用于双流制轨道交通车辆的高压装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种用于双流制轨道交通车辆的高压装置。

背景技术

轨道列车在行驶过程中，需要通过高压装置不断的从接触网上获取电能，从而为列车的行驶提供能源。高压装置通常包括由受电弓、高压箱和高压电缆总成等结构，其中，受电弓是机车车辆从接触网汲取电流的电器设备，为列车牵引动力设备提供电源，它包括底架组装、升弓机构、绝缘子、下臂组装、上臂组装和弓头组装；绝缘子安装在底架组装的底部上；升弓机构安装在底架组装上，下臂组装连接在上臂组装和升弓机构之间，弓头组装安装在上臂组装远离下臂组装的端部上；升弓机构包括气囊和钢丝绳，下臂组装包括下臂，钢丝绳连接在下臂组装和气囊之间。升弓机构是整个受电弓的执行机构，其升弓以及保持升弓状态的动力均来自于此，在任何时候只要压缩空气通入气囊，气囊膨胀，气囊带动钢丝绳移动，钢丝绳带动下臂移动，下臂向上转动，下臂带动上臂组装向上移动，直至弓头组装接触到接触网线为止，由此实现了升弓组装的升起。

高压电缆总成包括高压电缆和高压终端，高压电缆总成安装在高压箱的箱壁上，用于连接受电弓和高压箱。

高压箱中用于盛装各种高压器件，对高压器件进行保护，避免各种高压器件暴露在外侧，从而保证电路的正常工作。

双流制轨道交通车辆是指车辆的受电弓能够在交流和直流两种接触网上自由切换，从而能够在直流或者交流的接触上自由取电。现有技术中的轨道交通车辆是从单一的交流或者直流接触网上取电，受电弓不能在直流或者交流的接触网之间进行切换而进行取电。因此，现目前的高压装置只能够适应于从单一的交流或者直流接触网上取电的情况，而在双流制的轨道交通车辆上，由于交流的接触网和直流的接触网的电压不同以及电流的流动不同，故现目前的高压装置无法适应双流制的电气需求，尤其是现目前的高压装置取电的安全性能无法得到保障。

发明内容

本发明意在提供用于双流制轨道交通车辆的高压装置，以保障高压装置在双流制的轨道交通车辆上的安全性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：用于双流制轨道交通车辆的高压装置，包括受电弓，受电弓包括底架组装、升弓机构、绝缘子、下臂组装、上臂组装和弓头组装；绝缘子安装在底架组装的底部上；升弓机构安装在底架组装上，下臂组装连接在上臂组装和升弓机构之间，弓头组装安装在上臂组装远离下臂组装的端部上；升弓机构包括气囊和钢丝绳，下臂组装包括下臂，钢丝绳连接在下臂组装和气囊之间；弓头组装最低工作高度为740mm，弓头组装最高升弓高度为2800mm。

本方案的原理及优点是：底架组装为整个受电弓的支撑结构，被刚性固定在绝缘子上。绝缘子位于底架组装和车顶之间，用于增加爬电距离及电气间隙，通过绝缘子实现了受电弓与车顶的电气隔离。下臂组装被连接至升弓机构上，是主要承力部件。上臂组装用于支撑弓头组装。本方案中升弓机构是整个受电弓的执行机构，其升弓以及保持升弓状态的动力均来自于此，在任何时候只要压缩空气通入气囊，气囊膨胀，气囊带动钢丝绳移动，钢丝绳带动下臂移动，下臂向上转动，下臂带动上臂组装向上移动，直至弓头组装接触到接触网线为止，由此实现了升弓组装的升起。

本方案中弓头组装最低工作高度为740mm，弓头组装最高升弓高度为2800mm，采用此参数范围，使得弓头组装能够与交流或者直流的接触网进行接触，从而使得受电弓能够在交流或者直流的接触网之间进行切换以能够进行取电。另外，弓头组件的高度控制在此范围内，弓头组件从接触网上取电比较稳定，不会因为高度过高而造成受电弓取电时重心不稳，也不会因为高度过低而使得高压接触网距离车顶较近，有利于保证列车行驶的安全。本方案将弓头组装的工作高度控制在此范围内，使得受电弓在移动过程中能够较为稳定的从直流或者交流的接触网上进行取电，从而实现了在双流制的工况下进行取电。

另外，本方案中受电弓是自主研发产品，相比现有的DSA系列受电弓，具有良好的可靠性与性价比，具有线路适应性高、结构简单、轻量化设计等优点。

优选的，作为一种改进，受电弓还包括下导杆，底架组装包括底架，上臂组装包括上臂，下导杆的一端连接至底架，另一端连接至上臂上。上臂用于与弓头连接，保证弓头的平稳性。下导杆是底架与上臂之间的连接杆件，在受电弓升弓和降弓中具有引导上臂就位的作用，使得上臂移动更加稳定。

优选的，作为一种改进，上臂为铝合金制成的空管。由此设置，上臂的结构强度较大，同时重量较小，比较轻，从而使得受电弓具有轻量化的优点。

优选的，作为一种改进，弓头组装包括弓头弹簧、滑板、弓角和ADD气路板，弓头的长度为1950±10mm。由此设置，滑板用于与接触网接触，弹簧能够缓冲滑板的振动，弓角的设置便于受电弓相对于接触网左右移动过程中能够于接触网正常接触，避免接触网移动到滑板的下方。由此，通过本方案使得弓头组装能够于接触网稳定的接触。弓头的长度为1950±10mm，弓头的长度控制在此大小，相比非双流制的轨道交通车辆上的弓头，弓头的长度变小，在能够满足双流制工况取电的情况下，能够使得受电弓的更加轻量化。

优选的，作为一种改进，还包括上导杆，上导杆连接在弓头上，绝缘子的高度大于320mm。由此设置，上导杆能够为弓头的升降起到导向的作用，这样保证了车辆在运动受流过程中的稳定性。由于采用双流制，双流制的电压、电流均与现有直流或者交流接触网不同，因此绝缘子的高度不能为常规设计，本方案中的绝缘子的高度大于320mm，使得车顶和底架之间的间隙距离得到保证，爬电距离及电气间隙得到保证，通过这个高度的绝缘子实现了受电弓与车顶的电气隔离，实现了在双流制的情况下取电的安全。

优选的，作为一种改进，还包括高压箱，高压箱包括箱体和箱盖，高压箱内装有真空断路器、交直流电压互感器和交直流转换开关，真空断路器和交直流电压互感器均横向放置。真空断路器，起到25kV交流的分断的功能，交直流电压互感器，起到监控网压的作用。将真空断路器和交直流转换开关集成到高压箱内，可以有效改善高压器件的工作环境，提高其稳定性。通过在高压箱内增设真空断路器和交直流电压互感器，使得高压装置能够在双流制的情况下进行工作。同时，真空断路器、交直流电压互感器和交直流转换开关均采用横向布置的方式，相比采用竖向布置，能够减少高压箱的高度，从而使得高压箱的尺寸和布置满足双流制的电气需求，保证高压装置的安全性。本方案的高压箱主要解决了双流制轨道交通车辆因空间不足导致的真空断路器等结构无法布置的技术难题，是具有开拓性的产品。

优选的，作为一种改进，还包括高压电缆总成，高压电缆总成包括高压电缆、刚性终端、哈夫夹、法兰、密封垫、密封圈、标签和密封帽；刚性终端的一端连接在法兰的一侧上，哈夫夹连接在法兰的另一侧上，高压电缆连接在哈夫夹上。由此，采用本方案的结构，保证在双流制工况下电气输入的稳定可靠性.。

优选的，作为一种改进，受电弓上设有气动控制组件，气动控制组件包括过滤器、电信号板式塞门、升弓电磁阀、电磁换向阀、第三压力开关、第一精密调压阀、第二精密调压阀、梭阀、节流阀和安全阀，过滤器、电信号板式塞门、升弓电磁阀、电磁换向阀、第三压力开关、梭阀、节流阀、安全阀和气囊依次连接，第一精密调压阀和第二精密调压阀并联在第三压力开关和梭阀之间。本方案通过气动控制组件控制受电弓的升降，其中第一精密调压阀和第二精密调压阀用于调节受电弓接触压力，输出压力恒定的压缩空气，用于调节升弓、降弓时间。如果精密调压阀出现故障，安全阀会起到保护气路的作用。

优选的，作为一种改进，受电弓上设有自动降弓组件，自动降弓组件包括快速降弓阀、ADD试验阀、ADD故障恢复阀、快速排气阀、第一压力开关、第二压力开关、测试口和集成阀板；滑板上设有气道，第一压力开关、第二压力开关和测试口依次连接，ADD故障恢复阀和快速排气阀连接在第二压力开关和测试口之间，ADD故障恢复阀设有受电弓B口和受电弓C口，受电弓C口上连接有ADD试验阀，滑板连接在受电弓C口和ADD试验阀之间；受电弓B口上连接有快速降弓阀，快速降弓阀和气囊连接。本方案中经过调压后的压缩空气进入到带有风道的碳滑板中，如果滑板出现空气泄漏，达到一定的压力差值后，快速降弓阀动作，升弓机构中的气体会从快速降弓阀中迅速排出，从而实现受电弓的自动下降，无需人工控制受电弓下降，便于后续的对滑板的维修更换。在正常的升弓条件下，第一压力开关有延时功能，第一压力开关可为机车升弓到位信号。如果滑板受到冲击泄露时，压差同时使得第二压力开关产生一个电信号传输给机车控制系统，机车会切断主断路器。同时切断升弓电磁阀，停止供气，这样可避免在下降的过程中电弧对网线和受电弓的损坏。

本方案中的快速降弓功能可通过受电弓底架上的ADD试验阀进行测试，测试完毕注意及时复位，否则受电弓无法正常工作。也可以通过快速排气阀得电进行测试，本电磁阀兼有联锁降弓的功能，也就是降弓时各执行机构的互锁，保证各机构执行在降弓动作时不会执行其他动作。

如果快速降弓阀和滑板间的气管断裂，自动降弓功能可以通过ADD故障恢复阀停止使用。

优选的，作为一种改进，下臂组装的材质和底架组装的材质均为碳钢。由此，下臂组装和底架组装的结构更加牢固，不容易损坏。

附图说明

图1为受电弓的立体图。

图2为气动控制组件的原理图。

图3为自动降弓组件的原理图。

图4为高压箱的结构示意图。

图5为高压电缆总成的结构示意图。

图6为图5中法兰顶部部位的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：高压电缆1、刚性终端2、哈夫夹3、法兰4、密封垫5、密封圈6、标签7、密封帽8、底架组装9、下臂组装10、上臂组装11、弓头组装12、弓头13、弓角14、绝缘子15、上导杆16、下导杆17、箱体18、箱盖19、液压杆20、真空断路器21、交直流电压互感器22、过滤器U06、电信号板式塞门U07、升弓电磁阀U08、电磁换向阀U09、第三压力开关U10、第一精密调压阀U11、第二精密调压阀U12、梭阀U13、节流阀U14、安全阀U15、气囊P01、快速降弓阀P02、ADD试验阀P03、滑板P04、ADD故障恢复阀U16、快速排气阀U17、第一压力开关U18、第二压力开关U19、测试口U20。

实施例基本如附图1-图6所示：用于双流制轨道交通车辆的高压装置，包括受电弓、高压箱和高压电缆总成。

结合图1所示，其中受电弓包括底架组装9、升弓机构、绝缘子15、下臂组装10、下导杆17、上臂组装11、上导杆16和弓头组装12；底架组装9包括底架，底架为方形的框架结构，绝缘子15通过螺栓的固定的方式竖向的安装在底架组装9的底部上，绝缘子15通过螺栓固定在车顶顶部上，绝缘子15的高度大于320mm；升弓机构安装在底架组装9上，具体的，升弓机构包括气囊和钢丝绳。下臂组装10包括下臂，下臂通过轴承的方式转动连接在底架上，钢丝绳连接在下臂组装10和气囊之间。上臂组装11包括上臂，上臂为铝合金制成的空管。上臂和下臂通过轴承转动连接，下导杆17的一端连接至底架，另一端连接至上臂上。弓头组装12安装在上臂组装11远离下臂组装10的端部上；本实施例中，弓头组装12具体包括弓头13、弓头弹簧、滑板、弓角14和ADD气路板。上导杆16连接在弓头13上。弓头13的长度为1950±10mm。弓头组装最低工作高度为740mm，弓头组装最高升弓高度为2800mm。本实施例中的下臂组装10的材质和底架组装9的材质均为碳钢。

结合图2所示，受电弓上设有气动控制组件，气动控制组件包括过滤器U06、电信号板式塞门U07、升弓电磁阀U08、电磁换向阀U09、第三压力开关U10、第一精密调压阀U11、第二精密调压阀U12、梭阀U13、节流阀U14和安全阀U15，过滤器U06、电信号板式塞门U07、升弓电磁阀U08、电磁换向阀U09、第三压力开关U10、梭阀U13、节流阀U14、安全阀U15和气囊P01依次连接，第一精密调压阀U11和第二精密调压阀U12并联在第三压力开关U10和梭阀U13之间。

结合图3所示，受电弓上设有自动降弓组件，自动降弓组件包括快速降弓阀P02、ADD试验阀P03、ADD故障恢复阀U16、快速排气阀U17、第一压力开关U18、第二压力开关U19、测试口U20和集成阀板；滑板P04上设有气道，第一压力开关U18、第二压力开关U19和测试口U20依次连接，ADD故障恢复阀U16和快速排气阀U17连接在第二压力开关U19和测试口U20之间，ADD故障恢复阀U16设有受电弓B口和受电弓C口，受电弓C口上连接有ADD试验阀P03，滑板P04连接在受电弓C口和ADD试验阀P03之间；受电弓B口上连接有快速降弓阀P02，快速降弓阀P02和气囊P01连接。

结合图4所示，高压箱包括箱体18和箱盖19，箱体18和箱盖19之间连接有液压杆20，从而便于箱盖19打开。高压箱内装有真空断路器21、交直流电压互感器22和直流转换开关。本实施例中将真空断路器21和交直流转换开关集成到高压箱内，可以有效改善高压器件的工作环境，提高其稳定性。真空断路器21、交直流电压互感器22和交直流转换开关均横向放置，而不是竖向设置，这样减少了箱体18的高度设置，有利于满足双流制工况的电气需求。

结合图5-图6所示，还包括高压电缆总成，高压电缆总成包括高压电缆1、刚性终端2、哈夫夹3(哈夫节)、法兰4、密封垫5、密封圈6、标签7、和密封帽8；刚性终端2的一端连接在法兰4的一侧上，哈夫夹3连接在法兰4的另一侧上，高压电缆1连接在哈夫夹3上。

具体实施过程如下：本方案中升弓机构是整个受电弓的执行机构，其升弓以及保持升弓状态的动力均来自于此。在调节时，通过气动控制组件控制向气囊中充气，气囊膨胀，气囊带动钢丝绳移动，钢丝绳带动下臂移动，下臂向上转动，下臂带动上臂向上移动，直至弓头组装12接触到接触网线为止，由此实现了升弓组装的升起。在正常的升弓条件下，第一压力开关U18有延时功能，第一压力开关U180可为机车升弓到位信号。

本实施例中的第一精密调压阀U11和第二精密调压阀U12用于调节受电弓接触压力，输出压力恒定的压缩空气，用于调节升弓、降弓时间。如果第一精密调压阀U11和第二精密调压阀U12出现故障，安全阀U15会起到保护气路的作用。

本实施例中的受电弓具有自动降弓的功能，具体的，经过调压后的压缩空气进入到带有风道的碳滑板P04中，如果滑板P04出现空气泄漏，达到一定的压力差值后，快速降弓阀P02动作，升弓机构中的气体会从快速降弓阀P02中迅速排出，从而实现受电弓的自动下降，无需人工控制受电弓下降，便于后续的对滑板P04的维修更换。如果滑板P04受到冲击泄露时，压差同时使得第三压力开关U10产生一个电信号传输给机车控制系统，机车会切断主断路器。同时切断升弓电磁阀U08，停止供气，这样可避免在下降的过程中电弧对网线和受电弓的损坏。

本实施例中的快速降弓功能可通过受电弓底架上的ADD试验阀P03进行测试，测试完毕注意及时复位，否则受电弓无法正常工作。也可以通过快速排气阀U17得电进行测试，本电磁阀兼有联锁降弓的功能。

如果快速降弓阀P02和滑板P04间的气管断裂，自动降弓功能可以通过ADD故障恢复阀U16停止使用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。