CN115742884A - 基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，包括刚性悬挂主体、悬臂装置及汇流排可调线夹；刚性悬挂主体包括汇流排、电刷及接触带，汇流排采用双T形结构，电刷为若干个，分布在汇流排的双T形结构下部并与汇流排接触，电刷与汇流排之间存在阻尼连接，接触带固定安装在电刷底部；悬臂装置采用绝缘的复合材料制造，具有电气绝缘性能；悬臂装置底部安装汇流排可调线夹，汇流排可调线夹夹持刚性悬挂主体，刚性悬挂主体可沿Z轴自由旋转；汇流排可调线夹可沿X轴调整，适应轨道外轨超高；汇流排可调线夹可沿Z轴调整自由旋转，在悬臂装置偏转后保证汇流排维持和线路的夹角；本发明实现高速刚性悬挂接触网系统与电力机车或动车的稳定受流。

Description

基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统

技术领域

本发明属于铁路或城市轨道交通技术领域，尤其涉及基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统。

背景技术

刚性接触网位于车辆上部限界的上方或侧面，并经由车顶集电器向车辆提供电能，刚性接触网同时具有结构简单、安全可靠、占有空间小、受力条件好以及无断线之忧等特点，减少了运营过程维修的频率，减轻了维护人员的负担。因此，刚性接触网在既有铁路低净空隧道内的电气化改造以及长单线隧道的电气化设计中得到了广泛的应用。汇流排多为采用π形截面或T形截面的铝合金，如说明书附图1、图2所示，夹持铜或铜合金接触线。由于汇流排截面较大，造成刚度和重量大，导致接触网和受电弓之间的安全性与跟随性较差，目前刚性悬挂多用于时速不超过160公里的项目。

如说明书附图3所示，刚性悬挂001沿线路方向在线路中心线004上方贯通布置，主要由汇流排、接触线组成，接触线与受电弓滑板接触，为机车提供电能。汇流排在电气方面起到载流作用，在机械方面起到夹持固定接触线作用。为了实现受电弓的均匀磨耗，刚性悬挂定位点和受电弓需要有一定的变化量，且呈周期性均匀变化，称为拉出值002；刚性悬挂由悬臂装置006固定在隧道或其他土建结构上，悬挂支撑点005间距约为8m，为了适应刚性悬挂的热胀冷缩，需沿线路防线设计机械分段，即锚段，一般锚段长度为200m~300m。相邻锚段重叠的区域为锚段关节003，为了见方便运输和安装，汇流排长度一般为12m。相邻汇流排采用中间接头连接，实现机械和电气接续。为了防止冲击受电弓，锚段末端设置端部弯头。为了防止刚性悬挂向两侧滑动，锚段中部设置中心锚结007。

发明内容

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，包括刚性悬挂主体、悬臂装置及汇流排可调线夹；

所述刚性悬挂主体包括汇流排、电刷及接触带，所述汇流排采用双T形结构，所述电刷为若干个，分布在所述汇流排的双T形结构下部并与汇流排接触，所述电刷与汇流排之间存在阻尼连接，接触带固定安装在所述电刷底部，当受电弓通过接触带时，动态压力将接触带抬升一定高度，电刷沿所述汇流排上移，阻尼反作用力将限制接触带的无限抬升；

所述悬臂装置采用绝缘的复合材料制造，具有电气绝缘性能；

所述悬臂装置底部安装汇流排可调线夹，汇流排可调线夹夹持刚性悬挂主体，刚性悬挂主体可沿Z轴自由旋转；汇流排可调线夹可沿X轴调整，适应轨道外轨超高；汇流排可调线夹可沿Z轴调整自由旋转，在悬臂装置偏转后保证汇流排维持和线路的夹角。

所述的接触带采用板形结构，在垂直方向容易弯曲，保持和受电弓的弹性，便于受流；接触带底部在长度方向上的两侧形成倒圆结构，可防止划伤受电弓碳滑板。

所述电刷和接触带之间采用摩擦焊连接。

还包括调整螺杆，所述调整螺杆螺纹穿过所述汇流排，调整螺杆底端转动限位连接主弹簧，主弹簧另一端与电刷固定连接，通过调整螺杆，能实现接触带的高度调整。

还包括若干压紧模块，所述压紧模块分别安装在所述电刷两侧的汇流排上，所述压紧模块实现汇流排对电刷恒定的夹持力。

所述电刷沿汇流排长度方向上的间距为0.5m~1m。

所述悬臂装置包括呈倒三角形状的整体悬臂主框架，所述整体悬臂主框架上设有若干加强筋；所述悬臂装置底部设置预埋槽形钢。

所述汇流排可调线夹包括汇流排可调线夹底座、双向旋转底座、带轴底座，双向旋转底座包括双向旋转底座圆形底板、双向旋转底座套筒，双向旋转底座圆形底板、双向旋转底座套筒之间通过双向旋转底座加强筋固定连接；所述带轴底座包括带轴底座本体、旋转轴，旋转轴上端形成旋转轴螺纹，所述汇流排可调线夹底座与预埋槽形钢固定连接，双向旋转底座圆形底板和汇流排可调线夹底座固定连接，旋转轴安装在双向旋转底座套筒内且两者之间能转动，带轴底座本体通过压线夹板与汇流排固定连接。

汇流排可调线夹底座和带轴底座之间用线鼻子、等电位线实现等电位连接。

所述刚性悬挂主体沿线路防线设为若干锚段，相邻锚段末端重叠的部分为锚段关节，锚段关节通过两个悬臂装置分别利用汇流排可调线夹悬挂两支锚段，两相邻锚段之间设置关节电连接。

锚段末端设置端部弯头装置，起防止冲击受电弓作用。

为了防止冲击受电弓，为了防止刚性悬挂向两侧滑动，锚段中部设置中心锚结。

所述锚段中的汇流排为若干个，相邻汇流排采用中间接头连接，实现机械和电气接续。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明将与受电弓直接接触的接触带与汇流排之间设置弹簧和电刷，汇流排不参与振动，提高刚性悬挂的弹性，减小了系统刚度；带阻尼的电刷可抑制接触带振动，提升弓网耦合性能，实现高速刚性悬挂接触网系统与电力机车或动车组的稳定受流；

2、本发明以大宽度扁平状接触带取代传统的线状接触线，加大了与受电弓滑板的接触面积，减少了电火花，同时可减少局部磨耗，增加弓网使用寿命，降低运营成本；

3、本发明以整体绝缘的悬臂装置取代传统的绝缘子和金属连接件，可提高耐疲劳、耐腐蚀能力，并实现轻量化，方便安装；

4、本发明电刷铜基体和接触带之间采用摩擦焊连接，尺寸精度高，焊接质量优异、加工成本较低。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本发明的背景技术中传统汇流排；

图2是本发明的背景技术中传统汇流排；

图3是本发明实施例提供的的背景技术中刚性悬挂平面布置示意图；

图4是本发明实施例提供的刚性悬挂核心部分示意图；

图5是本发明实施例提供的汇流排及电刷部分结构图；

图6是本发明实施例提供的汇流排及电刷部分沿线路布置示意图；

图7是本发明实施例提供的接触带悬吊示意图；

图8是本发明的双T形汇流排断面图；

图9是本发明实施例提供的接触带断面；

图10是本发明实施例提供的电刷结构剖面图；

图11是本发明实施例提供的刚性悬挂一般悬挂点安装示意图；

图12是本发明实施例提供的整体悬臂结构示意图；

图13是本发明的汇流排可调线夹组装主视图；

图14是本发明实施例提供的汇流排可调线夹组装侧视图；

图15是本发明实施例提供的刚性悬挂锚段关节重叠区安装示意图；

图16是本发明实施例提供的汇流排中间接头主视图；

图17是本发明实施例提供的汇流排中间接头侧视图；

图18是本发明实施例提供的压线夹板结构示意图；

图19是本发明的中心锚结结构示意图；

图20是本发明的汇流排端部弯头结构示意图；

图21是本发明实施例提供的可调线夹调整底座轴测图；

图22是本发明实施例提供的双向旋转底座轴测图；

图23是本发明实施例提供的带轴底座轴测图；

图24是本发明实施例提供的汇流排拉挤模具图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征( 或其等同物) 之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图4至图24，本实施例提供的基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，包括刚性悬挂主体100、悬臂装置200及汇流排可调线夹300；悬臂装置200底部安装汇流排可调线夹300，汇流排可调线夹夹持刚性悬挂主体100；

所述刚性悬挂主体包括汇流排103、电刷110及接触带114，所述汇流排103采用双T形结构，所述电刷110为若干个，分布在所述汇流排的双T形结构下部并与汇流排接触，实现电流传输，所述电刷与汇流排之间存在阻尼连接，接触带固定安装在所述电刷底部，当受电弓通过接触带时，动态压力将接触带抬升一定高度，电刷沿所述汇流排上移，阻尼反作用力将限制接触带的无限抬升；

具体的，汇流排103采用双T形结构，包括汇流排横板103a、汇流排右竖板103b、汇流排左竖板103c；电刷包括电刷铜基体110b、电刷左滑块110a、电刷右滑块110c，电刷左滑块110a、电刷右滑块110c采用碳纤维金属复合材料，电刷铜基体110b采用铜块，顶部设置电刷夹111，用作连接主弹簧105，电刷铜基体110b与电刷夹111之间采用粘接。

所述悬臂装置采用绝缘的复合材料制造，具有电气绝缘性能；

所述悬臂装置底部安装汇流排可调线夹，汇流排可调线夹夹持刚性悬挂主体，刚性悬挂主体可沿Z轴自由旋转；汇流排可调线夹可沿X轴调整，适应轨道外轨超高；汇流排可调线夹可沿Z轴调整自由旋转，在悬臂装置偏转后保证汇流排维持和线路的夹角。

可以考虑，所述的接触带采用板形结构，在垂直方向容易弯曲，保持和受电弓的弹性，便于受流；接触带底部在长度方向上的两侧形成倒圆结构114a，可防止划伤受电弓碳滑板。

所述电刷和接触带之间采用摩擦焊连接。

还包括调整螺杆101，所述调整螺杆螺纹穿过所述汇流排，调整螺杆底端转动限位连接弹簧底座104，主弹簧105一端连接弹簧底座104，位于所述汇流排外部的调整螺杆上安装调整螺母102，主弹簧另一端与电刷夹111固定连接，通过调整螺杆，能实现接触带的高度调整；所述的汇流排和电刷之间用主弹簧连接；静态时，主弹簧通过弹簧底座悬吊接触带，处于受拉状态，当受电弓通过接触带时，动态压力将接触带抬升至一定高度时，主弹簧被压缩，反作用力限制接触带的进一步抬升，避免抬升量过大，起弹性限位作用。

还包括若干压紧模块，所述压紧模块分别安装在所述电刷两侧的汇流排上，所述压紧模块实现汇流排103对电刷恒定的夹持力；在本实施例中，所述压紧模块包括压紧弹簧108、压紧螺栓106，压紧螺栓穿过汇流排的汇流排右竖板103b、汇流排左竖板103c，压紧弹簧套在压紧螺栓头部及靠近的汇流排竖板之间，压紧弹簧与压紧螺栓头部之间安装压紧垫圈107，压紧螺栓穿出另一汇流排竖版后安装防松螺母112、压紧螺母109及开口销113；

所述电刷沿汇流排长度方向上的间距为0.5m~1m，实现均匀的弹性和阻尼，实现受电弓高速通过时与刚性悬挂间良好的弓网耦合关系。

所述悬臂装置包括呈倒三角形状的整体悬臂主框架201，所述整体悬臂主框架上设有若干加强筋；在本实施例中的整体悬臂主框架中，安装设置了第一加强筋204、第二加强筋205、第三加强筋206；所述悬臂装置底部设置预埋槽形钢203；所述悬臂装置侧面预埋整体悬臂旋转双耳202。

所述汇流排可调线夹包括汇流排可调线夹底座301、双向旋转底座305、带轴底座309，双向旋转底座包括双向旋转底座圆形底板305a、双向旋转底座套筒305b，双向旋转底座圆形底板305a、双向旋转底座套筒305b之间通过双向旋转底座加强筋305c固定连接；所述带轴底座包括带轴底座本体309a、旋转轴309c，旋转轴309c上端形成旋转轴螺纹309b，所述汇流排可调线夹底座与预埋槽形钢固定连接，双向旋转底座圆形底板305a和汇流排可调线夹底座固定连接，旋转轴309c安装在双向旋转底座套筒305b内且两者之间能转动，带轴底座本体309a通过压线夹板310与汇流排固定连接；具体的，在本实施例中，汇流排可调线夹底座301通过两组第一T型螺栓303、第一紧固螺母302安装在整体悬臂的整体悬臂预埋槽形钢203上，双向旋转底座305和汇流排可调线夹底座通过第二紧固螺栓304连接，角度调整完成后紧固；带轴底座309通过两组第一紧固螺栓306、第一螺母307、防松垫圈308连接两个压线夹板310；带轴底座的旋转轴309c可在双向旋转底座套筒305b中转动；压线夹板310夹持固定汇流排103，且压线夹板与汇流排连接处设置锯齿状压线夹板防滑齿310a，相应的，汇流排的汇流排横板103a底面形成防滑面103e；

汇流排可调线夹底座301和带轴底座309之间用线鼻子311、等电位线312实现等电位连接。

所述刚性悬挂主体沿线路防线设为若干锚段，相邻锚段末端重叠的部分为锚段关节003，锚段关节通过两个悬臂装置200分别利用汇流排可调线夹300悬挂两支锚段，两相邻锚段之间设置关节电连接800。

锚段末端设置端部弯头装置600，起防止冲击受电弓作用。

为了防止冲击受电弓，为了防止刚性悬挂向两侧滑动，锚段中部设置中心锚结；在本实施例中，中心锚结装置500包括中心锚结线夹本体501、中心锚结线夹双耳504，并通过线夹夹板310固定汇流排103；中心锚结线夹本体501位于汇流排横板103a上面，线夹夹板310位于汇流排横板103a底面，中心锚结线夹本体501与线夹夹板310通过螺栓连接，中心锚结线夹双耳504安装在中心锚结线夹本体501上表面，中心锚结线夹双耳用与连接锚杆，锚杆再连接到隧道衬砌上。

所述锚段中的汇流排为若干个，相邻汇流排采用中间接头连接，实现机械和电气接续，通常来讲，每根汇流排103长度为12m，采用中间接头400接续；在本实施例中，中间接头400包括两块L型的汇流排中间接头本体401、第二紧固螺栓402、第一防松螺母403、平垫圈404，汇流排中间接头本体转角处设置接头本体圆弧401a；汇流排中间接头本体将相邻的两个汇流排进行连接，通过第二紧固螺栓402穿过汇流排的竖板，并安装平垫圈404、第一防松螺母403，实现相邻的回流板的连接；

锚段两端设置锚段关节，刚性悬挂末端设置刚性悬挂端部弯头装置600，刚性悬挂端部弯头装置包括汇流排端部弯头601、中间曲线部分采用汇流排端部渐开线部分601a，末端为汇流排端部直线区段601b；汇流排端部弯头601和汇流排通过汇流排中间接头400连接，两汇流排之间设置关节电连接800；

汇流排可调线夹底座301上设置汇流排可调线夹底座防滑齿301a；汇流排可调线夹底座防滑齿301a沿辐射状均匀布置，间隔为10°，齿形为等边三角形，高度为1mm；

接触线与受电弓滑板700接触，为机车提供电能。

需要说明的是，汇流排可采用汇流排拉挤模具901拉挤工艺进行制备，其中，汇流排拉挤模具的挤出口902在布置在中心，四周均匀分布6个拉挤模具固定螺栓孔903；悬臂装置采用玻璃纤维复合材料，热压罐成型技术一体成型。

在本实施例中，每根汇流排长度为12m，采用汇流排中间接头接续，一个锚段内的铜合金接触带贯通，长度约200m~300m。

电刷的铜基体和接触带采用摩擦焊接连接，优点是避免了螺栓或者铆钉结构，尺寸精度高，焊接质量优异、加工成本较低；汇流排可调线夹底座采用精密铸造工艺加工，优点是适合复杂形状加工，生产成本低；整体悬臂采用玻璃纤维复合材料热压罐成型技术，内设金属预埋件，整体成型，可以实现轻量化，并减少连接件数量，方便连接，且提高耐疲劳和耐腐蚀性能。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于，包括刚性悬挂主体、悬臂装置及汇流排可调线夹；

所述刚性悬挂主体包括汇流排、电刷及接触带，所述汇流排采用双T形结构，所述电刷为若干个，分布在所述汇流排的双T形结构下部并与汇流排接触，所述电刷与汇流排之间存在阻尼连接，接触带固定安装在所述电刷底部，当受电弓通过接触带时，动态压力将接触带抬升一定高度，电刷沿所述汇流排上移，阻尼反作用力将限制接触带的无限抬升；

所述悬臂装置采用绝缘的复合材料制造，具有电气绝缘性能；

所述悬臂装置底部安装汇流排可调线夹，汇流排可调线夹夹持刚性悬挂主体，刚性悬挂主体可沿Z轴自由旋转；汇流排可调线夹可沿X轴调整，适应轨道外轨超高；汇流排可调线夹可沿Z轴调整自由旋转，在悬臂装置偏转后保证汇流排维持和线路的夹角。

2.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述的接触带采用板形结构，接触带底部在长度方向上的两侧形成倒圆结构，可防止划伤受电弓碳滑板。

3.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述电刷和接触带之间采用摩擦焊连接。

4.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：还包括调整螺杆，所述调整螺杆螺纹穿过所述汇流排，调整螺杆底端转动限位连接主弹簧，主弹簧另一端与电刷固定连接，通过调整螺杆，能实现接触带的高度调整。

5.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：还包括若干压紧模块，所述压紧模块分别安装在所述电刷两侧的汇流排上，所述压紧模块实现汇流排对电刷恒定的夹持力。

6.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述电刷沿汇流排长度方向上的间距为0.5m~1m。

7.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述悬臂装置包括呈倒三角形状的整体悬臂主框架，所述整体悬臂主框架上设有若干加强筋；所述悬臂装置底部设置预埋槽形钢。

8.根据权利要求7所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述汇流排可调线夹包括汇流排可调线夹底座、双向旋转底座、带轴底座，双向旋转底座包括双向旋转底座圆形底板、双向旋转底座套筒，双向旋转底座圆形底板、双向旋转底座套筒之间通过双向旋转底座加强筋固定连接；所述带轴底座包括带轴底座本体、旋转轴，旋转轴上端形成旋转轴螺纹，所述汇流排可调线夹底座与预埋槽形钢固定连接，双向旋转底座圆形底板和汇流排可调线夹底座固定连接，旋转轴安装在双向旋转底座套筒内且两者之间能转动，带轴底座本体通过压线夹板与汇流排固定连接。

9.根据权利要求1所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述刚性悬挂主体沿线路防线设为若干锚段，相邻锚段末端重叠的部分为锚段关节，锚段关节通过两个悬臂装置分别利用汇流排可调线夹悬挂两支锚段，两相邻锚段之间设置关节电连接。

10.根据权利要求9所述基于弹簧和阻尼电刷的刚性悬挂接触网系统，其特征在于：所述锚段中的汇流排为若干个，相邻汇流排采用中间接头连接，实现机械和电气接续。

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