CN110920468B - 一种电力机车t型轨地面“受流-回流”混合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力机车T型轨地面“受流‑回流”混合系统，包括基座、受流轨、回流轨和碳滑板；基座铺设在两轨道之间，受流轨和回流轨分别通过钢板固定于基座左右两侧；受流部分的碳滑板通过减震装置固定于车底，并与受流轨滑动接触，回流部分的碳滑板通过另一减震装置固定于车底，并与回流轨滑动接触。本发明不仅有效解决传统接地方案带来的杂散电流和车体环流问题，还能有效解决碳滑板与受流轨表面在列车运行过程中的贴合问题，提高受流质量；此外还能降低铺设成本，节约空间，方便后期的维护管理。

Description

一种电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统

技术领域

本发明涉及有轨交通输电技术领域，具体为一种电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统。

背景技术

目前，电力牵引机车主要采用“弓网系统”方式受流，即位于车顶的受电弓支撑碳滑板弓头与架设在列车轨道上方的接触线产生摩擦接触，实现电能的传输；或者采用“第三轨受流系统”，即在列车轨道旁边设置刚性第三轨，位于列车侧下方的受流装置与刚性第三轨轨面滑动摩擦接触，实现电能的传输。采用以上两种受流方式供电的电力牵引机车均通过钢轨将部分电能回馈到牵引变电所降低了电能消耗，但仍然有部分电能耗散于大地中。完整的电力牵引机车受流回流系统--电能通过弓网系统或者第三轨受流系统传递到车内，再通过降压整流、逆变等环节为牵引电机提供电能，电流最后通过列车轮对流向钢轨，最终回馈到牵引变电所。电力机车牵引电流通过工作接地流入钢轨，可直接通过钢轨或吸上线实现牵引电流回流，保护接地通过接地碳刷与列车轮对相连，通过轮对与钢轨接触。但在列车动态运行过程中，工作接地注入钢轨上的牵引电流较大，可能会从保护接地处流入车体，形成车体环流。在对传统电力机车接地回流的研究中，发现接地电流流入轴承会造成轴承电蚀问题。同时会有部分牵引电流从钢轨泄放到大地中，形成杂散电流，杂散电流危害重大，不仅会对钢轨及其附件产生电化学腐蚀，还会产生轨地电位，可能威胁到乘客和工作人员的安全。此外，接触网由于需要沿路架设，接触线大多架设于露天环境下，受电弓滑板与接触线在滑动摩擦受流的过程中，受风雪影响很大，会引起滑板与接触线的接触不良，造成严重的电弧烧蚀同时加剧滑板磨损和崩边掉块，严重影响滑板的使用寿命。

根据轨道列车获取电流方式的不同，轨道交通供电方式主要分为“弓网系统”和“第三轨受流系统”。在目前的受电弓-接触网系统中不论是刚性接触网一般适用于隧道路段，架设于隧道顶部，还是柔性接触网沿轨道搭建支柱，接触线通过腕臂架设在轨道上方，都存在占用空间大，铺设难度高，造价较高且后期维护量大等情况。特别是对于柔性接触网，由于是露天布置，受自然条件影响大，风霜雨雪都会对受流质量产生严重的影响。在受电弓滑板与接触线相对滑动摩擦接触的过程中，会出现覆冰覆雪以及风造成的接触线摆动，使滑板与接触线接触不良，会影响受流质量，还可能造成滑板电弧烧蚀和崩边掉块，严重影响碳滑板的使用寿命以及列车的受流稳定性。相较于弓网受流系统，第三轨受流系统的供电方式具有所占空间较铺设接触网少、受流质量稳定、后期维护量相对较少、景观性好等优点，得到城轨交通领域的广泛使用。受流装置安装在列车转向架侧面，刚性接触轨布置在轨道旁边，受流装置的碳滑板与接触轨滑动摩擦接触，为电力牵引机车提供电能。采用两种受流方式供电的电力牵引机车都是通过钢轨将电流回馈到牵引变电所。但是由于列车的保护接地和工作接地共用钢轨，这就使得工作接地牵引电流可能会从保护接地点流入车体形成车体环流。大量的研究发现车体环流是引起轴承磨损以及电剥蚀问题的的主要因素，这严重影响了轴承的使用寿命，同时车体环流还会对车载弱电设备造成电磁干扰，影响行车安全。此外部分牵引电流会从从钢轨泄露到大地中，形成杂散电流。杂散电流不仅会对钢轨及其附件产生电化学腐蚀，还会产生轨地电位，可能威胁到乘客和工作人员的安全。目前针对杂散电流的防治已有一些方案，比如对牵引变电所合理设置、专门设置杂散电流补偿装置等。

但是这些方法无法从根本上解决由于工作接地和保护接地共用钢轨而引起的问题，而且成本高昂。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，能够将保护接地和工作接地完全隔离开，从根本上减少杂散电流，断绝车体环流的产生，同时将受流回流系统一体化，节约了空间，减少了铺设及后期维护成本。技术方案如下：

一种电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，包括基座、受流轨、回流轨和碳滑板；基座铺设在两轨道之间，受流轨和回流轨分别通过钢板固定于基座左右两侧；受流部分的碳滑板通过减震装置固定于车底，并与受流轨滑动接触，回流部分的碳滑板通过另一减震装置固定于车底，并与回流轨滑动接触。

进一步的，所述基座为垂直板件固定于水平板件之上的倒“T”型钢筋混凝土构件；两钢板为倒“L”型，其竖直部分分别固定于基座垂直板件两侧壁，其水平部分分别向左右两侧弯折；受流轨和回流轨分别固定于两钢板水平部分的下方；受流部分的碳滑板抵靠于受流轨的底部，回流部分的碳滑板抵靠于回流轨的底部，两碳滑板分别通过“C”型的碳滑板托架固定于位于基座上方的减震装置的底部。

更进一步的，所述减震装置包括上减震架、下减震架、减震拉杆和减震弹簧；两组呈十字交叉的减震拉杆固定于上减震架和下减震架两侧，且两交叉点间通过螺杆连接，减震弹簧设置于上减震架和下减震架之间。

更进一步的，所述减震弹簧套设于弹簧套筒上，弹簧套筒包括下弹簧套筒和上弹簧套筒，上弹簧套筒上端固定于上减震架上，下端插入下弹簧套筒内，并与其滑动连接，下弹簧套筒的下端固定于下减震架上。

更进一步的，两减震装置分别固定于两底座的下方，两底座通过长绝缘子固定连接，并分别通过短绝缘子固定于车底。

本发明的有益效果是：

1）相较于传统的受流和回流系统相互独立，所占空间和铺设成本相对较大，铺设难度高，后期维护量大的情况，本发明将受流和回流系统进行整合，提出T型轨地面“受流-回流”双轨装置，并且铺设于轨道中间，不仅减少了占用空间，也方便了后期维护管理；

2）相较于目前的情况：保护接地和工作接地共用钢轨，牵引电流通过工作接地流入钢轨再回流至牵引变电所的过程中，钢轨与地面的不完全绝缘，会有部分牵引电流泄露到大地中，产生杂散电流；钢轨中的牵引电流回流可能会从保护接地点流入车体形成车体环流，杂散电流和车体环流会对列车和轨道造成严重的影响；本发明将工作接地和保护接地完全隔离开，工作接地连接回流轨，牵引电流通过回流轨回流至牵引变电所，由于钢筋混凝土结构的绝缘性，大大减少了杂散电流的产生，保护接地依旧连接钢轨。保护接地与工作接地完全独立，彻底避免了车体环流的产生。

3）本发明的受流部分和回流部分相互绝缘且拥有独立的减震装置，可以同时保证碳滑板与轨面良好接触，确保列车安全稳定的受流回流；与原有技术相比，综合考虑列车受流回流系统，不仅有效解决传统接地方案带来的杂散电流和车体环流问题，还能有效解决碳滑板与受流轨表面在列车运行过程中的贴合问题，提高受流质量；此外还能降低铺设成本，节约空间，方便后期的维护管理。

附图说明

图1为本发明电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统的结构示意图。

图2为本发明电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统的主视图。

图3为本发明减震装置的结构示意图。

图4为本发明减震弹簧的安装结构示意图。

图5为发明电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统安装位置示意图。

图中：1-基座；2-钢板；3-受流轨；4-回流轨；5-碳滑板；6-碳滑板托架；7-减震架；8-减震拉杆；9-螺杆；10-螺帽；11-减震弹簧；12-下弹簧套筒；13-上弹簧套筒；14-底座；15-长绝缘子；16-短绝缘子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，一种电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，包括基座1、受流轨3、回流轨4和碳滑板5；基座1铺设在两轨道之间，受流轨3和回流轨4分别通过钢板2固定于基座1左右两侧；受流部分的碳滑板5通过减震装置固定于车底，并与受流轨3滑动接触，回流部分的碳滑板5通过另一减震装置固定于车底，并与回流轨4滑动接触。

本实施例的基座1为垂直板件固定于水平板件之上的倒“T”型钢筋混凝土构件；两钢板2为倒“L”型，其竖直部分分别固定于基座1垂直板件两侧壁，其水平部分分别向左右两侧弯折；受流轨3和回流轨4分别固定于两钢板2水平部分的下方；受流部分的碳滑板5抵靠于受流轨3的底部，回流部分的碳滑板5抵靠于回流轨4的底部，两碳滑板5分别通过“C”型的碳滑板托架6固定于位于基座1上方的减震装置的底部。

如图2所示，地面双轨部分：包括沿轨道中间铺设“T”钢筋混凝土基座1，在钢筋混凝土基座两侧对称铺设钢板2，受流轨3和回流轨4分别固定在钢板2上，由于双轨通过混凝土结构完全隔开，保证了绝缘性能。牵引变电所通过线缆管道与受流轨3相连，为受流轨3提供电能；牵引电流通过回流轨4回流至牵引变电所，避免了因牵引电流通过钢轨回流而引起的杂散电流及车体环流问题的出现。

车底装置部分：碳滑板5固定在刚性碳滑板托架6上，托架6固定在减震装置上，减震装置由减震架7、减震拉杆8、螺杆9、螺帽10、减震弹簧11、下弹簧套筒12以及上弹簧套筒13组成，减震弹簧11两端固定安装下弹簧套筒12和上弹簧套筒13之间，下弹簧套筒12内部中空，上弹簧套筒13可在其内部上下滑动，减震装置与底座14相连，通过短绝缘子16固定在车底，而装置的受流部分与回流部分通过长绝缘子15相连。

如图3所示，减震装置包括上减震架、下减震架、减震拉杆8和减震弹簧11；两组呈十字交叉的减震拉杆8固定于上减震架和下减震架两侧，且两交叉点间通过螺杆9连接，减震弹簧11设置于上减震架和下减震架之间。

如图4所示，减震弹簧11套设于弹簧套筒上，弹簧套筒包括下弹簧套筒12和上弹簧套筒13，上弹簧套筒13上端固定于上减震架上，下端插入下弹簧套筒12内，并与其滑动连接，下弹簧套筒12的下端固定于下减震架上。

两减震装置分别固定于两底座14的下方，两底座14通过长绝缘子15固定连接，并分别通过短绝缘子16固定于车底。

完整的工作过程：装置受流部分的碳滑板与受流轨接触，通过滑动摩擦作用传递电能，安装有竖向弹簧的减震装置，不仅可以保证碳滑板与轨面的良好接触，当轨面出现不平顺时，还可以减少碳滑板与轨面的机械冲击，“受流-回流”装置与车底通过绝缘子连接，电能通过高压缆线传递至车载变压器，经降压整流逆变等过程为列车提供能量；牵引电流最终通过电缆线连接至装置回流部分，通过碳滑板与回流轨摩擦接触，将牵引电流回流至牵引变电所。装置的受流部分和回流部分除了在底座通过长绝缘子相连外，其他部分完全对称独立，特别是减震装置相互独立使得装置能同时具有很好的受流和回流效果。

Claims (4)

1.一种电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，其特征在于，包括基座（1）、受流轨（3）、回流轨（4）和碳滑板（5）；基座（1）铺设在两轨道之间，受流轨（3）和回流轨（4）分别通过钢板（2）固定于基座（1）左右两侧；受流部分的碳滑板（5）通过减震装置固定于车底，并与受流轨（3）滑动接触，回流部分的碳滑板（5）通过另一减震装置固定于车底，并与回流轨（4）滑动接触；

所述基座（1）为垂直板件固定于水平板件之上的倒“T”型钢筋混凝土构件；两钢板（2）为倒“L”型，其竖直部分分别固定于基座（1）垂直板件两侧壁，其水平部分分别向左右两侧弯折；受流轨（3）和回流轨（4）分别固定于两钢板（2）水平部分的下方；受流部分的碳滑板（5）抵靠于受流轨（3）的底部，回流部分的碳滑板（5）抵靠于回流轨（4）的底部，两碳滑板（5）分别通过“C”型的碳滑板托架（6）固定于位于基座（1）上方的减震装置的底部。

2.根据权利要求1所述的电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，其特征在于，所述减震装置包括上减震架、下减震架、减震拉杆（8）和减震弹簧（11）；两组呈十字交叉的减震拉杆（8）固定于上减震架和下减震架两侧，且两交叉点间通过螺杆（9）连接，减震弹簧（11）设置于上减震架和下减震架之间。

3.根据权利要求2所述的电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，其特征在于，所述减震弹簧（11）套设于弹簧套筒上，弹簧套筒包括下弹簧套筒（12）和上弹簧套筒（13），上弹簧套筒（13）上端固定于上减震架上，下端插入下弹簧套筒（12）内，并与其滑动连接，下弹簧套筒（12）的下端固定于下减震架上。

4.根据权利要求1所述的电力机车T型轨地面“受流-回流”混合系统，其特征在于，两减震装置分别固定于两底座（14）的下方，两底座（14）通过长绝缘子（15）固定连接，并分别通过短绝缘子（16）固定于车底。

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