第3章受电弓的控制原理分析受电弓的结构组成3.1.1 受电弓的简介受流器是列车将外部电源平稳地引入车辆电源系统，为列车的牵引设备和辅助设备提供电能的重要电气设备。

根据线路供电方式的不同，受流器分为集电靴及受电弓两种形式。

集电靴装置应用于第三轨方式供电的线路，而受电弓装置主要应用于以接触网方式供电的线路。

由于接触网方式可以实现长距离供电，受线路变化影响较小，并且能适应列车高速行驶的需要，所以较多的地铁线路采用受电弓装置。

本文也着重介绍受电弓。

受电弓一般分为两种：正弓受电弓和旁弓受电弓。

正弓受电弓从上方取流，旁弓受电弓则从侧面取流。

正弓受电弓又分为两类：单臂弓和双臂弓。

它们的主要区别是活动构架的形式不同。

受电弓是从接触网向整个列车电气系统电以及输送再生制动能量的必要部件。

受电弓在刚性接触网和柔性接触网的线路上均能适用在车辆运行速度范围内，受电弓有良好的动力学性能，能够保证在各种轨道和速度条件下与接触网具有良好的接触状态和接触稳定性。

它设置有机械止挡，可以限制受电弓在无接触网区段上的垂直运动。

受电弓在气路上的特别设计保证了它降弓时有明显的迅速下降和平稳下降两个阶段。

图3-1受电弓位置图如图3-1所示，受电弓一般安装在A车上，也有安装在B车上的。

受电弓安装位置一般都是根据列车整车的设计来确定的。

3.1.2 受电弓的结构组成如图3-2所示，受电弓由以下几部分组成：图3-2 单臂受电弓结构1一底部框架；2一绝缘子；3一下部框架；4一上部框架；5一集电头；6一主张力弹簧；7一驱动气缸1．底部框架。

底部框架由方形管或型钢焊接而成，用于支捧整个框架，并通过轴承与下部撑杆相连。

底部框架上还安装有铜接线排与连接列车主电源电缆。

2．绝缘子。

绝缘子安装在底部框架上，一方面用于支撑底部框架，另一方面可将车体与受电弓隔离。

所以绝缘子要求具有良好的电气绝缘性和机械性能，一般常采用瓷或玻璃纤维聚酯压制而成。

3．下部框架。

下部框架南下部撑杆和下部导向杆组成。

下部撑杆由无缝冷拉钢管焊接成。

在下部撑杆上安装有电桥连线的接线板、主张力弹簧连杆、缓冲器冲击块、上部导向杆的轴承支座及驱动气缸的安装支座。

导向杆由钢管制成。

导向杆的长度可改变。

通过改变下部导向杆的长度来调节受电弓最低位置。

同时在下部导向杆上还安装有受电弓高度止挡，这块止挡决定了受电弓最大升起高度。

4．上部框架。

上部框架由上部撑杆和上部导向杆组成。

上部撑杆由锥形角钢管焊接成，包括铰链及斜支撑杆。

通过斜支撑杆的作用，上部撑杆可具有很高的侧向稳定行。

上部导向杆上安装了集电头。

上部导向杆的长度可改变。

5．集电头。

集电头是受电弓与接触网接触部分。

主要由滑板、转轴、弓角、弹簧盒组成。

由轻金属制成的弓角可以防止在接触网分又处接触导线进入滑板底下，避免刮弓事故的发生。

滑板由电石磨碳制成的接触部件及由轻金属制成的支撑物组成。

弹簧盒中装有螺旋压缩弹簧，可为集电头在垂直方向提供一定的自由度。

6．主张力弹簧。

主张力弹簧安装在下部撑杆上，按轴向布置。

通过调节螺栓可改变弹簧连杆的有效长度。

这样，在整个工作范围受电弓可有一个恒定的接触力。

7．驱动气缸。

驱动气缸安装在受电弓底部框架上。

驱动气缸通过活塞杆和在下部撑杆轴上的杆来使受电弓动作。

升弓和落弓速度可通过节流阀来调节。

8. 下臂。

下臂由一个焊接钢管构成，它包括中心连接支撑的所有部分，支撑点由密封的重型旋转头组成。

9. 上臂。

上臂为封闭的框架设计，由焊接铝结构组成，它由拉伸型管、环形的上臂十字管和上臂连接，它支撑下臂的旋转头和下导杆，框架由斜的不锈钢支柱支撑。

受电弓的工作原理3.2.1 受电弓动作原理受电弓的动作原理如下：升弓时，压缩空气经过缓冲阀进入驱动气缸后，气缸活塞克服气缸内复位弹簧压力向左移动，通过下部导向杆将下部撑杆以顺时针方向向上起动，然后下部撑杆在升弓弹簧的作用下，作Ⅲ页时针转动。

同时，在上部导向杆的作用下，上部撑杆升起。

在降弓时，压缩空气从驱动气缸经缓冲阀排除，气缸内复位弹簧压力释放将活塞推向右方，带动下部导向杆向右移动，强制下部撑杆作逆时针转动而迫使上部撑杆落下。

受电弓升起后，集电头与接触网导线接触，接触网上的电流通过集电头、上部撑杆、下部撑杆被引到底部框架，然后通过安装在底部框架上的列车电源电缆引入电动车辆内。

由于在受电状态下，电流会流经整个受电弓框架，为了防止电流流入轴承，在受电弓所有的铰链处都装有电桥连线，避免轴承遭受损坏。

列车运行时，滑板沿架空线滑动。

受电弓的受电性能在很大程度上决定于接触压力，若压力太小，则接触电阻增大且易跳动，导致接触不良产生电弧；但压力太大，则摩擦加大，增加滑板和导线磨损，因此要求受电弓的机械结构能保证滑板在工作高度范围内具有相同的接触压力。

受电弓各关节的摩擦力对接触压力也有影响，当受电弓降低时摩擦力使压力增加，当受电弓升高时摩擦力又使压力减小。

因此，为使上升压力同下降压力之差尽可能小，必须采取措施减小摩擦力。

在静止状态下，接触压力与受电弓之间的关系称为受电弓的静特性。

车辆运行时，受电弓随着架空接触导线高度的变化而上下运动。

因此，接触压力与受电弓的静特性有关，而且与受电弓上下运动的惯性力即受电弓的特性也有关。

此外，传动装置还应使升降弓过程中初始运动迅速，运动终了比较缓慢．即在降弓时可使受电弓很快断弧，升弓时可防止受电弓对接触网和受电弓底架有过大的机械冲击。

3.2.2 在司机室的具体操作每个A车司机室都有一个手动开关，列车司机可以通过操作开关来控制受电弓的升降动作。

这种控制信号有些车辆直接通过硬连线来控制相关电磁阀，由电磁阀控制气路，最终压缩空气通过升降弓装置气缸的力来完成升弓。

有些受电弓的控制信号经列车通信网络(TcN)传输给车辆控制单元(Vcu)，再由车辆控制单元输出信号控制电磁阀来完成。

操作司机台开关面板上的升弓按钮，列车上所有受电弓就将被升起。

有些列车设置了受电弓切除开关，可以通过操作切除开关来切除司机对受电弓的控制；司机也可以通过切除气路来隔离对受电弓的控制，此时由于切除了气路，电磁阀虽然能够得电，但气路中没有压缩空气，受电弓也是无法升起的。

因此，受电弓能够升起的一个必要条件是列车主风缸有足够的气压(约3 bar)，在列车没有气压的情况下，列车司机可以通过操作脚泵产生气压。

通常，只有在已经启用的司机室内才可以控制受电弓，受电弓的升降状态可以通过相应的指示灯来显示。

受电弓的结构决定了它在整个工作范围内都能获得良好的接触性能，：受电弓在整个工作范围内能够确保接触压力在110 N到130 N范围内。

受电弓上的炭条直接与接触网接触，它以炭粉和金属为原料制作而成。

电流传导的途径是炭条与接触网接触导通，再通过受电弓框架及高柔韧性桥接多芯导线来传输，所有的轴承均通过它们的绝缘安装来保护为了检测受电弓的位置，一般受电弓都有升弓检测和降弓检测，升弓检测是通过检测电网电压来实现，是电压检测；降弓检测是通过位置开关或位置传感器来实现，最低位置检测装置固定在底架上，当受电弓位于最低位置时，它向车辆发送一个电信号，起提示作用。

3.3.3 受电弓的主要技术参数由于不同的列车根据自身的需要安装不同的受电弓，根据车体结构的不同，受电弓的机械尺寸可能不同，安装高度也可能不同。

根据列车辅助系统负载和牵引系统功率的不同，受电弓工作电流的大小可能不同。

根据受电弓的使用情况，受电弓弓头炭滑板的材料、数量也可能有所不同。

因此，受电弓型号、技术参数的选择很重要。

本文以广州地铁3号线受电弓做具体说明1. 供电系统额定电压：1500VDC额定运行电压：1800VDC (污染指数PD4,过电压级OV3)安培数运行电流：1400A启动电流：最大为1600A(启动阶段的RMS 电流约30 秒)最大电流：最大值为2400A静态电流：最大值为460A2. 受流方式受电弓上有4根碳滑板。

(剖面为35x22)3. 受电弓的主要尺寸最大提升高度：2880mm-25mm最低位置：342mm+10mm最低位置的拉伸长度：约2480mm附属装置的纵向尺寸：约1300±1mm横向：1200±1mm接触条长度：800mm±1mm弓头宽度：1550mm4. 受电弓逆着接触导线的接触力120N可调范围：100-140N5. 空气传动装置的运行压力最小：300kPa最大：1000kPa额定：750-900kPa6.空气传动装置的运行次数提升时额定空气压力的作用范围：750...900kPa 提升：约7-8 秒。

落下：约7-8 秒。

提升高度2050mm7.运行速度V=100km/h8. 重量总重量：190-195kg9.最低位置指示器+20 °C 时的技术数据运行电压：10-36 V (DC) 最大负载时压降：< V电流负载：250 mA24 V (DC) 时的输入电流：< 10 mA受电弓可以调整的额定距离：大约8 mm保护等级：IP 6710. 接触力图表–静态图3-4 接触力图表受电弓的控制原理3.3.1 电气操作分析受电弓控制回路（如图3-5所示）由列车电源线(DC110V)正端30420提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关2F30。

当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器2K04和紧急制动继电器2K10分别得电工作，司机可以操作升弓开关2S01来执行“升弓”指令，通过自动空气开关2F31、列车控制线21103，使升弓启动继电器2K31得电。

2K31控制各自单元车辆受电弓保持继电器2K33，2K33得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀2Y01得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。

司机可以通过使用降弓控制开关2S02来降弓，按下降弓控制开关2S02的常闭触点2l-22分断，先让2K31失电，同时2S02的常开触点13-14闭合，使降弓继电器2K32得电，通过常闭触点21-22和31-32使得2K33和2Y01失电，受电弓落弓，2K6由降弓自动空气2F32保护。

在紧急情况时，单只受电弓可以通过操作设在A车司机控制面板的紧急制动开关使受电弓降弓（双弓），当该开关被激活2K10继电器失电，其常开触点54-53和64-63直接分断2K33和2Y01。

要使受电弓能够升起来，升弓气压不能小于3bar。

当升弓气压小于3bar时，可以利用A车8号座位下的脚踏泵来提供足够的升弓气压。

当列车在“有电无气”状态下升弓时，可以先按下升弓按钮，使电磁阀2Y01得电，连接受电弓的气路被打开，然后踩脚踏泵升弓，这就是通常说的“有电无气”升弓方法。

受电弓的状态可以从按钮灯上判断。

当升弓按钮的绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起；当降弓按钮红灯亮时，表示所有受电弓都已降下；当升弓按钮的绿灯和降弓按钮红灯都不亮时，表示两个受电弓处于不同的状态（如升单弓）。