火车受电弓工作原理详解：从结构到控制系统的完整解析

火车受电弓工作原理详解：从结构到控制系统的完整解析

受电弓是电力机车从接触网获取电能的关键设备，其工作原理和分类对于理解铁路电力机车的运行机制至关重要。本文将详细介绍受电弓的作用、不同类型的特点以及单臂式受电弓的具体工作原理。

受电弓的作用

受电弓是安装在电力机车车顶的特殊电气设备，其主要功能是从接触网引入高压电能（电压高达25000V），供机车运行使用。它相当于一个外部能量采集器，是连接电网和电力机车的重要桥梁。

受电弓分类

受电弓主要分为四大类：双臂式、单臂式、垂直式和石津式。

• 双臂式受电弓：也称“菱”形受电弓，因其形状为菱形而得名。虽然结构传统，但由于保养成本较高且故障时有扯断接触网的风险，部分新出厂的铁路车辆已改用单臂弓。

• 单臂式受电弓：亦可称为“之”（Z）字形集电弓。相比双臂式受电弓，单臂式噪音更低，故障时不易扯断接触网，因此更为普遍。不同制造商在设计上会有所差异。

单臂式受电弓示意图

• 垂直式受电弓：也称“T”字形或翼形受电弓，具有低风阻特性，特别适合高速行驶以减少噪音。主要用于高速铁路车辆，但由于成本较高，现已较少使用。

• 石津式受电弓：由日本发明，不在国内使用，本文不作赘述。

受电弓工作原理

目前广泛使用的受电弓为单臂式受电弓，其升降方式主要有弹簧升降和气囊升降两种。其中，气囊升降方式更为常见。

以TSG-15B型受电弓为例，其工作原理如下：

升弓过程

压缩空气进入气囊，气囊膨胀抬升，通过蝴蝶座和钢丝绳拉拽下臂杆。受电弓在钢丝绳的作用下，随着气囊膨胀的大小而先快后慢地升弓。下臂杆、上框架、拉杆和底架构成一个四杆机构，使上框架升起，弓头做近似垂直运动。

降弓过程

气囊内的压缩空气排出，气囊收缩，受电弓靠自重迅速降弓，整个降弓过程先快后慢。

控制系统

控制压缩空气的部件称为升弓气阀板。升弓时，扳动升弓按钮，升弓电磁阀得电，压缩空气通过升弓气阀板进入受电弓气囊。降弓时，扳动降弓按钮，电磁阀失电，切断压缩空气，气囊升弓装置排风。这样，从控制到实施单元，形成了一整条受电弓升、降的回路。