CN109843633B - 列车集电装置 - Google Patents

Abstract

一种列车集电装置，包括与转向架联接的集电臂(1)和回流臂(2)，列车集电装置还包括：两组轴承座(8)，设在转向架上；集电臂(1)的顶端与两组轴承座(8)中的一个铰接连接，回流臂(2)的顶端与两组轴承座(8)中的另一个铰接连接；集电靴(3)；回流靴(4)；其中，集电靴(3)的固定端与集电臂(1)的底端铰接连接，集电靴(3)的自由端与供电轨(10)接触设置；回流靴(4)的固定端与回流臂(2)的底端铰接连接，回流靴(4)的自由端与回流轨(11)接触设置；增压弹簧(6)；增压弹簧(6)的一端与集电臂(1)连接，增压弹簧(6)的另一端与回流臂(2)连接。该列车集电装置能有效化解列车横向振动和上下震动对列车接触式集电的干扰。

Description

列车集电装置

技术领域

本发明涉及铁路列车供电领域，特别涉及一种双极集电构造与集电技术。

背景技术

电气列车采用受电弓与接触网的接触集电（受电）方式，其中接触网分为柔性接触网和刚性接触网。电气化铁路多采用受电弓与柔性接触网方式，城市轨道除了采用受电弓与柔性接触网方式外，还采用受电弓与刚性接触网方式，此外，还有受电靴与第三轨接触集电方式。顾名思义，柔性接触网属于柔性系统，而第三轨接触和刚性接触网都是刚性系统。柔性系统通常除了承受受电弓的接触压力，还要承受很大的张力，而刚性系统则只承受接触压力，几乎不承受张力。相比柔性系统，刚性系统具有结构简单、载流量大、可靠耐用等显著优点，但因结构形式、悬挂方式、跨距长短及与受电弓（受电靴）的动力性能匹配问题没有很好解决，同时，列车在运行中产生的移动会通过受电弓或受电靴直接传递到接触网或第三轨，影响受电弓与接触网或受电靴与第三轨的接触集电性能，这些因素的影响在高速运行时尤为显著，从而严重制约了刚性系统优势的良好发挥，以至于刚性系统至今难以适应高速铁路。

另外，现行电气化铁路和城市轨道所用受电弓与接触网或受电靴与第三轨的接触集电方式都属于单极接触集电方式。

申请人曾经提出了“一种轨道交通供电构造（申请号：201610213944.6）”，其供电轨（及回流轨）也属于刚性系统，但供电轨不再悬挂安装而是沿绝缘底座固定安装，从而动力性能不再受原来的结构和跨距制约，为优良接触集电提供了保证。在此申请基础上，本申请提出一种双极接触集电构造，它能化解列车在运行中产生的横向震动和上下震动对集电系统的不良影响，保持自身良好接触性能，使刚性系统的优势得到更好发挥，并适于高速铁路运用。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车集电装置，它能有效化解列车横向震动和上下震动对列车接触式集电的干扰，集电靴与供电轨、回流靴与回流轨的接触面积保持不变，使刚性系统的优势得到更好发挥，适于高速铁路运用。

本发明实现其目的所采用的技术方案为，一种列车集电装置，包括与转向架联接的集电臂和回流臂，在列车转向架端头中部增设横梁，横梁的下侧设有两组轴承座，集电臂和回流臂的顶端分别通过与列车纵向平行的转轴与轴承座铰接；在两组轴承座之间设有呈倒丁字形的限制器，其上部固定于横梁的下侧中间，下部悬于集电臂与回流臂之间，两侧均留有间隙；增压弹簧的两端分别在集电臂和回流臂的中部位置固定；集电靴的固定端与集电臂的底端铰接，集电靴的自由端呈凸半圆状，与供电轨凹半圆一侧接触；回流靴的固定端与回流臂的底端铰接，回流靴的自由端呈凸半圆状，与回流轨凹半圆一侧接触；集电臂和回流臂的底端均设有限制片，限制片的中线分别与集电臂和回流臂的中线垂直。

集电臂、回流臂、限制器均为绝缘材料制成。

集电靴、回流靴均为耐磨导电材料制成。

当集电靴的自由端做成凹半圆状而供电轨与之接触一侧做成凸半圆状或回流靴的自由端做成凹半圆状而回流轨与之接触一侧做成凸半圆状时，亦可达到一样好的接触效果。

增压弹簧用于产生集电臂对供电轨和回流臂对回流轨的接触压力，该接触压力的大小可根据建模计算得到，按既有经验，一般在70到100 N之间。

限制器用于限制集电臂和回流臂的靠近程度。限制器下部两侧与集电臂、回流臂之间间隙的大小由以下因素决定：（1）限制器下部的具体位置和尺寸与列车的最大横向震动摆幅，（2）过道岔时供电轨、回流轨中断后集电靴与回流靴之间的绝缘要求。为了避免过道岔时限制器下部两侧与集电臂、回流臂碰撞、磨损，可以在其可能接触的部位设置橡胶、海绵之类的垫片。

集电臂和回流臂底端的限制片所限制的集电靴和回流靴的偏转角度可以由列车横向震动和上下震动的最大摆幅和集电臂（回流臂）、集电靴（回流靴）的长度计算得到。

集电靴和回流靴分别经电缆给列车的牵引传动系统供电。为了减少外界干扰，适于高速空气动力学要求，集电臂、回流臂内部应留有通孔，让电缆穿过并与列车内部的供电系统连接。

本发明的工作原理是：集电臂、回流臂顶端通过转轴悬挂于列车转向架增设的横梁底部，集电臂、回流臂与列车横向形成钟摆模式，同时集电臂与集电靴的铰接、回流臂与回流靴的铰接，集电靴与回流靴可以在上下方向一定范围内偏转，分别使列车的横向和上下震动力不能通过集电臂和集电靴作用到供电轨上，同样也不能通过回流臂和回流靴作用到回流轨上，实现解耦，化解列车在运行中产生的横向和上下震动对集电靴与供电轨、回流靴与回流轨的接触式集电性能的不良影响，使集电靴与供电轨、回流靴与回流轨的接触面积保持不变，在列车运行中保持较好的集电性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明采用集电臂、回流臂顶端通过转轴与轴承座铰接而集电臂、回流臂底端分别与集电靴和回流靴铰接方式可以化解列车在运行中产生的横向震动和上下震动对集电靴与供电轨、回流靴与回流轨的接触式集电性能的不良影响，使集电靴与供电轨、回流靴与回流轨的接触面积保持不变，在列车运行中保持较好的接触集电性能。

二、本发明适于沿绝缘底座固定安装的刚性系统，动力性能不再受原来的悬挂结构及其跨距制约，适于高速铁路运用。

三、本发明技术先进，性能优越，易于实施。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

图1示出，本发明的一种具体实施方式，一种列车集电装置，包括与转向架联接的集电臂1和回流臂2，在列车转向架端头中部增设横梁9，横梁9的下侧设有两组轴承座8，集电臂1和回流臂2的顶端分别通过与列车纵向平行的转轴7与轴承座8铰接；在两组轴承座8之间设有呈倒丁字形的限制器5，其上部固定于横梁9的下侧中间，下部悬于集电臂1与回流臂2之间，两侧均留有间隙；增压弹簧6的两端分别在集电臂1和回流臂2的中部位置固定；集电靴3的固定端与集电臂1的底端铰接，集电靴3的自由端呈凸半圆状，与供电轨10凹半圆一侧接触；回流靴4的固定端与回流臂2的底端铰接，回流靴4的自由端呈凸半圆状，与回流轨11凹半圆一侧接触；集电臂1和回流臂2的底端均设有限制片12，在平直区段静止时，限制片12的水平中线（即在平直区段静止情况下集电靴3或回流靴4的水平中线）分别与集电臂1的垂向中线和回流臂2的垂向中线垂直。

集电臂1、回流臂2均为绝缘材料制成。

集电靴3、回流靴4均为耐磨导电材料制成。

供电轨10、回流轨11安装固定在绝缘底座13上。

在平直区段静止时，集电臂1与回流臂2平行；集电靴3与集电臂1垂直，回流靴4与回流臂2垂直。

图1所示为主视图，左右对称，在平直道上静止时，其中心线与两钢轨中点相交。

列车集电装置适于采用整体道床的城市轨道和高速铁路；集电靴3、回流靴4和集电臂1、回流臂2与横梁9形成四边形；该四边形随列车横向震动或上下震动而变形，其中集电靴3、回流靴4与绝缘底座13之间的缝隙可以满足集电靴3、回流靴4的倾斜要求。限制片12用于限制集电靴与回流靴在上下方向的偏转程度。

如图2示出，本发明的左视图，主要表现集电臂1，呈蜂腰状。集电臂1顶端通过与列车纵向平行的转轴7与轴承座8铰接，并悬挂于横梁9的下侧，增加顶部宽度的结构有利于受力；集电臂1底端增宽，有利于铰接集电靴3，通常，集电靴3的载流量较大，截面积较大。回流臂2的结构与形状与集电臂1相同。

Claims (10)

1.一种列车集电装置，包括与转向架联接的集电臂（1）和回流臂（2），其特征在于，所述列车集电装置还包括：

两组轴承座（8），设在所述转向架上；

所述集电臂（1）的顶端与所述两组轴承座（8）中的一个铰接连接，所述回流臂（2）的顶端与所述两组轴承座（8）中的另一个铰接连接；

集电靴（3）；

回流靴（4）；

其中，所述集电靴（3）的固定端与所述集电臂（1）的底端铰接连接，所述集电靴（3）的自由端与供电轨（10）接触设置；所述回流靴（4）的固定端与所述回流臂（2）的底端铰接连接，所述回流靴（4）的自由端与回流轨（11）接触设置；

增压弹簧（6）；

所述增压弹簧（6）的一端与所述集电臂（1）连接，所述增压弹簧（6）的另一端与所述回流臂（2）连接；

所述集电靴（3）的自由端呈凸半圆状，与所述供电轨（10）的凹半圆一侧接触；所述回流靴（4）的自由端呈凸半圆状，并与所述回流轨（11）的凹半圆一侧接触；或者，所述集电靴（3）的自由端呈凹半圆状，并与所述供电轨（10）的凸半圆一侧接触；所述回流靴（4）的自由端呈凹半圆状，与所述回流轨（11）的凸半圆一侧接触。

2.根据权利要求1所述的列车集电装置，其特征在于，所述列车集电装置还包括设置在所述转向架端头中部的横梁（9），所述两组轴承座（8）设置在所述横梁（9）的下侧。

3.根据权利要求1所述的列车集电装置，其特征在于，所述列车集电装置还包括限制器（5），所述限制器（5）的上部位于两组所述轴承座（8）之间，下部悬于所述集电臂（1）与所述回流臂（2）之间，且所述限制器（5）的下部与所述集电臂（1）之间具有间隙，所述限制器（5）与所述回流臂（2）之间也具有间隙。

4.根据权利要求2所述的列车集电装置，其特征在于，所述列车集电装置还包括与所述横梁（9）连接的限制器（5），所述限制器（5）的上部固定于横梁（9）的下侧中间，所述限制器（5）的下部悬于集电臂（1）与回流臂（2）之间，两侧均留有间隙。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的列车集电装置，其特征在于，所述增压弹簧（6）的一端设置在所述集电臂（1）中部位置，所述增压弹簧（6）的另一端设置在所述回流臂（2）的中部位置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的列车集电装置，其特征在于，所述集电臂（1）和所述回流臂（2）的底端均设有限制片（12），所述限制片（12）的水平中线分别与所述集电臂（1）的垂向中线和所述回流臂（2）的垂向中线垂直。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的列车集电装置，其特征在于，所述列车集电装置还包括两个转轴（7），所述转轴（7）与列车纵向平行设置，所述集电臂（1）的顶端通过所述两个转轴（7）中的一个与所述两组轴承座（8）中的一个铰接，所述回流臂（2）的顶端通过所述两个转轴（7）中的另一个与所述两组轴承座（8）中的另一个铰接。

8.一种列车集电装置，包括与转向架联接的集电臂（1）和回流臂（2），其特征在于：在列车转向架端头中部增设横梁（9），横梁（9）的下侧设有两组轴承座（8），集电臂（1）和回流臂（2）的顶端分别通过与列车纵向平行的转轴（7）与轴承座（8）铰接；在两组轴承座（8）之间设有呈倒丁字形的限制器（5），其上部固定于横梁（9）的下侧中间，下部悬于集电臂（1）与回流臂（2）之间，两侧均留有间隙；增压弹簧（6）的两端分别在集电臂（1）和回流臂（2）的中部位置固定；集电靴（3）的固定端与集电臂（1）的底端铰接，集电靴（3）的自由端呈凸半圆状，与供电轨（10）凹半圆一侧接触；回流靴（4）的固定端与回流臂（2）的底端铰接，回流靴（4）的自由端呈凸半圆状，与回流轨（11）凹半圆一侧接触；集电臂（1）和回流臂（2）的底端均设有限制片（12），限制片（12）的中线分别与集电臂（1）和回流臂（2）的中线垂直。

9.根据权利要求8所述的一种列车集电装置，其特征在于：所述集电臂（1）、回流臂（2）、限制器（5）均为绝缘材料制成。

10.根据权利要求8所述的一种列车集电装置，其特征在于：所述集电靴（3）、回流靴（4）均为耐磨导电材料。

Images