CN110254238A - 一种列车双极集电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车双极集电装置，涉及轨道交通和磁浮列车供电领域。该集电装置包括设置于列车转向架端头的横梁、设置于横梁下部左右两侧的轴承座、左支臂、右支臂、左集电盘和右集电盘；左支臂和右支臂的顶部分别通过转轴与轴承座铰接；所述左支臂和所述右支臂底部设有轴向盲孔，所述左集电盘和所述右集电盘的顶部设有垂直的安装杆，所述安装杆的外径与所述轴向盲孔间隙配合；所述左支臂和所述右支臂的底部与所述左集电盘和所述右集电盘表面接触，所述左支臂和所述右支臂的轴向盲孔二分之一位置的侧壁上设有径向且均匀分布的第一固定孔，所述安装杆中部的侧壁上设有径向的第二固定孔；固定件穿过所述第一固定孔与所述第二固定孔固定连接。

Description

一种列车双极集电装置

技术领域

本发明涉及轨道交通和磁浮列车的牵引供电技术领域。

背景技术

干线铁路、城市轨道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。干线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(集电靴)与第三轨(供电轨)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力，还要承受很大的张力，而刚性系统则只承受接触力，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，因此地铁、轻轨等城市轨道列车和(短定子)磁浮列车普遍采用受电靴(集电靴)与第三轨(供电轨)这种刚性系统的接触集电方式，但因受电靴(集电靴)与第三轨(供电轨)结构形式的动力性能匹配问题没有很好解决，列车在运行中产生的晃动、振动会通过受电靴(集电靴)直接传递到第三轨(供电轨)，不仅产生噪声，污染环境，还严重影响受电靴(集电靴)与第三轨(供电轨)的集电性能和使用寿命，从而严重制约了刚性系统优势的良好发挥。

磁浮列车有长定子驱动和短定子驱动两种方式之分。长定子方式的磁浮列车采用长定子线性同步电机驱动，即电机定子三相交流绕组铺设在地面线路两侧，并由设在地面变电所内的变流器(变频变压)提供动力电源和运行控制，磁浮列车与长定子线路没有机械接触，因此适用于高速运行。短定子方式的磁浮列车将线性异步电机定子三相绕组布置车上(两侧)，短定子方式异步电机转子由很薄的铝板构成，铺设在线路上(与车上定子位置相应)，结构非常简单，所以，短定子磁浮线路的造价远低于长定子磁浮线路。由于短定子磁浮列车的电机绕组在车上，所以提供动力电源的变流器(变频变压)也必须装在车内，需要从地面给其供电，而现行方式是由地面供电轨和车上集电靴接触完成对车上变流器的供电和集电的，列车的横向、垂向波动、振动会严重影响接触性能，从而影响集电(受流)性能和使用寿命，并且列车速度越高，影响越大，因此尽管短定子方式造价很低，但不适于高速场合。

本发明申请提出一种列车双极集电装置，它能化解干线铁路列车、城市轨道列车和短定子磁浮列车在运行中产生的横向振动和垂向振动对集电性能及集电器寿命的不良影响，适于高速运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车双极集电装置，它能有效延长集电装置使用寿命的技术问题，还能化解列车横向振动和垂向振动对列车接触式集电的不良影响，保证了集电盘与供电轨的接触效果，适于高速运行。

为了解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种列车双极集电装置，包括设置于列车转向架端头的横梁、设置于横梁下部左右两侧的轴承座以及左支臂和右支臂，所述左支臂和所述右支臂的顶部分别通过转轴与所述轴承座铰接；所述左支臂和所述右支臂底部设有轴向盲孔，所述左集电盘和所述右集电盘的顶部设有垂直的安装杆，所述安装杆的外径与所述轴向盲孔间隙配合；所述左支臂和所述右支臂的底部，与所述左集电盘和所述右集电盘表面接触，所述左支臂和所述右支臂的轴向盲孔二分之一位置的侧壁上设有径向且均匀分布的第一固定孔，所述安装杆中部的侧壁上设有径向的第二固定孔；固定件穿过所述第一固定孔与所述第二固定孔固定连接。

优选地，所述安装杆为空心圆柱体，且与所述左集电盘和所述右集电盘的中心平面垂直固定。

进一步优选地，所述安装杆的中心线与所述左集电盘和所述右集电盘的中心线重合固定，其整体插入所述左支臂和所述右支臂底端的轴向盲孔并通过固定件固定。

优选地，所述左集电盘和所述右集电盘的形状均呈铁饼状。

进一步优选地，所述左集电盘的外缘与左供电轨的外侧接触受电，所述右集电盘的外缘与右供电轨的外侧接触受电。

优选地，还包括设于所述横梁左右下侧的轴承座之间限位器且呈倒“T”字形，所述限位器的上部固定于所述横梁的下侧中间，其下部悬于左支臂和右支臂之间；所述限位器的两侧均留有间隙。

优选地，还包括增压弹簧，所述增压弹簧的两端分别固定于所述左支臂和所述右支臂的中部位置。

进一步优选地，所述左供电轨的外侧接触面的高度分别大于所述左集电盘的垂向运动或振动最大振幅；所述右供电轨的外侧接触面的高度分别大于所述右集电盘的上下运动或振动最大振幅。

优选地，所述左集电盘、所述右集电盘和所述安装杆均为导体。

优选地，所述左支臂和所述右支臂均为绝缘体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明采用左右支臂底部侧壁和对应安装杆侧壁均分别开设有呈均匀分布的第一固定孔以及固定件来固定安装杆，从而可以达到根据集电盘外缘与供电轨外侧接触部分的磨损程度来旋转调节集电盘，这样不仅防止因列车双向行驶导致安装件与左右支臂固定的移动，同时还能在与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位磨损时，通过错开一个第一固定孔来调节与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位，从而增大集电盘的使用寿命；

二、本发明采用左右支臂与列车转向架转轴连接以及左右支臂与集电盘可旋转式固定连接的方式可以化解列车在运行中产生的横向振动和上下振动对集电盘与供电轨的接触集电性能的不良影响，保证集电盘与供电轨的接触效果，在列车运行中保持良好的接触集电性能；

三、本发明能有效降低接触集电产生的噪声，使环境更加友好；

四、本发明能使接触集电系统的优势得到更好发挥，并适于干线铁路、城市轨道以及和磁浮列车的供电；

五、本发明技术先进，性能优越，结构简单，易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例所述双极集电装置的主视图。

图2是本发明图1中Q处局部剖面的放大图。

图3是本发明实施例双极集电装置的左视图。

图4是本发明左支臂的A-A剖面图(六孔)。

图5是本发明左支臂的A-A剖面图(三孔)。

图6是本发明左支臂的A-A剖面图(四孔)。

具体实施方式

为了更好理解本发明创造思路，简要说明本发明的工作原理：集电盘可以随着列车的垂向波动或振动在供电轨的接触面上垂向滑动，化解(主要是磁浮)列车垂向运动或振动对力对集电盘与供电轨之间接触效果的不良影响，在列车运行中保持集电盘与供电轨的接触面积不变，同时，利用支臂顶端通过转轴悬挂于列车转向架横梁底部形成的钟摆模式，可以化解列车横向晃动和振动时对集电盘与供电轨的接触影响，即不能使列车横向晃动和振动力通过支臂和集电盘传递到供电轨上，从而维持较好的集电性能；支臂底部侧壁和安装杆对应部位均设有径向的、均匀分布的第一固定孔，销式固定件穿过第一固定孔将安装杆固定于支臂底部，一方面将集电盘固定于支臂，不使集电盘与供电轨摩擦时移动，另一方面，当与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位磨损时，错开一个第一固定孔，调节与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位，大大延长集电盘的使用寿命。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种列车双极集电装置，包括设置于列车转向架端头的横梁1、设置于横梁1下部左右两侧的轴承座2、左支臂3、右支臂4、左集电盘7和右集电盘8；所述左支臂3和所述右支臂4的顶部分别通过转轴10与所述轴承座2铰接；其中，所述左集电盘7和所述右集电盘8分别通过安装杆9与所述左支臂3和所述右支臂4连接，所述左支臂3和所述右支臂4底部侧壁分别开设有呈均匀分布的第一固定孔13，所述安装杆9侧壁开设有第二固定孔13'；固定件14穿过所述第一固定孔13与所述第二固定孔13'固定连接。这样可以实现根据与供电轨外侧接触部分的磨损程度来旋转调节集电盘，不仅防止因列车来回行驶导致安装件与左右支臂固定的松动，同时还能在与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位磨损时，通过错开一个第一固定孔来调节与供电轨外侧接触的集电盘外缘部位，从而增大集电盘的使用寿命。在本发明实施例中，所述左集电盘7、所述右集电盘8和所述安装杆9均为导体，具体内部电路结构属于本领域的常规技术，比如：通过电缆穿过左右支臂内部将安装杆9与列车上的三相变流器连接，三相电源通过所述左供电轨11、所述右供电轨12以及钢轨再经左、右集电盘和电缆对列车三相变流器供电。为了提高安全性，在本发明的实施例中，所述左支臂3和所述右支臂4均为绝缘体。在本发明实施例中，所述固定件14可以为膨胀销钉。

在本发明实施例中，所述安装杆9为空心圆柱体，且与所述左集电盘7和所述右集电盘8的平面垂直。所述安装杆9的整体分别插入所述左支臂3和所述右支臂4底端的轴向盲孔固定，其底端分别焊接于所述左集电盘7和所述右集电盘8的中心处。在本发明实施例中，除了所述安装杆9为圆柱体之外，还可以为具备圆柱体类似功能的其他构件，也属于本发明所保护的范围。

在本发明实施例中，还包括设于所述横梁1下部左右两侧的轴承座2之间限位器5且呈倒“T”字形，所述限位器5的上部固定于所述横梁1的下侧中间，其下部悬于左支臂3和右支臂4之间。为了保证接触集电装置工作的灵活性，在本发明实施例中所述限位器5两侧均留有间隙。

在本发明实施例中，还包括增压弹簧6，所述增压弹簧6的两端分别固定于所述左支臂3和所述右支臂4的中部位置。为了更好地与供电轨的接触面保护良好接触性能，所述左集电盘7和所述右集电盘8的形状均可设置呈铁饼状。所述左集电盘7的外缘与左供电轨11的外侧接触受电，所述右集电盘8的外缘与右供电轨12的外侧接触受电。所述左集电盘7外缘与所述左供电轨11外侧的接触力源于所述左支臂3和所述右支臂4之间增压弹簧6的拉力。

在本发明实施例中，所述左供电轨11和所述右供电轨12安装于绝缘底座15之上，分别固定于左上方和右上方；所述左供电轨11的外侧接触面的高度大于所述左集电盘7的垂向运动或振动最大振幅的2倍，所述右供电轨12的外侧接触面的高度大于所述右集电盘8的上下运动或振动最大振幅的2倍。这样保证左、右集电盘不会脱离左、右供电轨，有效化解列车在运行中产生的垂向振动对集电盘与供电轨的接触集电性能的不良影响，使集电盘与供电轨的接触面积保持不变，在列车运行中保持良好的接触集电性能。

在本发明实施例中，所述左支臂3和所述右支臂4底部侧壁均分别开设有呈均匀分布的第一固定孔13，且所述左支臂3和所述右支臂4的机构基本相同。如图4和图5所示，若左右支臂的横截面形状为圆形，则所述第一固定孔13的分布方式可以取每个第一固定孔13沿径向的夹角为60°(六孔)或120°(三孔)；如图6所示，若左右支臂的横截面形状为正方形，则所述第一固定孔13的分布方式可以取每个第一固定孔13沿径向的夹角为90°(四孔)。除此之外，左右支臂的横截面为其他任何规则形状均按照上述分布方式进行设置固定孔，以便于通过旋转调整集电盘与供电轨外侧的接触部位。

Claims (10)

1.一种列车双极集电装置，包括设置于列车转向架端头的横梁(1)、设置于横梁(1)下部左右两侧的轴承座(2)以及左支臂(3)和右支臂(4)，所述左支臂(3)和所述右支臂(4)的顶部分别通过转轴(10)与所述轴承座(2)铰接；其特征在于：所述左支臂(3)和所述右支臂(4)底部设有轴向盲孔，所述左集电盘(7)和所述右集电盘(8)的顶部设有垂直的安装杆(9)，所述安装杆(9)的外径与所述轴向盲孔间隙配合；所述左支臂(3)和所述右支臂(4)的底部，与所述左集电盘(7)和所述右集电盘(8)表面接触，所述左支臂(3)和所述右支臂(4)的轴向盲孔二分之一位置的侧壁上设有径向且均匀分布的第一固定孔(13)，所述安装杆(9)中部的侧壁上设有径向的第二固定孔(13')；固定件(14)穿过所述第一固定孔(13)与所述第二固定孔(13')固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，所述安装杆(9)为空心圆柱体，且与所述左集电盘(7)和所述右集电盘(8)的中心平面垂直固定。

3.根据权利要求2所述的双极集电装置，其特征在于，所述安装杆(9)的中心线与所述左集电盘(7)或所述右集电盘(8)的中心线重合，其整体插入所述左支臂(3)和所述右支臂(4)底端的轴向盲孔并通过固定件(14)固定。

4.根据权利要求1所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，所述左集电盘(7)和所述右集电盘(8)的形状均呈铁饼状。

5.根据权利要求4所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，所述左集电盘(7)的外缘与左供电轨(11)的外侧接触受电，所述右集电盘(8)的外缘与右供电轨(12)的外侧接触受电。

6.根据权利要求1所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，还包括设于所述横梁(1)左右下侧的轴承座(2)之间限位器(5)且呈倒“T”字形，所述限位器(5)的上部固定于所述横梁(1)的下侧中间，其下部悬于左支臂(3)和右支臂(4)之间；所述限位器(5)的两侧均留有间隙。

7.根据权利要求1或6所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，还包括增压弹簧(6)，所述增压弹簧(6)的两端分别固定于所述左支臂(3)和所述右支臂(4)的中部位置。

8.根据权利要求5所述的一种列车双极集电装置，其特征在于，所述左供电轨(11)的外侧接触面的高度大于所述左集电盘(7)的垂向运动或振动最大振幅的2倍；所述右供电轨(12)的外侧接触面的高度大于所述右集电盘(8)的上下运动或振动最大振幅的2倍。

9.根据权利要求1所述的一种列车双极集电装置，其特征在于：所述左集电盘(7)、所述右集电盘(8)和所述安装杆(9)均为导体。

10.根据权利要求1所述的一种列车双极集电装置，其特征在于：所述左支臂(3)和所述右支臂(4)均为绝缘体。