一种有轨电车受电器驱动力设计

冯 叶，陈明国，李 军

（中车株洲电力机车有限公司电气分公司，湖南 株洲 412001）

一种有轨电车受电器驱动力设计

冯 叶，陈明国，李 军

（中车株洲电力机车有限公司电气分公司，湖南 株洲 412001）

目前有轨电车应用逐渐增多，按有轨电车受流的需求，需设计一种运行时保持常升状态的受电器，文章介绍了此类受电器升降动作驱动力的计算方式，具有普遍的参考意义。

受电器；驱动力；计算

1 概述

储能式现代有轨电车，通过短时停站集取电流，采用超级电容储存能量，行驶过程不需外部供能，无接触网运行，与现有轨道交通相比，实现能量的高效利用和循环利用，具有绿色节能的双重优点。

储能式现代有轨电车使的受电器，安装在车辆顶部，正常情况下受电器保持升起，进入站内充电段，受电器通过与供电轨的相互作用自动调整姿态，保持在规定的接触压力，满足车辆的受流要求。受电器在车辆运行过程中，在弹簧力的作用下，保持常升作用。为使受电器具有可靠的接触力，文章介绍了受电器升降驱动力的一般计算方式，具有普遍的参考意义。

2 受电器说明

2.1 受电器总体说明

此受电器采用铰接的平行四边形结构，此平行四边形结构固定一条边垂直于车顶面，以此固定边端点为铰接点，在外界拉力的作用下，平行四边形一条边绕此铰接点转动，由于平行四边形相对边平行的性质，可以保证与固定边相对的边保持竖直状态上升，因此可以保证升降弓过程中，受电器弓头保持水平，如图1所示。受电器总体示意具体如图2所示。

图1 升降弓原理

图2 TSS14受电器总体示意

受电器主要由支持绝缘子、底架组焊、下臂杆、受电头、升弓弹簧、导流线和电动降弓模块等装置组成。

2.2 升弓弹簧

升弓弹簧给受流器提供升弓动力，受流器组转完成后，升弓弹簧处于拉伸状态，因此提供给受流器一个收缩拉力，拉动受电弓下臂杆绕安装点转动，使受电弓升起，如图3所示。

图3 升弓弹簧示意

（1）升弓弹簧力计算。

部件 重量 部件 重量弓头、顶管 13kg 下臂杆、拉杆 6.5kg距离 数值 距离 数值下臂杆长度 650mm 弹簧铰接点长度 130mm

根据升弓状态（如图4所示），有力的平衡方程：

F11*L2=（M1+F21+M2/2）*L1*cos35°

图5 落弓状态

根据落弓状态（如图5所示），有力的平衡方程：

根据上述三公式：

当F22=120N F21=120N时

K=7.6N/mm

结论：升弓状态接触力为120N，落弓状态接触力为120N时，K=7.5N/mm

（2）升弓压力曲线。升弓状态弹簧拉力为：F11=1066N，落弓状态弹簧拉伸力F12=1604。

弓头接触力调节范围为△F21=40时：

弹簧调节范围为：△S=16mm，弹簧调节力为：△F21=2.5*△S。

弓头接触力为120N，向下压到落弓位时，弓头接触力为：

F13*L2*cosθ=（M1+F23+M2/2）*L1*cos（35-θ）°

F13=965+K*L2*sinθ

图6 弓头下压受力

图7 升弓接触力曲线

表1 升弓接触力数值

2.3 电动推杆降弓推力计算

电动推杆具体如图8所示，当司机室触动电动降弓按钮时，电动降弓模块中电机伸长，当电动推杆伸长时，下臂杆受迫逆时针转动，受电弓降下给出到位信号后停止，从而完成降弓动作。反之，电动推杆收缩，下臂杆在升弓弹簧的作用下升起，至感式位置传感器给出到位信号后停止，从而实现升弓动作，升降弓时间现设计为4s。

图8 电动推杆

图9 落弓状态

根据落弓状态（如图9所示），有力的平衡方程：

F12*L2*cos35°=（M1+F22+M2/2）*L1

当F22=160N时，F12=1815N

因此，电动推杆最小推力F12=1815N

3 结语

文章对低地板储能有轨车的升弓弹簧力及弹簧刚度系数进行了计算，同时校核了降弓电动推杆的额定力，按照文章的计算方法，实际生产的弹簧经过产品试装，试验数据与计算数据吻合，证明了此计算方法的有效性。文章的计算方法，为此受电类产品升降驱动力计算提供了一条通用的方式，具有普遍的参考意义。

Driving Force Design of Electric Appliance for a Tram

FENG Ye，CHEN M ing-guo，LI Jun
（Electrical Branchin of Zhongche Zhuzhou Electric Locomotive Co.，LTD.，Zhuzhou，Hunan 412001，China）

Atpresent，the tram applicationsare gradually increasing.According to its demand，itneeds to design a electric appliance to keep rising state.The paper introduces such calculation of lifting action electrical driving force，with the significance of universal reference.

electric appliance；driving force；calculation

U482.1

A

2095-980X（2016）11-0047-02

2016-09-10

冯叶（1985-），男，陕西宝鸡人，大学本科，工程师，主要研究方向：机车车辆高压电器。