福州地铁二号线受电弓系统方案研究

福州地铁二号线受电弓系统方案研究

肖桂华 1 陈丹 2

1、泉州中车唐车轨道车辆有限公司，福建泉州 362122， 2、福州中电科轨道交通有限公司，福建福州， 350011

摘要：对福州地铁二号线受电弓系统方案进行了详细描述，介绍了受电弓系统组成、设备布置和控制原理等。

关键字：受电弓系统；控制阀板；脚踏泵

0 引言

受电弓是地铁列车从接触网受取电流的一种受流装置，受电弓靠滑动接触受流，为列车牵引系统、辅助供电系统、蓄电池组充电等提供电源，并将车辆再生制动产生的电流返回至接触网，是列车的重要系统组成之一。碳滑板与接触网长期摩擦产生磨耗、气囊产生泄露等安全因素又严重影响着受电弓系统的正常运行，因此寻求一套安全可靠的受电弓系统技术方案显得尤为重要。

1 受电弓系统组成

福州地铁二号线受电弓系统按全列车两个单元进行系统设计，车辆在MP1、MP2车顶各安装一套单臂气囊式受电弓系统，适用于牵引网压为1500VDC、时速在120Km/h以下电力机车或地铁、轻轨车辆，其结构简单，重量轻，易于维修，该型受电弓在整个车辆速度范围内具有良好的空气动力学性能。福州地铁二号线受电弓系统由受电弓、控制阀板、绝缘管、复合绝缘子、脚踏泵组成、脚踏泵气路板、升弓管路等组成。

1.1 受电弓

受电弓组成如图1所示

图1 受电弓组成

受电弓是车辆的受流部件，受电弓升起后与接触网接触，从接触网上集取电流，并将其传送到车辆电气系统。接触网的电流首先由滑板流入受电弓弓头，然后依次经过上臂、下臂后流入底架，在弓头到上臂、上臂到下臂、下臂到底架的连接处都用软连线短接，最后经过底架上的汇流板、车顶母线进入车辆电气系统。分别给两个单元的牵引系统提供DC 1500V高压，经VVVF牵引逆变器，逆变为AC 380V电源给牵引电机供电。为两个单元的辅助供电系统提供DC1500V，经辅助电逆变器将直流电压（DC1500V）逆变成三相交流电压（AC380V），为空调、空气压缩机、照明及控制电路等提供稳定的三相四线制的交流电压，并将交流电压（AC380V）通过蓄电池充电器变换成蓄电池与低压直流负载使用的DC110V电压，并给蓄电池组充电。

受电弓采用2条加宽的浸金属碳滑板，具有良好的耐磨性能，及采取更大电流的能力。

1.2 控制阀板

控制阀板由空气滤清器、升弓节流阀、精密减压阀、压力表、降弓节流阀、过滤接头、安全阀、升弓压力开关、降弓压力开关等组成。控制阀板通过空气滤清器过滤升弓气流，通过调节升弓节流阀、降弓节流阀分别调节手电动升降弓时间使其达到设计要求。通过调节精密减压阀来调节受电弓精密减压阀上的调节旋钮来调节受电弓与接触网的接触压力。顺时针旋转调节钮为增大静接触压力；逆时针旋转调节钮为减小静接触压力。当管路气压超过安全值时安全阀打开，排出压缩空气，起到保护管路、设备的作用。采用固定回差式压力开关，升弓压力开关（SP1）的常开触点反馈升弓信号，降弓压力开关（SP2）的常闭触点反馈降弓信号，在人机界面HMI上显示受电弓升降弓信息。

1.3 脚踏泵组成

脚踏泵组成由脚踏泵底板、脚踏泵泵体、气管（含接头）组成，其作用是在列车总风管欠压或无风时实现车辆升弓。脚踏泵升弓与车辆电气控制升弓共用一套升弓管路，在脚踏泵升弓时将脚踏泵气路板上的主气路截断塞门置于截断位，阻止脚踏板产生的空气流向主风管，达到优先升弓的目的。

1.4 脚踏泵气路板

脚踏泵气路板由截断塞门、单向阀、过滤器、测试接头、压力表、电磁阀、手控换向阀、接地螺栓等组成，脚踏泵气路板作为升弓气路基础的部分，主要功能是提供电气升弓及脚踏泵升弓两种升弓方式的选择以及过滤升弓压缩空气的作用。截断塞门达到截止位是，切除与主风管路的空气流通，使脚踏产生的空气流向升弓管路。手控换向阀控制电气升弓与脚踏泵向控制阀板的通路。电压表监控显示管路压力。

2 受电弓升降弓电气原理

将MP1、MP2车三位置转换开关打到运行位，升弓允许继电器得电，司机在司机室按下受电弓升弓按钮，受电弓升弓继电器、受电弓升弓保持继电器得电，脚踏泵气路板上的升弓电磁阀得电动作，或者人为踩踏脚踏泵（需要切换手控换向阀）。

通过上述两种方式向受电弓控制阀板提供压缩空气。压缩空气经过车内的控制阀板（进入控制阀板的压缩空气依次经过空气滤清器、升弓节流阀、调压阀、安全阀、降弓节流阀）、管路、车顶的受电弓绝缘管,进入受电弓气囊。

压缩空气进入升弓气囊后，气囊膨胀抬升，气囊带动钢丝绳拉拽下臂杆，使下臂杆转动，从而实现受电弓逐渐升起，直到受电弓弓头与网线接触并保持规定的静态接触压力。此时升弓气囊中的气压稳定在气阀箱内精密调压阀的设定值。受电弓工作时，气囊被持续供以压缩空气，弓头与接触网之间的接触压力保持基本恒定。

2.2 降弓控制

2.21使用电磁阀的降弓过程

司机在司机室按下降弓按钮后，受电弓降弓继电器得电，受电弓升弓保持继电器失电，升弓电磁阀失电，向受电弓供应的压缩空气被切断，同时，升弓电磁阀将受电弓气路与大气连通，气囊升弓装置中的压缩空气经原路返回，经减压阀排气口和电磁阀的排气口排向大气，受电弓靠自重下降，直到顶管降下并保持在底架的橡胶止挡上。

2.22使用脚踏泵的降弓过程

在使用脚踏泵进行升弓时，如果需要降弓，需要将切换手控换向阀至电磁阀路，务必保证电磁阀不得电。后续降弓过程同使用电磁阀的降弓过程。

3结束语

本文介绍了福州地铁二号线受电弓系统的组成，并阐述了各个组件的工作原理和工作方案，是一套控制原理简单且安全可靠受电弓系统技术方案。

参考文献：

[1] 黄樨才．德国高速铁路受电弓的发展．上海铁道科技．1999(2)：47．49

[2] 成濑功．700系电动车组用单臂型受电弓．国外铁道车辆．2003，40(3)：35．37

[3] 张卫华，沈志云．受电弓动力学研究。铁道学报，1993，15(1)：23—30

作者简介：

肖桂华（1993）：男，助理工程师，学士，从事轨道车辆调试系统工作，城轨车检修工作；

陈丹（1992）：女，助理工程师，学士，从事地铁车辆牵引系统研究、检修工作；