摘要：本文根据多个城市轨道交通车辆的合同及设计规范要求，介绍了城市轨道交通车辆车顶设备——受电弓（弹簧式），为后续设计及维保工作提供参考。
1.总体设计描述
城市轨道交通车辆一般采用DC1500V架空接触网受电方式。电压变换范围为DC1000V至DC1800V。受电弓安装在每个Mp车二位端顶部，其安装位置尽可能靠近转向架纵向和横向中心线交叉点，且与所有带电设备有适当的间隙，所有带电设备相对于车顶也应有适当的间隙。采用单臂、轻型受电弓。
2.弹簧弓的主要组成及功能
2.1受电弓的结构组成
以6A编组地铁车辆为例，在每个Mp车二位端车顶安装一台受电弓，整列车安装两台受电弓。受电弓采用单臂、轻型受电弓（弹簧弓），工作方式为弹簧升弓，空气降弓，受电弓构成如图1所示。
图1 弹簧弓基本部件组成
2.2脚踏泵
为了防止在某种极端情况下，主风缸无法提供压缩空气等，受电弓无法正常降弓时，车辆侧配置紧急降弓用脚踏泵。用于人工操作，进行紧急降弓。在每个Mp车二位端车内安装一个脚踏泵，整列车安装两个脚踏泵。脚踏泵的连接口，设置在受电弓的气缸与车辆上电磁阀之间。
2.3作用高度的调整
受电弓的升起高度通过设置在台架主轴部的止动螺栓来限制及调整。即通过调整该螺栓长度来调整客户所需要的最大升弓高度。
2.4升弓检测装置
目的：受电弓的上升检测装置是用于通知司机台的司机，安装在车顶的受电弓是处于上升（着线）状态，还是下降（折叠）状态。
采用非接触（接近）开关方式的上升检测装置。
主要由三部分构成：
1、检测杆组件：安装在受电弓的主轴上，结合受电弓的上升和下降，以主轴为中心进行旋转。
2、上升检测开关箱：内置有接近开关的箱子，通过绝缘子设置在受电弓台架上、检测杆组件的旁边，以接近开关检测检测杆。
3、上升检测控制箱：设置在车辆内（没有淋湿危险的任意地方均可），将接近开关的ON/OFF信号输出监控器。
2.5升弓用紧急电源
当车辆蓄电池严重亏电时，无法提供升弓所需的电能，需外设能够提供DC50V电源且电流在1A以上，即可使电磁钩锁动作，进而打开钩锁，实现紧急升弓。
本文采用外置蓄电池的方案来实现以上操作。推荐采用长虹品牌的6LR61工业电池，每节电池的电压为9V，考虑每两年更换一次的电压损失，决定共采用8节，即总共72V电压（留有22V电压下降空间）。
通常紧急升弓装置放置在停车场的专用位置，当需要时由工作人员将其取出，再将DC插头插入面板的插座内，与受电弓电磁锁钩构成回路，然后按下复位开关，并保持3-5秒，即可使受电弓电磁锁钩打开，受电弓在主弹簧的作用下自动升起。受电弓接触到接触网后，车辆获得高压电。
2.6供电特性
碳滑板的维护要求和技术标准
1、当碳滑板及辅助滑板出现长宽高大于60mm×7mm×5mm的裂痕或豁口时，需要更换；
2、当碳滑板及辅助滑板在长度方向出现10mm范围内存在高度大于5mm的台阶时，需要更换。
2.7选择性升弓方案
当受电弓升弓时，共有三个档位：分别是前弓、后弓、全列，实现受电弓的单独和集中控制。
当受电弓降弓时，升起的受电弓全部进行降弓，且若存在受电弓已经处于落弓时，则该受电弓保持落弓状态。
3受电弓的工作原理
前面介绍了受电弓的结构组成，现对升降弓原理说明如下。
3.1受电弓的升弓原理及升弓动作说明
如图2所示，受电弓在处于正常降弓后的状态时，按下升弓按钮时，车辆侧对电磁钩锁装置供电，电磁阀的推力抵消钩锁的弹簧压力，顶开即打开钩锁，进而在主弹簧的拉力下，通过涡轮、链条、下臂、关节、上臂及拉杆等一连串动作，带动弓头实现弓头上升动作（励磁时间保持5秒，是为了保证导杆脱离钩锁）。随着升弓动作的进行，主轴连带降弓导杆、升弓检测导杆随之旋转，压缩风缸中的活塞，迫使活塞内的空气以规定的速度（气路中设有排气调节装置）排出风缸，在保持升弓平稳的同时，也起到升弓过程中的阻尼作用。升弓开始5秒后，车辆侧对电磁钩锁装置断电，钩锁在弹簧的作用下，回复原位。为钩住降弓的导杆作准备。升弓检测导杆旋出检测范围后，车辆侧显示屏显示升弓状态。当弓头接触到接触网或达到最高升弓高度时，风缸的推杆及活塞被压缩到相应的行程。
图2 弹簧弓升弓原理图
3.2受电弓的降弓原理及降弓动作说明
图3所示，在升弓状态下，当按下降弓按钮时，车辆侧压缩空气，通过气路向受电弓降弓气缸供气，随着降弓气缸的推杆推出及力矩通过涡轮的传递，使受电弓开始下降。随着受电弓的下降，主弹簧被逐渐拉伸，其拉伸力此时起到了降弓阻尼作用，使得降弓速度均匀、平稳。下降的受电弓到达折叠位置时，处于常闭状态的钩锁自动勾住导杆，可使受电弓保持折叠状态（此时受电弓钩锁电磁阀无需给电）。活塞和推杆推出到降弓位，为下次升弓的阻尼作用做好准备。升弓检测导杆旋入检测范围后，车辆侧显示屏显示降弓状态。
因车辆侧提供压缩空气的时间为10秒，受电弓到达折叠位置后，即使持续供气，受电弓在降弓状态时，也不会导致故障。压缩空气供气10秒后，风缸内的高压空气会通过气路上设置的排气阀排出，气缸内气压与大气保持一致。
图3 受电弓降弓原理图
论文作者:王传鲁,刘洋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：车辆论文; 弹簧论文; 状态论文; 装置论文; 压缩空气论文; 滑板论文; 车顶论文; 《基层建设》2019年第24期论文;