一種有軌電車受電器驅(qū)動力設(shè)計(jì)

馮 葉，陳明國，李 軍

（中車株洲電力機(jī)車有限公司電氣分公司，湖南 株洲 412001）

一種有軌電車受電器驅(qū)動力設(shè)計(jì)

馮 葉，陳明國，李 軍

（中車株洲電力機(jī)車有限公司電氣分公司，湖南 株洲 412001）

目前有軌電車應(yīng)用逐漸增多，按有軌電車受流的需求，需設(shè)計(jì)一種運(yùn)行時(shí)保持常升狀態(tài)的受電器，文章介紹了此類受電器升降動作驅(qū)動力的計(jì)算方式，具有普遍的參考意義。

受電器；驅(qū)動力；計(jì)算

1 概述

儲能式現(xiàn)代有軌電車，通過短時(shí)停站集取電流，采用超級電容儲存能量，行駛過程不需外部供能，無接觸網(wǎng)運(yùn)行，與現(xiàn)有軌道交通相比，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用和循環(huán)利用，具有綠色節(jié)能的雙重優(yōu)點(diǎn)。

儲能式現(xiàn)代有軌電車使的受電器，安裝在車輛頂部，正常情況下受電器保持升起，進(jìn)入站內(nèi)充電段，受電器通過與供電軌的相互作用自動調(diào)整姿態(tài)，保持在規(guī)定的接觸壓力，滿足車輛的受流要求。受電器在車輛運(yùn)行過程中，在彈簧力的作用下，保持常升作用。為使受電器具有可靠的接觸力，文章介紹了受電器升降驅(qū)動力的一般計(jì)算方式，具有普遍的參考意義。

2 受電器說明

2.1 受電器總體說明

此受電器采用鉸接的平行四邊形結(jié)構(gòu)，此平行四邊形結(jié)構(gòu)固定一條邊垂直于車頂面，以此固定邊端點(diǎn)為鉸接點(diǎn)，在外界拉力的作用下，平行四邊形一條邊繞此鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動，由于平行四邊形相對邊平行的性質(zhì)，可以保證與固定邊相對的邊保持豎直狀態(tài)上升，因此可以保證升降弓過程中，受電器弓頭保持水平，如圖1所示。受電器總體示意具體如圖2所示。

圖1 升降弓原理

圖2 TSS14受電器總體示意

受電器主要由支持絕緣子、底架組焊、下臂桿、受電頭、升弓彈簧、導(dǎo)流線和電動降弓模塊等裝置組成。

2.2 升弓彈簧

升弓彈簧給受流器提供升弓動力，受流器組轉(zhuǎn)完成后，升弓彈簧處于拉伸狀態(tài)，因此提供給受流器一個(gè)收縮拉力，拉動受電弓下臂桿繞安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)動，使受電弓升起，如圖3所示。

圖3 升弓彈簧示意

（1）升弓彈簧力計(jì)算。

部件 重量 部件 重量弓頭、頂管 13kg 下臂桿、拉桿 6.5kg距離 數(shù)值 距離 數(shù)值下臂桿長度 650mm 彈簧鉸接點(diǎn)長度 130mm

根據(jù)升弓狀態(tài)（如圖4所示），有力的平衡方程：

F11*L2=（M1+F21+M2/2）*L1*cos35°

圖5 落弓狀態(tài)

根據(jù)落弓狀態(tài)（如圖5所示），有力的平衡方程：

根據(jù)上述三公式：

當(dāng)F22=120N F21=120N時(shí)

K=7.6N/mm

結(jié)論：升弓狀態(tài)接觸力為120N，落弓狀態(tài)接觸力為120N時(shí)，K=7.5N/mm

（2）升弓壓力曲線。升弓狀態(tài)彈簧拉力為：F11=1066N，落弓狀態(tài)彈簧拉伸力F12=1604。

弓頭接觸力調(diào)節(jié)范圍為△F21=40時(shí)：

彈簧調(diào)節(jié)范圍為：△S=16mm，彈簧調(diào)節(jié)力為：△F21=2.5*△S。

弓頭接觸力為120N，向下壓到落弓位時(shí)，弓頭接觸力為：

F13*L2*cosθ=（M1+F23+M2/2）*L1*cos（35-θ）°

F13=965+K*L2*sinθ

圖6 弓頭下壓受力

圖7 升弓接觸力曲線

表1 升弓接觸力數(shù)值

2.3 電動推桿降弓推力計(jì)算

電動推桿具體如圖8所示，當(dāng)司機(jī)室觸動電動降弓按鈕時(shí)，電動降弓模塊中電機(jī)伸長，當(dāng)電動推桿伸長時(shí)，下臂桿受迫逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，受電弓降下給出到位信號后停止，從而完成降弓動作。反之，電動推桿收縮，下臂桿在升弓彈簧的作用下升起，至感式位置傳感器給出到位信號后停止，從而實(shí)現(xiàn)升弓動作，升降弓時(shí)間現(xiàn)設(shè)計(jì)為4s。

圖8 電動推桿

圖9 落弓狀態(tài)

根據(jù)落弓狀態(tài)（如圖9所示），有力的平衡方程：

F12*L2*cos35°=（M1+F22+M2/2）*L1

當(dāng)F22=160N時(shí)，F(xiàn)12=1815N

因此，電動推桿最小推力F12=1815N

3 結(jié)語

文章對低地板儲能有軌車的升弓彈簧力及彈簧剛度系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，同時(shí)校核了降弓電動推桿的額定力，按照文章的計(jì)算方法，實(shí)際生產(chǎn)的彈簧經(jīng)過產(chǎn)品試裝，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)吻合，證明了此計(jì)算方法的有效性。文章的計(jì)算方法，為此受電類產(chǎn)品升降驅(qū)動力計(jì)算提供了一條通用的方式，具有普遍的參考意義。

Driving Force Design of Electric Appliance for a Tram

FENG Ye，CHEN M ing-guo，LI Jun
（Electrical Branchin of Zhongche Zhuzhou Electric Locomotive Co.，LTD.，Zhuzhou，Hunan 412001，China）

Atpresent，the tram applicationsare gradually increasing.According to its demand，itneeds to design a electric appliance to keep rising state.The paper introduces such calculation of lifting action electrical driving force，with the significance of universal reference.

electric appliance；driving force；calculation

U482.1

A

2095-980X（2016）11-0047-02

2016-09-10

馮葉（1985-），男，陜西寶雞人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：機(jī)車車輛高壓電器。