铁路高压线网中电弓的结构和工作过程

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高铁已经成为日常出行必选的交通工具之一,钢轨有多长,接触网就有多长,为了给高铁供电,高铁必须与上方的铁路高压线网持续接触,受电弓便成为了车与网之间的“红娘”,让高速运行的列车与接触网“成功牵手”。那么,高铁的受电弓是如何工作的呢?我们知道,我国目前高铁最高运营时速可达350公里,在这么高的速度下,高压线网与高铁接触部位会有剧烈地摩擦,那么铁路部门到底是用什么方法来解决磨损问题的呢?今天就让我们来聊一聊受电弓的秘密!

我们先来了解一下受电弓的结构。按结构形式分,受电弓可分单臂弓和双臂弓两种,它们均由滑板、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。

高压线

双臂受电弓结构对称,侧向稳定性好,但结构复杂,调整困难;单臂受电弓结构简单,尺寸小,重量轻,调整容易,具有良好的动特性,高速时动态跟随性及受流特性较好,故而被现代电力机车广泛采用。遇到下雨天,伴随高铁列车运行的弓网绝缘子便会发挥出重要的绝缘性能,保障不被电流所击穿;而在下雨天保护高架段接触网设备免受直击雷的破坏,避雷器当然也是必不可少的!

高压线

了解完受电弓的结构,我们再来聊一聊它的工作过程。电力机车上一般安装有两台受电弓,正常运行时一般只升后弓,前弓备用。工作过程主要包括升弓和降弓:对于升弓过程,压缩空气会经电空阀均匀进入传动气缸内,气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧,这时升弓弹簧使下臂杆转动,抬起上框架和滑板,受电弓将会匀速上升,在接近接触线时会出现一时的缓慢停滞,然后迅速接触接触线;而对于降弓过程,传动气缸内的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。

再回到我们开头时候所提出的问题,列车速度飞快,磨损问题是如何解决的呢?首先是高压线的设计,高压线跟下方的铁轨是不平行的,而是弯的,铁轨上空的高压线为“之”字形架设。这种设计的目的是为了避免受电弓特定的某处持续与高压线摩擦。轮流摩擦可让受电弓有“空闲时间”散热,磨损也会变得均匀,寿命也更长。

其次是电弓的设计,通过前面的结构介绍我们知道受电弓上有一块滑板,它通常是由石墨制成,因为石墨磨损较快,所以需要定期更换碳滑板,但是更换方便易行,成本低廉。周期一般在两周左右,质量好的,可每月更换一次。我们知道石墨的硬度远低于金属,就是通过这样一软一硬的相互作用,碳滑板就这样通过磨耗自己保护了接触网的安全。由于高铁的时速快,因此受电弓的风阻其实是非常大的,因此设计时很有讲究,既要让其坚实可靠,还要让其尽量轻。

受电弓不仅应用于高铁,还应用于地铁的运行当中,下次乘坐这些交通工具的时候看看能不能目睹它的真容吧!

编辑:黄飞

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