地铁车辆受电弓系统工作原理浅析

【摘 要】受电弓系统作为城轨车辆的重要系统，直接涉及到车辆的运行性能和安全，影响乘客的乘坐舒适度。本文将以沈阳地铁一号线为例为你讲述，地铁车辆受电弓系统的工作原理。

【关键词】地铁车辆 受电弓系统

一、受电弓类型

受电弓系统作为城轨车辆的重要系统，是城轨车辆的受流装置，从高压接触网上获得电流，为车辆牵引逆变器和高压设备提供动力来源。

受电弓主要分为四大类：双臂式，单臂式，垂直式和石津式。

双臂式：双臂式受电弓乃最传统的受电弓，亦可称“菱”形受电弓，因其形状为菱形。但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓；亦有部分铁路车辆（例如新干线300系列车）从原有的双臂式受电弓，改造为单臂式受电弓。

单臂式：除了双臂式，其后亦有单臂式的受电弓，亦可称为“之”（Z）（ㄑ）字形的受电弓。此款受电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低，故障时也较不易扯断电车线，为较普遍的受电弓类型。而依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同，在受电弓的设计上会有些许差异。

垂直式：除了上述两款受电弓，还有某些受电弓是垂直式设计，亦可称成“T”字形（又叫作翼形）受电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以此款受电弓主要用于高速铁路车辆。但是由于成本较高，垂直式受电弓已经没有使用（日本新干线500系改造时由垂直式受电弓改为单臂式受电弓）。

石津式：日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙辅1951年发明，又称为“冈电式”、“冈轨式。

二、受电弓系统组成

（一）受电弓性能

沈阳地铁一号线采用的是天海集团生产的QG-120（B）型受电弓，其具体性能参数如下：

集电容量

额定电压 网线电压变化范围 额定电流 最大电流 最大静止时电流

DC 1500V DC 1000V～1800V 1500A ≤2800A（30S） 460A

受电弓位置

最低工作位置

（不包括绝缘子） 最高工作位置

（包括绝缘子） 最大升弓高度

（包括绝缘子） 折叠高度

（包括绝缘子）

80mm 2300mm 2880mm±100mm 300mm～310mm

受电弓尺寸

受电弓

总长度 受电弓总宽度 碳滑条工作部分长度 弓头宽度 碳滑条数量 底脚安装尺寸

≈2430mm 1550mm±10mm 800mm×60mm×22 mm 350mm±5mm 2根 1100mm×950mm

（二）受电弓结构组成

沈阳地铁一号线QG-120（B）型受电弓的总装主要由底架组装、气囊组装、下臂杆组装、上臂杆组装、拉杆组装、平衡杆组装、弓头组装、控制箱、横托架、阻尼器及绝缘子等部件组成。

三、受电弓系统的工作原理

（一）电气系统

沈阳一号线受电弓升起后与接触网接触，从接触网上取得电流，并将其传送到车辆电气系统。接触网的电流首先由碳滑板流入受电弓弓头，然后依次经过上臂杆、下臂杆后流入底架，在弓头到上臂杆、上臂杆到下臂杆、下臂杆到底架的连接处都用铜编织线短接，最后经过底架上的电流经连接板、车顶母线进入车辆电气系统。

（二）气路系统

1.升弓操作

操作者首先要启动空气压缩机，当气压达到受电弓的额定工作气压时，按下升弓按扭，压缩空气经车内电磁阀、受电弓控制箱进入空气弹簧，空气弹簧膨胀推动钢丝绳带动下臂杆运动，下臂杆在拉杆的协助下托起上臂杆及弓头，弓头在平衡杆的作用下，在工作高度范围内始终保持水平状态，并按规定的时间平稳的升至网线高度，完成整个升弓过程。整个升弓过程受电弓的运动平稳，不对架空接触网线产生有害的冲击。

2.降弓操作

操作者按下降弓按扭，控制箱释放空气弹簧中的压缩空气，受电弓在重力作用和阻尼器的辅助作用下平稳的落到底架上的橡胶止挡上，完成整个降弓动作。整个降弓过程在规定的时间内完成，并且受电弓的运动平稳对底架和车顶无有害冲击。

（三）保护装置

在受电弓正常工作时，受电弓持续保持升弓状态，只有当司机在司机室按下降弓按钮时受电弓降下。但当受电弓滑板破裂等意外或者危急情况等引起受电弓气路泄露时，受电弓还设有ADD自动降弓系统。ADD自动降弓系统作用是，当受电弓系统发生故障时，受电弓可以迅速有效的降下，避免受电弓与接触网之间的进一步破环。

ADD自动降弓系统主要有快排阀、带气道的滑板、压力开关及相应的管路组成。

快排阀安装在受电弓底架上，进气口与通向气囊的气路连通，出气口与通向滑板和压力开关的气路连通，排气口与大气连通。受电弓正常升弓时，快排阀进气口的压力等于出气口的压力，进气口、出气口的压力差为零，压力开关的常开触电闭合。当受电弓滑板破裂时，滑板气路泄露，快排阀出气口的压力下降，进气口的压力不变，进、出口形成压力差。当出气口压力下降到压力开关的断开设定值，压力开关常开触电由闭合状态跳转为断开状态。既有快排阀排气口打开，滑板和气囊的压缩空气通过快排阀排气口直接排向大气，受电弓迅速自动的降下。滑板若存在微小裂缝和少量漏气，但能够正常升弓，则属于允许范围，不影响受电弓的工作。

参考文献：

[1]陈珍宝，罗维.高速受电弓导流板研究与改进. 电力机车与城轨车辆，2013第1期

[2]杨岗，李芾. 高速受电弓滑模半主动控制. 西南交通大学学报，2013第1期