2.4.1 設(shè)計(jì)和功能

受電弓的作用是將電能傳輸?shù)诫妱?dòng)牽引裝置上。對(duì)于輔助設(shè)施、生活設(shè)施的固定用電與牽引車輛運(yùn)行的移動(dòng)用電兩方面來(lái)說(shuō)，電力傳輸都應(yīng)安全可靠。受電弓包括主架、臂，弓頭和傳動(dòng)裝置。

以總質(zhì)量為109kg的DSA-350 S型受電弓為例進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。該性能良好的受電弓是用于350km/h線路的單臂受電弓 [2.4]。主架包括抬升傳動(dòng)裝置和緩沖裝置，總重52.7kg。下臂和控制桿重34.6kg。上臂和弓頭重9.1kg。兩個(gè)帶支架的滑板各重2.9kg。弓頭由受電弓滑板支架、帶角的弓頭引導(dǎo)裝置和受電弓滑板組成，可用于交流25kV/1000A和直流3kV/2400A線路。圖2.14為該受電弓的主要特性數(shù)據(jù)。

圖2.14 DSA-350S型受電弓 [2.4]

設(shè)計(jì)速度： 350km/h：

電壓/電流： 25kV/1000A;

靜態(tài)接觸壓力： 50～140N可調(diào);

傳動(dòng)： 氣壓升降傳動(dòng);

受電弓滑板： 安裝在鋁合金支架上的碳滑板;

v=250km/h，Re250型接觸網(wǎng)的使用壽命100000km;

每個(gè)彈簧行程： 40～60mm;

總質(zhì)量： 109kg;

材料： 主架，不銹鋼，其他部件為鋁合金

圖2.15中的DBS54 (DB) 和RBS70 (DR) 型受電弓為此類傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的例子。

圖2.16表示出受電弓和接觸網(wǎng)相互作用的基本要求。

受電弓和接觸網(wǎng)相互作用的基本要求是： 由于受電弓在運(yùn)行中相對(duì)于接觸網(wǎng)作橫向運(yùn)動(dòng)，而受電弓弓頭必須總是超出接觸線最不利的位置，只有在運(yùn)行中接觸線不離開受電弓弓頭的工作范圍才能使系統(tǒng)順利運(yùn)行。在正常運(yùn)行時(shí)，接觸線在滑板上的滑行是最重要的。

圖2.15 受電弓

a) RBS70型受電弓; b) DBS-54型受電弓 [2.8、2.9]

受電弓有上、下兩個(gè)工作位置，這兩個(gè)位置之間的范圍便是工作范圍。根據(jù)主架的上部界限，最高工作位和最低工作位之間的距離大約在2800mm和300mm之間。

圖2.16 弓網(wǎng)之間幾何作用的特性值 (德國(guó)鐵路特定尺寸)

1) 焊接受電弓滑板半徑Rs=6400mm

2.4.2 受電弓滑板特性

受電弓滑板為弓頭的一個(gè)部分，直接與接觸線接觸取流。

滑板應(yīng)具有以下特性：

—電接觸電阻要小;

—熔點(diǎn)高;

—導(dǎo)熱性良好;

—質(zhì)量小;

—抗壓強(qiáng)度高;

—彈性好;

—與銅接觸線之間的摩擦系數(shù)校

用電極炭或用粘合劑的石墨制成的碳滑板已被證明特別適用于銅接觸線。德國(guó)鐵路和歐洲其他交流電氣化鐵道已將20世紀(jì)上半個(gè)世紀(jì)使用的金屬受電弓滑板更換成碳受電弓滑板。現(xiàn)在單相交流電氣化鐵道采用的碳受電弓滑板的允許工作電流的上限值為每塊滑板500～700A。帶雙滑板的受電弓的允許工作電流上限值約為1400A。直流電氣化鐵道潤(rùn)滑銅受電弓滑板的容許工作電流上限值為每塊滑板1250A。當(dāng)牽引車輛需要較大電流時(shí)，必須增加每輛車的受電弓數(shù)量。

但是，這樣的接觸狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

在高速列車上，用于生活設(shè)施和輔助設(shè)備的電力需求達(dá)到1000kVA。該電力必須通過(guò)固定在車輛上的受電弓進(jìn)行安全傳送。為避免接觸線熔化，靜止車輛的電流必須保持在允許限度以下。例如關(guān)于受電弓/接觸線相互作用，專家組在UIC 5AG (1992年發(fā)布) 活頁(yè)(規(guī)程) 中規(guī)定，德國(guó)城際快車 (ICE) 受電弓的每個(gè)滑板允許電流為100A。1993年測(cè)試的滑板發(fā)熱情況如表2.6所示。

表2.6 在靜態(tài)情況下接觸線為Ri100時(shí)受電弓滑板的電流

(滑板寬42mm，用BH424制成; 與一塊焊接滑板接觸，荷載持續(xù)時(shí)間>1h; 接觸壓力為30N。)

I(A)Rtr(10-8Ω)θFa(℃)θCW(℃)△P(W)
50

100

200

0.3

0.4

0.45

25

33

43

30

45

60

≈1

4

18

注 Rtr—可變電阻; θFa—滑板支架溫度; θcw—接觸線溫度;△P—功率損耗。

2.4.3 受電弓和架空接觸網(wǎng)的接觸壓力

2.4.3.1 靜態(tài)接觸壓力的要點(diǎn)

靜態(tài)接觸壓力控制著受電弓和接觸網(wǎng)之間的相互作用，所以靜態(tài)接觸壓力、空氣動(dòng)力接觸壓力和動(dòng)態(tài)接觸壓力是可分辨的。靜態(tài)接觸壓力是當(dāng)受電弓向上運(yùn)動(dòng)時(shí)由滑板對(duì)接觸網(wǎng)施加的力，其大小可在牽引車輛上檢測(cè)。為獲得最穩(wěn)定的工作條件，在受電弓上下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)工作范圍內(nèi)靜態(tài)接觸壓力應(yīng)均等。事實(shí)上，由于連接處的摩擦導(dǎo)致上下運(yùn)動(dòng)之間有差別。