带三轨位置检测功能及主动三轨融冰装置的受流器及列车

牟一楠 张代娇

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266100

前言

第三轨作为轨道交通系统的主要供电单元，其与车辆受流器的接触关系决定了车辆的受流性能，为了使车辆能够持续高效地从第三轨取电，必须保证第三轨表面的洁净平整。而北方高寒地区冬季多冰雪的特点使得采用三轨受流的轨道车辆易受环境影响，三轨表面堆积的冰雪使得受流器集电靴与三轨表面无法保持持续有效的接触，大大降低了车辆的受流性能。若车辆受流器自身具备融雪除雪功能，便可解决该问题，提高车辆的运行稳定性。基于此，设计了一种带融冰装置的受流器，不但可以自动检测第三轨上的积雪，还可以自动判断三轨的位置，主动进行融冰剂的喷洒，利用除雪犁清除三轨上的冰雪，提高受流器的受流性能。本文对该受流器进行了展开介绍。

方案介绍

受流器组成

无论轨道车辆的运行方向如何，该受流器均可以通过三轨上部进行受流取电，如图一所示，受流器由横梁组件、除雪犁组件、灭弧板组件，及集电靴组件构成。

图一 受流器组成

横梁组件为整体受流器提供了组装基础，且通过四颗安装螺栓固定于车辆走行部。

除雪犁组件用于刮除三轨表面的冰雪，其除雪刀片的高度可根据需要灵活调节，如图二所示，由调整弹簧，加强弹簧和平弹簧通过螺栓安装在受流器大梁上，除雪用的除雪犁组件通过导杆悬挂于平弹簧的两端，在平弹簧、除雪犁导杆和受流器大梁之间设置凸轮调整装置对除雪犁的高度进行调节。除雪犁的下端设置两对v型除雪刀片，刀片的弯曲方向对称，进而保证车辆在任一运行方向均可将积雪清除至远离车辆侧。除雪刀片的除雪接触压力由除雪犁自身的重量和调整弹簧的组合下压力构成。在正常运行状态下，通过逆时针旋转凸轮调整装置将平弹簧的两端顶起，从而将除雪犁带离三轨轨面。同样的，在冬季除雪工况下，通过顺时针旋转凸轮调整装置将平弹簧的两端放下，从而将除雪犁落下进行除雪。

图二 除雪犁组件构成

灭弧板组件可为受流器的高压部件和车辆走行部提供额外的绝缘防护，增加爬电距离，防止拉弧，避免走行部带电影响车辆运行安全。

集电靴组件作为与第三轨直接接触的部件，受流器的受流性能取决于其与三轨的接触关系，该集电靴集成了融冰剂喷洒装置，可在检测到三轨冰雪后通过车载控制系统触发融冰系统进行融冰剂的喷洒。同时，为了检测三轨表面是否有积雪，在受流器顶部集成了冰雪传感器，具体包括摄像机和温度传感器，用于拍摄三轨表面的状态与温度进行交叉对比判断三轨是否有积雪。冰雪传感器进一步与车辆控制阀连接，向控制阀发送感应信号，以使控制阀控制融冰液储存箱打开，并泵出融冰剂喷洒。

受流器布置在车辆两侧均有布置，为实现自动检测三轨位置，在受流器与三轨受流的电流输入端设置了电流传感器，分布于车辆两侧的受流器分别与车辆高压系统相连，根据两侧电流传感器的信号即可判断供电三轨的位置。进一步地，融冰装置根据该信号触发相应的控制阀控制融冰剂向供电轨侧进行喷洒。

结论

分析目前轨道车辆领域的除雪设备均为大型除雪车等大型工装设备或集成在车端的排障装置，未覆盖至三轨供电方面，结合高寒地区实际运营应用需求，本方案旨在为高寒降雪较多地区的三轨供电的城轨车辆提供一种基于受流器的三轨除雪装置。通过受流器上的除雪犁，将三轨上积累的冰雪进行刮除，同时对于较厚较为坚硬的冰雪，通过喷洒融冰剂的方式进行融化进而刮除。且集成了三轨位置检测和三轨冰雪检测装置，用以触发车辆控制阀控制在有冰雪的情况下，向供电轨喷洒融冰剂。本方案解决了运行在高寒地区的城轨车辆的三轨承积冰雪的问题，提高了城轨车辆的运行可靠性，提高了高寒地区的城轨车辆在冰雪天气的运营效率。