电力机车受电弓控制策略研究

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电力机车受电弓控制策略研究

何鹏飞|中国铁路北京局集团有限公司唐山机务段

摘要：本文对受电弓的作用及分类进

行了阐述，并以典型的SS4G型电力机车以及HXD3型电力机车作为研究对象，对受电弓的控制电路以及相应的控制策略进行了研究，对于电力机车受电弓的运行来说，受电弓的升弓质量直接影响到了机车的运行质量，如果升弓过程出现了问题的话，就很有可能造成机车故障，因此，通过对受电弓的控制回路以及相关的控制策略进行分析，可以有效的对电力机车受电弓的升弓条件进行优化，在最大程度上保障电力机车的运行质量。

关键词：电力机车；受电弓；控制策略；研究

1961年，我国建成并通车了第一条电气化铁路，这标志着我国迈入了铁路电气化牵引时代，随着近几十年的发展建设，我国的电气化铁路的运行质量已经有了明显的提升。相对于传统的内燃机车来说，电力机车的功率较大，并且速度更快，运行过程更加安静，并且由于电力机车是靠电力驱使，基本可以达到零污染。也正是因为电力机车具有这些特点，使得我国对电气化牵引工作的重视程度越来越高。1.1 1 受电弓的作用及分类

作用

电力机车的主要动能就是电能，在电力机车的运行过程中，国家电网中的电能会通过牵引变电之后经过接触网供给到电力机车中，以此来使电力机车运行起来。在电力机车运行时，使受电弓处于升弓状态，在升弓之后，受电弓就会将接触网上的电流引导到电力机车中，之后这些电流就会被引导至电力机车内部的一些处理设备，在处理完成之后这些电能就会变成电力机车的动能来推动电力机车开始运作。对于电力机车的运行来说，如果受电弓的工作状态较差的话，电力机车的正常运行也会受到严重的影响。目前，电力机车受电弓中存在的主要问题就是由于受电弓是安装在电力机车的车顶上，并且长期暴露在外界环境中，所以很多空气中的杂质都会附着到受电弓上，对受电弓造成腐蚀，进而对受电弓的正常运行造成影响。此外，由于电力机车在运行过程中会产生震动，并且电力机车的输电线路也不够平顺，所以导致受电弓的工作环境较为恶劣，各种由于受电弓故障而引发的电力机车事故发生率大幅度增高。

1.2 分类

受电弓是电力机车从接触网获取电能的电气设备，受电弓主要就是通过绝缘子安装在电力机车的车顶，在20世纪中期，由于我国的电力机车行业刚刚起步，所以

导致我国的电力机车行业初期发展较为缓慢。在我国电力机车的发展时期，由于我国当时并不具备自主研发电力机车的能力和相应的技术，所以先后对苏联以及法国的双臂受电弓和单臂受电弓进行仿制，目前，我国电力机车中的主流受电弓就是单臂受电弓。

1.2.1 双臂受电弓

双臂受电弓的形状为菱形，因此双臂受电弓也被人们称为菱形受电弓，正如双臂受电弓的名字一样，双臂受电弓由两根受电导线组成。但是由于在电力机车的实际运行过程中双臂受电弓的维修成本较高，并且一旦双臂受电弓发生故障的话，就很有可能对造成触电网损坏，进而引发更大的事故，因此，在目前的电力机车运行过程中，出于安全性的考虑，大部分电力机车都采用的是单臂受电弓。

1.2.2 单臂受电弓

由于单臂受电弓的外形比较曲折，所以人们也将单臂受电弓称为之字形受电弓。由于单臂受电弓相对于双臂受电弓来说具有更高的安全性，所以在电力机车中单臂受电弓得到了较为广泛的应用。目前，我国电力机车中使用的单臂受电弓主要有两种，分别为弹簧式受电弓和气囊式受电弓。

受电弓是一种有效的将机械和电气结2 受电弓控制策略

合到一起的装置，受电弓升弓的动力主要是依靠对空气进行压缩而形成的推力，而降弓则是将压缩空气迅速排出，通过降弓弹簧使受电弓降落。在受电弓升起之后，接触网中的高压交流电就会沿着受电弓进入到电力机车的顶部，这个时候如果受电弓中的主断路器处于闭合状态的话，那么这些高压电流就会进入到电力机车的内部。为了避免高压电在进入到电力机车中之后对机车中的工作人员以及相应的电气设备造成损坏，相关的设计人员在受电弓的升弓控制电路中设置了一些相应的防护措施，对电力机车的正常运行和工作人员的生命安全做出了保障。在电力机车中，使用的受电弓型号种类较多，虽然这些受电弓的种类不同，但是受电弓的升弓动作原理都是一样的，这些受电弓运行状况的主要区别就是在于相关控制策略的不同。为了电力机车受电弓的控制策略进行研究，本文选取了SS4G型和HXD3型电力机车中受电弓的控制电路作为研究对象，展开了相应的研究。

2.1 SS4G型电力机车受电弓控制策略分析

在SS4G型电力机车中，受电弓的升

弓控制策略需要从气路和电路两方方面进行分析。

2.1.1 气路方面

因为电力机车的受电弓升弓主要是依靠对空气进行压缩来获取动力的，所以如果想要使受电弓进行升弓就需要具备足够的空气压力来为升弓提供动力。因此，如果想要保障受电弓正常升起，气路方面就需要满足相应的升弓条件，使287YV的电空阀阀门保持开启，保持非操纵高压室的室门保持联锁，避免因为受电弓的升弓压力不足而导致受电弓无法正常升起，进而对电力机车的正常运行造成影响。

2.1.2 电路方面

保持电钥匙闭合，当电力机车的车顶门处于封闭状态时，电控阀就会得到电力。当电控阀受电之后，相关的工作人员就需要按下相应的升弓操作按钮，这个时候受电弓就会正常升起，如果受电弓未升起或升起过程中遇到了故障的话，相关的工作人员就需要及时对受电弓进行断电检修，避免发生更大型的事故。

2.2 HXD3型电力机车受电弓控制策略分析

2.2.1 气路方面

在HXD3型电力机车受电弓进行升弓时，如果升弓的风压达不到500千帕的话，就会导致受电弓无法正常升起，接触网中的电流也就无法正常的进入到电力机车的内部，所以相关的设计人员在进行电力机车的设计工作时，为了保障受电弓能够正常的升起，在电力机车中设置了辅助压缩机，如果总风缸的风压达不到受电弓的升弓要求的话，辅助压缩机就会开始自动泵风，帮助受电弓升起。

2.2.2 电路方面

如果想要保障受电弓正常升弓，电路就需要使开关SB41或SB42处于闭合状态，并且在受电弓进行升弓时必须要保证隔离开关3 结语

QS1（QS2）处于正常闭合状态。综上所述，通过对SS4G型和HXD3型电力机车受电弓的控制电路进行分析，可以明显看出，这两种电力机车都是通过对风路进行控制来达到控制受电弓升起的目的的，如果受电弓无法正常进行升弓的话，相关的工作人员还需要对电路和风路进行检查。

参考文献

[1]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[2]李希宁,谢朝辉.KZ4A型交流传动电力机车[J].电力机车与城轨车辆,2005,28(2):17-19.

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