高速動車組用受電弓概述

滕莉娜

（吉林鐵道職業技術學院，吉林 吉林 132002）

我國高速動車組以CRH 系列作為基礎進行了不斷地創新。在此過程中，受電弓作為重要的電力連接部件也在不斷地發展。動車組需使用單相AC 25kV 的高壓電，在動車組從接觸網進行大功率受流的過程中，受電弓起到了承上啟下的作用。高速動車組所需的總牽引功率遠大于普通列車。在更高的速度下，空氣阻力也會增加。考慮到減小空氣阻力和降低噪音的要求，在高速動車組上受電弓的數量不宜過多，而對于8 輛編組的動車組來說，我國就都采用了單弓受流的方式，即在動車組運行過程中僅使用一臺受電弓，考慮到可靠性和冗余性的要求，在進行安裝時，每列動車組上安裝兩臺受電弓。當動車組運行時，可選擇其中一臺受電弓升弓，另一臺受電弓折疊。

受電弓在運行中滑板會被磨損而產生粉末，可能影響絕緣子的絕緣性，并且若在運行中產生故障，損壞的部件可能影響行車的安全，因此在實際運行中，在對受電弓進行選擇時，首選后弓。兩弓之間，通過電氣互鎖，避免同時上升。

動車組是否能實現高速牽引運行，直接與受電弓的狀態有關，因此，動車組對受電弓就會有以下幾點技術要求：

按照鐵路技規的要求，接觸網的高度是不一致。為了保證弓網系統可靠地接觸，受電弓與接觸網之間應保持一定的接觸力。接觸力的大小會影響受電弓的使用壽命。當接觸力太大時，相對于接觸網線來說，較軟的滑板磨損加劇；而當接觸力太小時，弓網之間又容易發生離線，影響行車安全。因此，在對受電弓進行調試時，必須調整接觸力，并保證接觸力適中。

受電弓的上升與下降是通過受電弓上下臂之間的鉸鏈系統來實現，而為了保證受電弓有較好的動態調整性能，上下臂的重量應盡量輕。我國幾種常用動車組受電弓多采用鋁合金結構

受電弓與接觸網之間直接通過滑板接觸，因接觸網采用“之”字形結構，在動車組運行過程中，滑板會來回移動。因此，滑板的材質，結構和長度都得符合要求。我國多采用碳滑板，實現了良好的導電性和耐磨性。

在升弓和降弓的過程中，受電弓的速度都應先快后慢，以防止在升弓過程中的彈跳和在降弓過程中的沖擊。通過調整底架上的阻尼器來實現。

受電弓在運行過程中若發生故障不及時處理，可能會使故障進一步擴大或損壞到接觸網。因此受電弓在設計時，必須增加自動降弓的功能。

本文將介紹幾種CRH 系列動車組使用的受電弓。

1 DSA250 型受電弓

DSA250 型受電弓適用于CRH1﹑CRH2 和CRH5 型車。整個受電弓采用單臂式結構，并配備了雙碳滑板，以保證在運行過程中良好的導電性。受電弓主要由底架，上下臂和弓頭三部分組成。為了實現輕量化的技術要求，受電弓的運動部件及弓頭均采用鋁合金結構。在運行過程中考慮到滑板的結構，因此將滑板的使用限度設定為不小于5mm，兩滑板之間的高度差不大于3mm。為了防止碳滑板過度磨損，在進行設計時將碳滑板設計為中空結構，并通過氣路與控制閥板上的壓力開關連接，當磨損超限漏氣時（即壓縮空氣值降為2.5bar 時），觸發壓力開關，并啟動ADD 功能，最終使受電弓快速下降，實現降弓保護。

圖1

2 SSS400+型受電弓

SSS400+受電弓適用于CRH3 型車，同樣為單臂式，雙滑板結構。一臺完整的受電弓主要有受電弓本身和安裝于車內的氣路控制閥板組成。

圖2

圖3

受電弓的控制通過網絡來實現。司機通過操作升降弓開關來觸發電磁閥，將氣路打開，通過壓縮空氣的驅動將受電弓提升以實現升弓。受電弓的運行情況通過壓力開關傳輸到CCU，CCU 再將信號通過車輛控制總線發送到HMI。當受電弓在運行過程中發生故障例如碳滑板破裂﹑碳滑板磨耗過限時，快速下降閥被觸發將受電弓快速降下。與此同時，壓力開關將相關信號傳輸到CCU，經CCU 診斷處理后再將相關故障代碼發送給HMI，實現信息的人機交換并提醒司機及時換弓。

3 CX 主動控制型受電弓

CX 型受電弓適用于CRH380B 型車，由法維萊制造。與普通受電弓不同，首先，該受電弓采用了單滑板結構，同時將滑板材料更改為滲銅碳滑板延長了使用壽命；其次，增加了受電弓控制單元（PCU），可以在受電弓動態運行時，對弓網接觸力進行調節控制；再次，弓體采用了新的合成材料，使受電弓減輕30%～40%；最后，采用了更高精度的空氣調節裝置。因此，CX 型受電弓結構簡單，重量輕，動態接觸力可調整，可靠性更高。

受電弓本身通過壓縮空氣來進行驅動。壓縮空氣由車輛管道供應并通過APIM 單元進入升弓氣囊。氣囊在壓縮空氣的作用下產生扭矩，并通過凸輪和彈性連接軸以鉸鏈的方式連接，從而實現升弓。降弓時關斷壓縮空氣管路，依靠受電弓自重降弓。如果壓縮空氣供應中斷或低壓電源發生故障，受電弓將會啟動ADD 裝置自動降弓。

圖4

圖5

該受電弓的工作原理與DSA250 型受電弓相似，不同的是該受電弓的動態特性可以調整。受電弓動態特性的調整是通過與阻尼器相連的兩級懸掛來實現的。第一級懸掛由氣囊完成。受電弓控制單元可確保氣囊的壓力保持恒定，并與受電弓的高度無關。第二級懸掛由弓頭的彈簧來實現調整。通過兩級懸掛可以實現該受電弓良好的動態調整性能。