帶三軌位置檢測功能及主動三軌融冰裝置的受流器及列車

牟一楠 張代嬌

中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266100

前言

第三軌作為軌道交通系統的主要供電單元，其與車輛受流器的接觸關系決定了車輛的受流性能，為了使車輛能夠持續高效地從第三軌取電，必須保證第三軌表面的潔凈平整。而北方高寒地區冬季多冰雪的特點使得采用三軌受流的軌道車輛易受環境影響，三軌表面堆積的冰雪使得受流器集電靴與三軌表面無法保持持續有效的接觸，大大降低了車輛的受流性能。若車輛受流器自身具備融雪除雪功能，便可解決該問題，提高車輛的運行穩定性。基于此，設計了一種帶融冰裝置的受流器，不但可以自動檢測第三軌上的積雪，還可以自動判斷三軌的位置，主動進行融冰劑的噴灑，利用除雪犁清除三軌上的冰雪，提高受流器的受流性能。本文對該受流器進行了展開介紹。

方案介紹

受流器組成

無論軌道車輛的運行方向如何，該受流器均可以通過三軌上部進行受流取電，如圖一所示，受流器由橫梁組件、除雪犁組件、滅弧板組件，及集電靴組件構成。

圖一 受流器組成

橫梁組件為整體受流器提供了組裝基礎，且通過四顆安裝螺栓固定于車輛走行部。

除雪犁組件用于刮除三軌表面的冰雪，其除雪刀片的高度可根據需要靈活調節，如圖二所示，由調整彈簧，加強彈簧和平彈簧通過螺栓安裝在受流器大梁上，除雪用的除雪犁組件通過導桿懸掛于平彈簧的兩端，在平彈簧、除雪犁導桿和受流器大梁之間設置凸輪調整裝置對除雪犁的高度進行調節。除雪犁的下端設置兩對v型除雪刀片，刀片的彎曲方向對稱，進而保證車輛在任一運行方向均可將積雪清除至遠離車輛側。除雪刀片的除雪接觸壓力由除雪犁自身的重量和調整彈簧的組合下壓力構成。在正常運行狀態下，通過逆時針旋轉凸輪調整裝置將平彈簧的兩端頂起，從而將除雪犁帶離三軌軌面。同樣的，在冬季除雪工況下，通過順時針旋轉凸輪調整裝置將平彈簧的兩端放下，從而將除雪犁落下進行除雪。

圖二 除雪犁組件構成

滅弧板組件可為受流器的高壓部件和車輛走行部提供額外的絕緣防護，增加爬電距離，防止拉弧，避免走行部帶電影響車輛運行安全。

集電靴組件作為與第三軌直接接觸的部件，受流器的受流性能取決于其與三軌的接觸關系，該集電靴集成了融冰劑噴灑裝置，可在檢測到三軌冰雪后通過車載控制系統觸發融冰系統進行融冰劑的噴灑。同時，為了檢測三軌表面是否有積雪，在受流器頂部集成了冰雪傳感器，具體包括攝像機和溫度傳感器，用于拍攝三軌表面的狀態與溫度進行交叉對比判斷三軌是否有積雪。冰雪傳感器進一步與車輛控制閥連接，向控制閥發送感應信號，以使控制閥控制融冰液儲存箱打開，并泵出融冰劑噴灑。

受流器布置在車輛兩側均有布置，為實現自動檢測三軌位置，在受流器與三軌受流的電流輸入端設置了電流傳感器，分布于車輛兩側的受流器分別與車輛高壓系統相連，根據兩側電流傳感器的信號即可判斷供電三軌的位置。進一步地，融冰裝置根據該信號觸發相應的控制閥控制融冰劑向供電軌側進行噴灑。

結論

分析目前軌道車輛領域的除雪設備均為大型除雪車等大型工裝設備或集成在車端的排障裝置，未覆蓋至三軌供電方面，結合高寒地區實際運營應用需求，本方案旨在為高寒降雪較多地區的三軌供電的城軌車輛提供一種基于受流器的三軌除雪裝置。通過受流器上的除雪犁，將三軌上積累的冰雪進行刮除，同時對于較厚較為堅硬的冰雪，通過噴灑融冰劑的方式進行融化進而刮除。且集成了三軌位置檢測和三軌冰雪檢測裝置，用以觸發車輛控制閥控制在有冰雪的情況下，向供電軌噴灑融冰劑。本方案解決了運行在高寒地區的城軌車輛的三軌承積冰雪的問題，提高了城軌車輛的運行可靠性，提高了高寒地區的城軌車輛在冰雪天氣的運營效率。