特性；要点通常在电气列车车顶安装受电弓，电气列车通过接触线与受电弓滑板接触取得电能。
以下所称的弓网系统即是由接触网与受电弓构成的系统，弓网系统是电气列车的受流方式之一，是移动能量消耗设备和固定设备即车辆之间联系的纽带。
在构成电气回路的同时，弓网系统是运行中一定要保持存在接触压力的机械装置。
世界上高速铁路具有代表性的，均是采用弓网系统受流。
由普通速度提高到高速运行时，电气列车的接触网与受电弓的相互作用就会发挥非常重要的作用，这是因为限制列车实现最高速度的重要因素就是电能传输。
1 弓网系统电接触特点相对静止不动时，弓网系统的接触网与受电弓接触区域表现为接触线圆弧面与滑板平面之间的线接触。
无论如何加工、打磨接触部分及运行过程中的相互磨损，从微观上来看总是凸凹不平的，即使有很大的接触压力相互压紧滑板与接触线，实际发生真正接触的也只有少数的点或小面，全部的弓网接触压力实际上就是由这些接触的点或小面提供的。
由于滑板表面和接触线一般都覆盖着一层其它种类的杂质特别是导电不良的氧化膜，因而在实际小面或接触点内，只有少部分的氧化膜被摩擦或者挤压才可以形成电的直接接触，实际上电流只能从这些更小的接触点传输，把实际发生机械接触的点或小面称为接触斑点，接触斑点中那些金属或准金属接触形成的更小面实际传导电流的面称为导电斑点。
2 弓网系统的接触电阻在导电斑点附近由接触线流向滑板的电流发生收缩，使电流流过的有效导电面积减小，路径增加，因而就会存在局部的附加电阻，称为“收缩电阻”。
高铁弓网系统受流特性与受电弓
（3）离线问题 当接触网的悬挂系统不能适应列车运行速度的要
求时，受电弓的滑板就会与接触导线脱离。高速运行 时，受电弓的向上推力将使接触导线的位置急速变化， 这一变化以横波的形式沿接触导线前后传播，使导线 产生波动。如果其传播速度赶不上高速列车的运行速 度，就会产生离线现象。当二者不匹配时，受流质量 将严重恶化，甚至造成弓网解体。因此，在高速弓网
五）提高弓网系统工作稳定性的主要措施 1、采用新型复合材料制成的接触导线，以提高其抗拉 强度。 2、增大接触线和承力索的截面，以增加接触线和承力 索的张力；减小接触网的跨度，并采用更为合理的悬 挂方式。 3、确定受电弓同时升两个受电弓之间的最小距离。 4、改进受电弓的结构设计。
二、受电弓
1、受电弓介绍
四）弓网关系产生的影响 （1）弓线间的接触压力
当受电弓沿接触导线移动时，受电 弓的高度就开始迅速变化，再加上受电 弓还受到高速空气动力的作用，从而将 引起接触压力的变化。其后果是：压力 变小会造成受电弓离线，出现电弧，使
（2）接触导线的波动和噪声 高速铁路的噪声声源主要来源于弓网
系统（接触导线波动而产生严重的电弧放 电以及强烈的噪声问题）、轮轨系统和空 气阻力。世界各国对铁路噪声规定了容许 标准值，我国为70。为降低噪音，除了在 轨道、线路、车辆、电气化接触网等方面
一、高铁系统的受流特性
一）高铁弓网系统简介
电气化铁道是由电力机车和牵引供电装置组成的，牵引供电装置一般 分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电 所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。
电厂发出的电流，经升压变压器提高电压后，由高压输电线送到铁路 沿线的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电 压后，经馈线转送到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用 。
CRH380B型动车组受电弓
受电弓安装的电气安全距离：
电气安全距离包括电气间隙，爬电距离和绝缘穿透距离。 爬电距离/Creepage Distance: 在两个导 电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离 电气间隙/Electrical Distance：两相邻导 体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空 气测量的最短距离。
平衡系统
受电弓平衡系统
受电弓平衡系统由气囊及弹性连 接轴构成。当压力空气充至气囊 时，气囊膨胀，在一端固定的情 形下，另一端拉动其上的弹性连 接轴，实现升弓。
受电弓控制阀板组成
受电弓控制阀板由气路控制 单元及电子控制单元构成， 实现对受电弓的主动精确控制。 该控制单元（VL100749 - 0100） 有以下功能： - 受电弓升弓命令 - 受电弓升弓速度控制 - 受电弓降弓速度控制 - 在额定静力下控制气囊内压力 - 过滤气动控制单元的压力空气 - 在维护过程中命令受电弓升弓 - 提供受电弓升降弓信息。
四、客户处组装及调试 受电弓主体安装步骤：
1. 2. 3. 4. 5. 利用4个M16将三个10号绝缘子固定到车顶（M16螺栓不 在供货范围）。 将受电弓放到10号绝缘子上并用14号M16螺栓和垫片固 定。 取下吊装工具。 连接20号APIM为气路连接。 确保受电弓处在落弓位置。
注意： 吊装受电弓时应使用受电弓底架上的三个吊装孔。 吊装过程中注意保护弓角
•Insulation EN 50.124 绝缘 EN50.124 - 25,000 V .............................................................. 310 mm
•Vehicle maximum speed (on OHL 25 kV) 最大运行速度（接触网电压25kV）...............................380km/h •Ambient temperature (during operation) 环境温度（处在运行状态下） - Min 最小...................................................................... - 25 °C - Max 最大.................................................................... + 40 °C •Ambient temperature (storage) 环境温度（储存状态） - Min最小 ...................................................................... - 33 °C - Max最大..................................................................... + 70 °C
高速铁路牵引供电系统—高速铁路受电弓
• （1）具有很高的安全性 • （2）具有良好的受流性能 • （3）应采用状态维修，减少维修带来的干扰 • （4）具有较高的可靠性和较长的使用寿命
高速铁路的受流技术及其评价
高速铁路接触网—受电弓受流系统的新特点
• 3、高速受电弓的特性
• （1）小的静态抬升力差 • （2）较小的归算质量 • （3）良好的跟随特性 • （4）大的横向刚度 • （5）良好的气动力外型和气流调整装置 • （6）与接触导线摩擦性能相匹配的滑板材料及钛合金材料 • （7）具有紧急降弓控制系统
综合接地的必要性
• 钢轨铺设于地面上，与地不良绝缘，存在对地漏 泄电阻。对于普速电气化铁路，钢轨对地漏泄电 阻较低，列车牵引电流也不大，正常运行时，钢 轨电位不高，将钢轨作为地线用于某些沿线设备 接地，一般不会引发设备和人身安全问题。必要 时才增设小型地网。
综合接地的必要性
• 高速铁路（与既有线不同）的一些特征： • （1）列车牵引电流大 • （2）牵引网短路电流大 • （3）钢轨对地漏泄电阻高
• 评价弓网受流质量从以下七方面考虑：
• 1、弓网间动态接触压力 • 2、接触导线最大垂直振幅 • 3、接触导线的抬升量 • 4、离线 • 5、硬点 • 6、接触网的静态弹性差异系数 • 7、接触导线弯曲应力
高速铁路的受流技术及其评价
接触网-受电弓系统的受流质量评价
• 接触网—受电弓系统的受流质量与接触网和受电 弓的匹配性能有很大关系。
高速铁路牵引供电系统
高速铁路受电弓
高速铁路受电弓
高速列车电力牵引受流的主要特点
• 1、接触网（与受电弓）的波动特性。 • 2、高速列车在高速运行时所受的空气阻力较常
速列车大得多，空气动态力也是影响高速受流的 一个重要因素。 • 3、受电弓从接触网大功率受流问题。
动车组受电弓
5
4
3
2
如果出现以下情况，应更换弓角： 如果涂层磨损严重， 应更换弓角。
1、弓角 2、固定螺栓 3、弓头托架
2 13Biblioteka 1 1、碳结块 2、大裂缝 3、小裂缝 2
3
碳滑板的更换： 1. 拆除碳滑板两端ADD系统的压缩空气连接(3)。 2. 旋松带锥形弹簧垫圈的六角螺母M8(2)，然后拆除碳滑板支 架(5)。 3. 小心地拆除碳滑板(1)。 4. 安装时按相反步骤操作即可。
1 1. 碳滑板 2. 带锥形弹簧 垫圈的M8六角 螺母 3. 压缩空气连 接(ADD系统) 4. 测试螺钉 5. 碳滑板支架
三、受电弓工作特点
3、升弓时滑板离开底架要快，贴近接触导线
要慢，防弹跳 ； 4、降弓时脱离接触导线要快，以防拉弧；落 在底架上要慢，以防对低架有过分的机械冲 击。
四、受电弓的结构
44
1.底架组成 2. 阻尼器 3.升弓装置 4.下臂组装 5.弓装配（支撑 装置） 6.下导杆 7.上臂组成 8.上导杆(平衡杆） 9.弓头 10.碳滑板 11.绝缘子
10 9 8 7 4 5 3
6
2
11 1
升弓装置
弓头
编织线
气动控制系统
1、TP/TPB 车的侧墙 2、阀板 3、空气滤清器 4、升弓节流阀 5、减压阀 6、压力表 7、降弓节流阀 8、安全阀
ADD自动降弓装置
自动降弓装置原理
9 停止阀
10 自动降弓阀 11 试验阀
12 升弓装置
13 碳滑板 14 电磁阀 15 压力开关
受电弓
二、弓网动力学
接触网 电力机车
1、增大弓网接触压力会减少离线率，但会加
速受电弓碳滑板的磨耗； 2、减小弓网接触压力随能降低设备损耗但弓 网离线率增大。
弓网系统(标准与规范)课件
弓网系统(标准与规范 )课件
REPORTING
2023
目录
• 弓网系统概述 • 弓网系统标准 • 弓网系统规范 • 弓网系统检测与评估 • 弓网系统维护与保养
2023
PART 01
弓网系统概述
REPORTING
弓网系统的定义与组成
弓网系统的定义
弓网系统是一种用于轨道交通车 辆与轨道之间动态连接的系统， 由受电弓和接触网两部分组成。
设计规范
总结词
提高弓网系统设计的可靠性和稳定性
详细描述
为了提高弓网系统设计的可靠性和稳定性，设计规范中还规定了材料选择、结构 优化、强度计算等方面的要求。这些要求有助于确保弓网系统在各种工况下都能 够稳定运行，减少故障和安全隐患。
设计规范
总结词
促进弓网系统设计的创新和发展
详细描述
设计规范不仅是对现有技术的总结和规范，也是对未来技术发展的引导和促进。设计规范中鼓励采用新技术、新 工艺和新材料，以促进弓网系统设计的创新和发展。这有助于推动弓网系统的技术进步，提高列车运行的安全性 和舒适性。
几何尺寸
评估弓网系统的几何尺 寸是否触压力
评估弓网系统接触压力 是否适中，以保证良好 的电气连接和机械稳定
性。
摩擦力
评估弓网系统摩擦力是 否在合理范围内，以避 免过度磨损和车轮打滑
。
动态稳定性
评估弓网系统在动态运 行过程中的稳定性，如 振动、冲击和噪声等。
评估流程
弓网系统的应用场景
01
02
03
城市轨道交通
弓网系统广泛应用于城市 轨道交通中的地铁、轻轨 等交通工具。
高速铁路
在高速铁路中，弓网系统 也得到了广泛应用，为列 车提供稳定可靠的电力供 应。
CRH380A型动车组受电弓故障分析及处理
CRH380A型动车组受电弓故障分析及处理摘要：近些年来，高铁以其速度快，守时性高而在客运中占有重要地位。
伴随着高速铁路速度的提高和新建高速铁路的开通运营以及新造动车组的投入运行，受电弓与接触网问题日益突出。
由于中国动车组的高速度和高密度，运行中的事故的发生严重影响了动车组列车的安全和正点。
所以，动车组的良好的弓网接触是确保动车组高速运行的必要条件。
为了保障动车组在运行过程中受电弓不出现故障，如何减少列车运行时受电弓组件的损耗，如何提高受电弓的检修质量，以及如何处理受电弓的故障，已成为当前的发展方向和维护动车组的重要问题。
关键词：高速动车组；受电弓；安全性一、CRH380A型动车组受电弓概述（一）CRH380A型动车组受电弓结构组成太原动车所的CRH380A型动车组的受电弓多以TSG19A型为主。
TSG19A 型受电弓为双臂式受电弓，由底架、上下臂、气囊升弓装置和弓头等组成，具有弓头重量小的特点。
小的弓头质量有益于受流和适应很高的运行速度。
受电弓的上下臂保证弓头相对于底架在垂直方向运动。
1．受电弓气阀板1-过滤阀；2-两位五通电磁阀（MV5/2）；3-精密调压阀（DM3）；4-压力开关（DS3）；5-精密调压阀（DM2）；6-梭阀；7-节流阀；8-安全阀；9-压力表；10-快排电磁阀（SA）；11-压力开关（DS2）受电弓通过空气回路控制升降弓。
当司机旋动受电弓升弓旋钮时，动车组内的升弓电磁阀得电动作，向受电弓提供压缩空气。
压缩空气先进入受电弓阀板，依次经过气阀板的空气滤清器、压力调整阀、节流阀，再经过车顶空气管道、受电弓绝缘软管和受电弓底架上的气路的传输后，气路分成为两条支路，一条支路向受电弓升弓气囊供气，另一条支路经由自动降弓装置（ADD）向碳滑板、气阀板压力开关（DS2）供气。
2．绝缘子组装TSG19A型受电弓安装有三个支持绝缘子，如图1。
2013年起，CRH2C、CRH380A动车组用TSG19A受电弓绝缘子全部更改为400mm高支持绝缘子。
第三节 高速铁路的受流技术
第三节高速铁路的受流技术接触网一受电弓受流系统的受流过程是受电弓在接触网下，以机车速度运动中完成的，受流过程是一个动态过程，这一动态过程包括了多种机械运动形式和电气状态变化：受电弓相对于接触导线的滑动摩擦；受电弓上下振动；受电弓由于机车横向摆动而形成的横向振动；接触网上下振动，井形成行波沿导线向前传播；受电弓和接触导线之间发生的水平和垂直方向撞击；弓网离线发生电弧，受电弓受流中，电流发生剧烈变化等等，所以，弓网受流过程是一个复杂的机械电气过程。
随着列车速度的提高，上述各种运动加剧，维持弓网之间的良好接触性能愈加困难，受流质量也随之下降，当列车速度超过受流系统的允许范围外，受流质量将严重恶化，影响列车取流和正常运行。
在高速条件下，受流系统的性能与常规电气化铁路的受流质量是不同的，系统所需解决的问题也不尽相同，高速受流技术是高速铁路的关键技术之一。
一、高速铁路中接触网一受电弓受流系统的新特点1、弓网受流系统必须符合的基本条件电气化铁路发展100多年来，接触网一受电弓系统在外观的硬件上没有太大的变化，但是，随着列车速度的提高和新技术的采用，受流系统的电流容量、适用速度、安全性能有了相当大的提高，高速铁路的受流系统必须符合的基本条件如下：（1）．保证功率传输的可靠性在高速列车运行的全部接触网区段，必须保证电力机车所需要的最低电压；在高速铁路所有可能的运营条件下，接触网一受电弓系统的电流负荷能力必须保证高速列车的可靠运行。
高速列车的电流负荷特性较之常规电力机车有较大的区别，其特征是脉冲负荷占的比例大，电流大，持续时间短，由于列车速度快，起动和加速获得电流很大，在弓网高速相对运动中，整个牵引供电系统均要适应高速列车对电压水平和电流负荷的要求。
（2）．受流系统的运行安全性受流系统的安全运行是高速铁路正常运营的保证。
高速受流系统的安全性主要从下面几个方面建立：①接触网的几何参数(拉出值、导线高度、定位器坡度)保证受电弓滑板沿接触网安全地滑动；②接触网的性能参数(硬点、弹性、分相绝缘器、分段绝缘器和线岔结构的平滑性)不损坏受电弓的滑板乃至弓头；③受电弓的自身性能(受电弓滑板的抗冲击性、耐磨性、横向刚度)；④接触网一受电弓的匹配性能(离线、接触导线抬升量、接触导线的弯曲应力)。
环境风下高铁双弓-网系统动态受流特性研究
第 44 卷第 2 期2024 年 4 月振动、测试与诊断Vol. 44 No. 2Apr.2024 Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis环境风下高铁双弓‑网系统动态受流特性研究*陈小强1，张玺1，2，王英1，王心仪3（1.兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州，730070）（2.中国中车株洲电力机车研究所有限公司株洲，412000）（3.西南交通大学电气工程学院成都，610031）摘要为了研究环境风对高速铁路双弓⁃网系统动态受流性能的影响，首先，以位于我国西部大风区的兰新高铁为研究对象，基于模态分析法建立双弓⁃网耦合系统模型；其次，运用空气动力学理论推导作用于接触网线索上的环境风载荷；然后，考虑横风向空气阻尼的影响，探究空气阻尼作用下双弓受流特性；最后，采用4阶自回归（autoregression，简称AR）模型建立接触网沿线脉动风场，着重分析风速和风攻角对双弓受流的影响。
结果表明：横风向空气阻尼对双弓受流产生的影响较小；脉动风下风速越大则风向越趋于垂向，双弓受流性能更易恶化；后弓受流性能相较前弓对风速和风攻角的变化更加敏感。
双弓⁃网系统风振响应分析可为优化风环境下弓网受流质量和接触网防风参数设计提供参考。
关键词高速铁路；双弓⁃网系统；空气阻尼；脉动风；弓网受流中图分类号TM922引言随着高速电气化铁路的快速发展，弓网系统动力学研究作为车辆大系统动力学研究的主要分支之一，对高速列车稳定受流起着至关重要的作用。
在我国西部大风区，弓网系统受环境风影响易出现接触力波动剧烈、拉弧频繁等问题［1］，造成动车组因电能供应不稳定而限速甚至停运，极大地影响了动车组的运行安全与效率。
为保证动车组电能供应的连续性，双弓受流方式成为主流解决方案之一［2］。
国内外针对双弓运行下的弓网动态行为开展了大量研究。
周宁等［3］基于有限单元法，建立了接触网和双受电弓集中质量模型，研究并比较了单弓和双弓作用下的弓网动力学特性。
高速铁路牵引供电受流质量的分析及改进措施
高速铁路牵引供电受流质量的分析及改进措施[摘要]通过对接触网与受电弓受流质量的分析，提出改进措施，提高高速铁路电力机车运营质量。
【关键字】高速铁路；受流质量；分析；改进措施一、前言随着我国电气化高速铁路的大力发展，高速铁路牵引供电系统的主要任务不是简单的传输电能，需要它保证质量良好并不间断地向电力机车供电，使受流系统中接触网与受电弓在运动中的良好接触将电能传送给电力机车。
通过对受流质量的分析，提出改进措施，提高受流质量，从而，改善高速铁路机车的运营质量。
二、衡量受电弓系统的受流质量的因素（一）弓网间的动态接触压力直接反映了受电弓取流质量。
受电弓弓头与接触线的接触状态，弓网间接触力的大小受受电弓的静态抬升力、空气动力以及垂直方向上的质量惯性力等因素决定。
当接触力过大时，会使弓网磨耗加剧，引起弓网位移增加；接触力过小，会造成离线，产生电弧。
动态接触力越接近平均值，取流质量就越好。
（二）接触导线最大垂直振幅指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围，一般用2倍振幅2A来表示，它反应了受电弓弓头垂直方向的振动情况。
2A受接触网的安装尺寸影响，2A越小，受电弓运行轨迹越平滑，受流质量越好。
（三）接触导线的抬升量指受电弓经过时，接触线的最大抬升量。
受流系统中，受电弓和接触导线的运动振幅越小，受流质量越好，一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀。
（四）离线高速列车运行时，当受电弓与接触导线失去接触就发生离线。
由于高速列车运行中，受电弓的取流很大，弓网离线时，必然伴随着电弧，从而加大滑板和导线的电磨耗，引起电磁干扰；当发生大离线时，电弧也不能维持电流通道时，还造成机车失压，需要重新启动，对再生机车还会使再生颠覆。
三、受流质量分析高速运行的受电弓与接触导线接触滑动摩擦，在受电弓的激励下接触网将产生复杂的振动。
受电弓振动；机车横向振动；接触网上下振动，并形成谐波沿导线向前传播；受电弓和接触线之间发生的水平和垂直方向撞击，振动的振级与列车速度成正比，振动同样将使弓网动态接触压力与静态接触压力产生较大的偏差，造成动态接触压力上下波动，产生燃弧现象（受电弓离线），受流质量变差，加剧受电弓滑板和接触网的电气磨耗和机械磨耗。
高速铁路接触网技术培训弓网系统及其机电特性
弓网系统及其机电特性
-15-
弓网系统-几何特性
受电弓上、下工作位置 之间的范围为工作范围
LPupp 受电弓的上部工作位置高度
LPlow
WR KE/KLG SE EC HCW min HCW max HCW d,mi
n
受电弓的下部工作位置高度
受电弓的工作范围 动态包络线 伸展包络高度 电气间隙 接触线高度最小值 接触线高度最大值 接触线高度最小设计值 接触线高度最大设计值 标称接触线高度 超过最小接触线高度的设计偏差 a1 轨道的垂直误差 a2 接触线向下的安装误差 a3 接触线向下的动态位移 a4 导体温度和冰负载的影响 低于最大接触线高度的设计偏差 a5 轨道的垂直误差 a6 接触线的动态位移 a7 接触线向上的安装误差 a8 由于磨耗和温度变化导致接触线向上的抬升
弓网系统及其机电特性
小接触面传输大电流
（接触电阻与燃弧）
摩擦磨损 接触质量 运行寿命
（机械摩擦与电气磨损）
-3-
弓网系统的分类
接触网系统
架空接触网系统
接触轨系统
架空接触网
架空接触轨
接触轨
受电弓
受电弓
取流靴 集电系统
-4-
弓网系统
弓网系统及其机电特性
弓网系统的分类
弓网系统及其机电特性
-5-
弓网系统的基础理论
SSS400+
DSA380
CX
广深高铁
石太高铁
京津城际
京沪高铁
特点：接触网跨距约为50m；接触线以150mm2截面为主；接触线张力较大。
弓网系统及其机电特性
-11-
弓网关系技术范畴
（1）几何特性 （2）动态相互作用
高速电气化铁路弓网关系及其评价
SWJTU OCS 2006.11.2
主要内容
弓网关系的核心问题 接触网的振动特性 受电弓及其与接触网的相互作用 弓网关系评价参数与评价标准 弓网关系评价案例 接触网的动态检测与静态调整
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SWJTU OCS 2006.11.2
弓网系统的核心问题(1)
振动系统的关系 滑动接触 电能传输的接触面较小 高速运行下的大电流
DC1.5kV为70～110N
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SWJTU OCS 2006.11.2
受电弓及其与接触网的相互作用(8)
空气动力接触压力： 高速运行的受电弓受气流影响产生，垂直向上。在 高速范围内，相对于速度来说，空气动力接触压力的增 加相对较慢 受电弓的空气动力阻力必须区别于空气动力接触压 力。它是由与运行方向相反的风施加的。空气动力阻力 主要发生在弓头上 单臂受电弓还受到空气的阻力
SWJTU OCS 2006.11.2
弓网关系及其评价
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SWJTU OCS 2006.11.2
概况
接触网——受电弓系统的受流（能量传递）过程是在动态中完成 的。对于同一系统而言，列车速度越高，维持弓网间的良好接触也 越困难，受流质量随之下降。当速度超过系统正常允许范围以上时 ，受流性能会严重恶化，甚至影响列车正常运行 高速电气化铁路不能沿用现有常速下的各种系统，在高速领域内 的不同速度段，要解决的问题也不尽相同 高速受流技术是高速电气化铁路关键技术之一 弓网关系强调接触网与受电弓是一个整体，研究弓网关系就是研 究两者间的相互作用
800±1mm
1100±1mm 约1423mm 约400mm 682+5/-10mm 3090+100/-25mm 约982mm 约2890mm 约1250mm 约1576mm 约1950mm 580±2mm 约2561mm 约310mm
高速动车受电弓渖动弓头特性研究
０ 引言
发 展高速 铁路 是解 决我 国铁 路运 能不 足最 有效 的
手段 ， 我 国的 国 民经 济 的 发展 有 至 关 重要 的作 用 ， 对
１ 弓网受流原理
受 电 弓是 动 车从接 触 导 线 获 取 电 能 的 电 气 设
而 电力牵 引 以其运 量大 、 度快 、 速 能耗低 、 污染 小 、 运 价廉 和 安全 可靠 等优 点 ， 为未 来牵 引动 力 的主要 模 成
程方面的研 究 文章编 号：１０ — ２ Ｘ（０ ００ — ０ ７ ０ ０ ０ １８ ２ １ ）４ ０ ０ — ６
受流质量之间的关 系进行 了研究 ，提 出滚动弓头受电弓设想 ，并依据接触电阻理 论 、冲量理论 、摩 擦 要 从 事信 息 系统及控 制 工
磨损理论 ，分析滚动 弓头对 弓网性能的提升原理 。
ｐ ｐ ｒ Ｂａ ｅ ｎｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｓｕ ｙ ｏ ｅ ｒ ｌｔ ｎｂ ｔ ｅ ｅｑ ａ ｉ ｆ ｕ ｒ ｎ ｏｌ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅｃ ｎ ａ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅｂ ｓ ｇ ｔ ｅｓ ｆｗａ ｅ ａ ｅ ． ｓ ｄ ｏ ｉ ｌ ｔ ｔ ｄ ｆｔ ｅａ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｕ ｔ ｏ ｒ ｅ ｔ ｌ ｔ ｈ ｏ ｔ ｃ ｅ ｓ ｒ ｙ ｕ ｉ ｈ ｏ ｈ ｏ ｈ ｏ ｈ ｌ ｙ ｃ ｃ ｅ ｏ ｎ ｐ ｎ ｔ ｒ ｓｍｕ ｉ ｋ ａ ｎ ｗ ｅ ｆｒ ｌ ｎ ｏ ｌ ｃｏ ｅ ｄ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅｐ ｉ ｃ ｐ ｅｏ ｅｃ ｒｅ ｔ ｏ ｌｃ ｉ ｎ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ａ ｃ ｙ ｕ ｅｏ ｅｎ ｗ ｉ ｌ ， ｅ ｉ ａｏ ｌ ｇ ｃ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｏ ｅ ． ｎ ｄ ｏｉ ｅ ｈ ｐ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆｔ ｕ ｒ ｎ ｌ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｅ ｈ ｎ ｅ ｂ ｓ ｆ ｈ ｅ ｈ ｃ ｅ ｏ ｔ ｒ ｌ ｎ ｏ ｌｃ ｉｎ ｈ ａ ｓ ａｙ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅｃ ｎ ａ ｔ ｅ ｉｔ ｃ ｅ ｒ ． ｈ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｗｅ ｅ ｒ ｄ ｔ ｅｉ ｕ ｓ ｅ ｒ ． ｏ ｌ ｇ ｃ ｌ ｔ ｅ ｄ ｉ ａ ｏ ａ ｌ ｚ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｔ ｃ ｓｓａ ｅ ｔ ｏ ｙ ｔ ｅ ｆｉ ｉ ａ ｔ ｏ ｙ ａ ｉ ｅ ｏ ｓｌ ｎ ｈ ｒ ｎ ｈ ｃｏ ｎ ｒ ｈ ｎ ｈ ｍｐ ｌｅｔ ｏ ｈ ｙ Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｇ ａ ｈ； ｏ ｌ ｇ ｃ ｌ ｃ ｏ ｅ ｄ ｑ ａ ｉ ｆ ｕ ｅ ｔ ｏ ｌｃｉ ｎ ｃ ｎ ａ ｔ ｅ ｉｔｎ ｅ ｈ ｄ ｐ ｉ ｔ ｍｐ ｌｅ ｆ ｃ ｏ ｎ ａ ； ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｏ ｒ ｐ ｒ ｌ ｎ ｏ ｌ ｔ ｒ ａ ； ｕ ｌ ｙ ｏ ｒ ｎ ｌ ｔ ； ｏ ｔｃ ｓｓ ｃ ； ａ ｏ ｎ ｎ ｉ ｅ ｈ ｔ ｃ ｃ ｅ ｏ ｒ ａ ｒ ｉ ｕ ｓ ； ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｗｅ ｒ ｉｉ ｈ ｇ ｔ ｐ ｅ ａ ｌ ｙ ｉｈ ｅ ｄｒｉ ｓ ｗａ
CRH380B型动车组受电弓控制原理与故障分析
CRH380B型动车组受电弓控制原理与故障分析摘要：受电弓控制系统是牵引供电系统的核心，而牵引供电系统本身又与轨道动车的运行效率、质量、安全性等紧密相连，因此对于受电弓故障及控制原理的探讨是尤为必要的。
本文以此为出发点，围绕CRH380B型动车组，从控制原理和故障原因两个方面，对于受电弓控制系统展开探讨，为我国动车安全高效发展提供理论层面的内容分析。
关键词：CRH380B型动车组；受电弓；控制原理；故障引言：受电弓控制系统在实际动车组当中，是通过多部件组合形成的，其中，平衡杆在其中发挥着平衡的作用，尤其是对于升弓和降弓过程中弓头的平稳性起到了至关重要的作用。
而连接杆的作用则是通过对于其形状的几何微调，促使其发生变化，对于动车运行产生作用。
阻尼器主要是通过上臂杆和下臂杆两者的相互震荡，来确保良好接触。
而接触对象之一，碳滑板，在于接触网的接触过程中，实现对于电能的传输工作。
一、控制原理分析对于控制原理的分析可以从受电弓气路控制原理和受电弓电路控制原理两个方面来展开论述。
（一）气路控制原理CRH380B型动车组的受电弓气路控制部分主要升弓电磁阀、ADD电磁阀、压力开关、调压阀、压力传感器、气囊以及过滤器等几个方面构成[1]。
在实际运行过程中，由司机对于升降弓开关进行操作，从而控制升弓电磁阀能够完成对于受电弓的实际指令，调整其进行升弓或降弓。
而在这一过程中，当需要进行降弓操作时，所发生的就是降弓的指令，收到这一指令后，升弓电磁阀失电并隔断了与气囊连接的列车管的气路，进而导致气囊中的压力空气排除，完成整个降弓的动作。
而如果收到的是需要进行升弓的操作指令，则需要通过气路导通，运用相对的操作方式，实现升弓动作[2]。
（二）电路控制原理CRH380B型动车组受电弓电路控制部分主要分为气动调节器、受电弓控制单元、操作开关、中央控制单元、故障操作诊断信息、网络接口模块、主风管等几个方面。
其具体的工作状态是，通过多功能车辆总线将信息指令传输给中央控制单元，在经过多功能车辆总线发送给司机室显示屏，在接收到信息指令后，经过诊断和分析，将预先设置好的模式曲线，重新进行反馈，将信号传输给气动调节器，进而产生对应的调整行为。
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二）高速受电的特点
1）高速列车的行车速度较常速列车高得多，因而受电弓沿 接触网导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波 动特性发生变化，从而影响受电弓的受流效果。 2）高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大 得多，空气动态力也是影响高速受电的一个重要因素； 3）高速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，若采用多弓 受电必然会增加阻力、加大噪声，并引起接触网的波动干扰， 因而受电弓的数量不能太多，这就需要解决受电弓从接触网大 功率受电的问题。
二、受电弓
1、受电弓介绍 2、高速铁路受电弓应满足的条件
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一、高铁系统的受流特性
一）高铁弓网系统简介
电气化铁道是由电力机车和牵引供电装置组成的，牵引供电装置一般 分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电 所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。 电厂发出的电流，经升压变压器提高电压后，由高压输电线送到铁路 沿线的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电 压后，经馈线转送到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用 。
小结
一、高铁系统的受流特性
1、高铁弓网系统简介 2、高速受电的特点 3、弓网系统对接触网的要求 4、弓网关系产生的影响 5、提高弓网系统工作稳定性的主要措施
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二、受电弓
1、受电弓介绍 2、高速铁路受电弓应满足的条件
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复习题
一、填空：
1、弓线间的接触压力变小，会造成受电弓（ ），出现电弧，使弓、线 烧伤。 2、受电弓的最大工作范围（ ）mm，允许工作范围（ ）mm。
DSA-350型受电弓是按ICE(德国高铁技术标准）统一 技术条件制造的。无严格质量要求及特殊强度要求的部件 用不锈钢材料制造，上剪形装置、弓框和接触滑板支座等 部件则采用铝材制造。接触滑板用独立弹簧悬挂，弹簧便 于更换，并具有足够的行程。升降系统中设有减振器．以 便使剪形臂在下降时不致对车顶产生冲击。研制了一种特 殊的高压绝缘子，将其与受电弓移动部分制成一体。受电 弓直接固装在车顶上，从而保证了较低的结构高度。升弓 驱动采用风动，装置中设有高灵敏度的减压阀，以保证受 电弓在整个工作高度范围内，滑板与接触导线之间的接触 压力基本保持不变。
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（2）接触导线的波动和噪声
高速铁路的噪声声源主要来源于弓网系统（接触导线 波动而产生严重的电弧放电以及强烈的噪声问题）、轮轨 系统和空气阻力。世界各国对铁路噪声规定了容许标准值， 我国为70dB。为降低噪音，除了在轨道、线路、车辆、
电气化接触网等方面采取降噪技术外，在人口稠密区的路
接触网由电气化局和各勘测设计进行设计和施工，基本上不考虑 受电弓的影响 受电弓由电力机车厂设计和制造，不考虑接触网的影响 速度160km/h以上均采用进口受电弓，提速线上的接触网均采用 进口接触线。 武汉——广州的提速线因采用国产接触网，因接触线存在严重的 表面不平顺，导致无法验收通车使用
弓头 纵 向偏移量(m)
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SIEMENS 受电弓，用于300km/h动车组，如CRH3和 CRH2－300
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DSA系列受电弓，用于200km/h动车组，如CRH1、 CRH2、CRH5
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DSA—350型受电弓外形图
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电力机车受电弓直接从接 受电弓的最大工作范围1250mm， 触线滑行取流,受电弓的 允许工作范围950mm。 滑板紧贴接触线，滑板固 定在托架上。
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长度2085的受电弓弓头轮廓
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长度1950的受电弓弓头轮廓
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四）弓网关系产生的影响
（1）弓线间的接触压力
当受电弓沿接触导线移动时，受电弓的高度就开始迅速变 化，再加上受电弓还受到高速空气动力的作用，从而将引起接
触压力的变化。其后果是：压力变小会造成受电弓离线，出现
电弧，使弓、线烧伤；压力变大会使接触导线过分升高，同时 使受电弓滑板和接触导线的磨损加剧。
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（5）大电流与点接触
高速列车所需的牵引电流是普速列车牵引电流的 两倍，甚至更大，牵引电流的加大造成接触线与滑板 之间容易过热，点接触和大电流之间的矛盾是高速弓 网关系应注重关心的问题之一，采用单弓受流时离线 引起的冲击很大，采用多弓受流又会增加阻力、加大 噪声，并引起接触网扰动。这对滑板和接触线的材质 提出了新要求。大电流的存在对接触网的回流线路及 接地系统也
以（68.6＋9.8）N的接触压力紧贴 接触线摩擦滑行，将电能引入机车。
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受电弓——单臂、双臂、T形
单臂——非对称结构，质量轻——高速 双臂——对称结构，质量重——低速 T形——空气动力学特性好——高速
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CRH5动车组牵引传动系统工 作原理示意图
CRH5动车组牵引系统使 用交—直—交传动方式，主 要由受电弓、主断路器、牵 引变压器、牵引变流器及牵 引电机组成。受电弓通过接 触网获得25KV电压，输送给 牵引变压器，降压成1770V 的交流电。降压后的电流再 输入牵引变流器，逆变成电 压和频率均可控制的三相交 流电，输送给牵引电机牵引 整个列车
基和高架桥上还应采用隔声屏障对噪声进行防范治理。
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（3）离线问题
当接触网的悬挂系统不能适应列车运行速度的要求时，受电弓的 滑板就会与接触导线脱离。高速运行时，受电弓的向上推力将使接触 导线的位置急速变化，这一变化以横波的形式沿接触导线前后传播， 使导线产生波动。如果其传播速度赶不上高速列车的运行速度，就会 产生离线现象。当二者不匹配时，受流质量将严重恶化，甚至造成弓 网解体。因此，在高速弓网系统中，接触网的波动速度成为制约列车 高速运行的主要因素之一。 离线有极大的危害，会造成供电时断时续，引起列车严重冲动； 会使弓、线间出现电弧放电、引起电蚀，使两者的工作表面严重粗糙， 进一步使弓、线磨损加速，工作寿命缩短；会造成牵引电流的急剧变 化，有损于牵引电机的技术状态；会对通信线路产生干扰。因此，对 离线的研究也是高速受电的一个主要研究方向。
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五）提高弓网系统工作稳定性的主要措施
1、采用新型复合材料制成的接触导线，以提高其抗拉强度。
2、增大接触线和承力索的截面，以增加接触线和承力索的张力； 减小接触网的跨度，并采用更为合理的悬挂方式。 3、确定受电弓同时升两个受电弓之间的最小距离。 4、改进受电弓的结构设计。
二、判断题：
1、如果接触线的传播速度赶不上高速列车的运行速度，就会产生离线现象。 （ ）
三、简答题：
1、高速铁路对接触网的要求是什么？
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Catenary
Pantograph Locomotive Track
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弓网系统研究现状
• 模型越来越精确： • 接触网：采用有限元方法建模，采用ANSYS等成熟软件计算模态。 • 受电弓：垂向+横向 -------> 空间模型，由等效质量的多体模型 ----- > 实体模型。 • 考虑机车顶部的振动，考虑接触网的弛度、不平顺和坡度，考虑空气 动力学。 • 主动控制受电弓。
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供电系统示意图
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110KV 牵引变电所 三相高压 单相高压 25KV 架空接触网 受电弓 机车 电力机车
牵引 变电所
接触网
50kV
钢轨
我国和世界上多数国 家均采用工频（50Hz）单 相交流供电制，网压额定 值为25KV。
电力牵引系统的组成
正馈线
DSA-350型受电弓的主要技术数据
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2、高速铁路受电弓应满足的条件
1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力。
2）尽可能减轻受电弓运动部分的重量。
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3）减小空气制动力的影响。
4）滑板应适应高速的要。 5）动作要求。
弓网系统研究现状
武汉高速铁路 职业技能训练段
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高铁弓网系统的受流特性 及受电弓
武汉高铁训练段 黄秋社
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高铁弓网系统的受流特性及受电弓
一、高铁系统的受流特性
1、高铁弓网系统简介 2、高速受电的特点 3、弓网系统对接触网的要求 4、弓网关系产生的影响 5、提高弓网系统工作稳定性的主要措施
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三）弓网系统对接触网的要求
由于接触网的接触导线是一根具有弹性的导线，受电 弓也是一个弹性体，故而两者构成的是一个相互接触的弹 性系统。 高速铁路工网系统对接触网的要求： (1)在最高行车速度和更大的速度变化范围内应能保证 正常供电： (2)应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗电蚀）能力； (3)对接触网的结构和布置应有更高的要求； (4) 接触悬挂弹性均匀度好。
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（4）受电弓动态包络线
受电弓动态包络线是指列车在最高设计速度运行下，受电弓上下 左右所允许达到的极限尺寸。由于接触网和受电弓的特性不同，各国 对此并无共同的标准。 受电弓动态包络线应符合下列规定： 120km/h及以下区段，受电弓动态抬升量为100mm，左右摆动量 为200mm。 120-160km/h区段，受电弓动态抬升量为120mm，左右摆动量为 250mm。 200km/h区段，（导线高度为6m时）受电弓动态抬升量为160m m，左右摆动量直线区段为250mm，曲线区段为300mm。 200-250km/h区段，受电弓动态抬升量暂按200mm，左右摆动量 直线区段为250mm，曲线区段为350mm。