受电弓

用於接觸網供電的列車的集電機械設備

集电弓(英语:Pantograph)是一种让电气化铁路车辆架空接触网取得电力的设备[1]。受电弓的得名,乃因为菱形受电弓的升降形状从侧面看好像是张开的

一款常见的“之”字形受电弓
台铁E200型电力机车的受电弓
日本新干线700系列车上的单臂受电弓
使用菱形受电弓的布拉格电车
奥地利电车使用“之”字形的受电弓
日本新干线500系列车使用的T形受电弓可以减低噪音,但由于高成本已弃用。

受电弓的升降

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受电弓的上升需借由压缩空气提供气压缸传动原力,旧型一般是借由升弓弹簧伸张后的回复力,并且由索具和凸轮补偿力臂,保持工作范围(高度)内的固定升力。 受电弓的下降则是借由气压缸弹簧(降弓弹簧)回行,以控制下臂转轴产生转动力矩;使受电弓成折叠状,同时使"升弓弹簧"保持在伸张的状态。 新式则大都使用气囊型,设计原则改以故障时能保持在降弓状态,以避免刮弓和扯断触线。

受电弓的安装是以“支持碍子”安装在车顶,借由滑动接触使电力牵引的列车通电,电流经由车轴接地装置以回流轨为路径回到变电站,形成电气闭合回路。

受电弓的种类

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双臂式

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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,加上故障时有扯断架空接触网的风险,自90年代尾起,绝大部分新出厂的铁路车辆,已改用单臂式受电弓;亦有部分当时仍在服役中的铁路车辆(如台铁EMU100型电力动车组)从原有的双臂式受电弓,改造为单臂式受电弓。

单臂式

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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受电弓噪音为低,故障时也较不易扯断触线,为目前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(例如香港常用的英国Brecknell Willis制普速/高速受电弓为全单臂设计;而中国常用的DSA/TSG系列受电弓,上部采剪式设计)。

子母式

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全称叫双层小开度型两级Z形受电弓,它由上下两部分组成,较一般的受电弓,它可以缓和受电弓与架空接触网之间相互力的作用,弓网接触性能良好。法国国铁早期的TGV-PSE型动车组上就采用了法维莱制造的AMDE型子母弓。

垂直式

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除了上述三款受电弓,还有某些受电弓是垂直式设计,亦可称成“T”字形(亦叫作翼形)受电弓,其低风阻的特性最适合高速行驶,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,垂直式受电弓目前已经没有使用(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)。

 
安装翼型受电弓(WPS204)的
新干线500系电车

石津式

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日本冈山电气轨道的第六代社长、石津龙辅于1951年发明,又称为“冈电式”、“冈轨式”。其升弓原理为利用重力带动受电弓升起。此种受电弓不适合高速行驶,但是易于保养。冈山电气轨道的电车除9200型外皆有配备。

受电弓滑板

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滑板为受电弓弓头的一部分,直接与接触线相接触。按材料分可分为纯金属滑板,粉末冶金滑板,纯碳滑板及浸金属滑板

纯金属滑板

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钢和铜是纯金属滑板两种常用的材质。它们机械强度高,集流容量大,导电性能好,比较常用于站点多的列车上,但其无自润滑能力且摩擦噪音较大。

用金属(铁,铜)原料和非金属粉末(碳,铅,二硫化钼等)辅助润滑剂,相互混合后压制成型,经高温烧结后浸入润滑油,最后机加工成型,其加工过程类似于陶瓷烧制,其制造出来受电弓表面硬度较高,不易出现断裂和非均匀磨损。相较纯金属滑板而言,其自带润滑效果。

纯碳滑板

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用一定比例的沥青焦、石油焦、石墨粉、炭黑或硬碳相互混合,先压制成型再放进高温烧结炉焙烧,制品经过再加工方可上弓应用。纯碳滑板虽然硬脆易断,但因其有自润滑能力和良好的减磨性而被广泛利用。

浸金属碳滑板

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该类滑板既集合了粉末冶金滑板的高机械强度和电阻小的特点,又集合了纯碳滑板的自润滑能力和对架空接触网磨损少的特点,从理论上讲是滑板最理想的材质,但该类滑板抗冲击能力不足,易出现掉块。

其他

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受电弓的构造使它在张开时与高架电缆保持轻度的接触。当列车停驶时,受电弓可以收下来。列车行驶时受电弓在架空接触网造成的驻波可能会影响集电的能力,因此某些系统是禁止接连使用受电弓的。

受电弓是从较为简单的受电杆发展出来的,无轨电车和一些有轨电车,仍然使用受电杆。

电气化铁路车辆另一种集电的方式是使用第三轨供电,此种方式多于用地下铁路。

地铁系统

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很多地下铁路系统为了减少隧道的建造成本,会使用第三轨供电而不采用高架电缆,以降低隧道钻掘的高度来节省建造成本。不过亦有使用高架电缆的地下铁路(如港铁)。全世界多数地铁皆采直流受流,而不使用设备较复杂、车身和架空接触网净空较高的交流受流。

参考文献

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  1. ^ Solaris Urbino. Busworld. 2016-09-04 (英语). 

外部链接

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  维基共享资源上的相关多媒体资源:受电弓

参见

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