一种高铁电气接触线的融冰装置的制作方法

本发明涉及电力机车接触线的融冰装置，尤其是涉及一种高铁电气接触线的融冰装置。

背景技术：

我国铁路建设经历了多年的高速发展，已建成了全世界最大的高速铁路网，运营里程数占世界总里程的51.1％，同时打造了世界一流的高速铁路产业，中国高铁技术世界领先、建设成本低、执行能力强、施工周期短，已是中国“走出去”的标杆企业。截至2015年末，中国铁路运营总里程和高速铁路运营里程分别达到12.1万公里和1.9万公里，预计2030年后铁路运营里程目标为20万公里。高铁的牵引机车是由安装在机车或动车车顶上受电弓的滑块与接触线的滑动摩擦接触将变电所的电能转移给牵引机车的。寒冷地区由于长时间的雨雪天气，使接触线被冻冰包裹，逐渐形成覆冰甚至滴溜，接触线上的覆冰对于机车来说危害是巨大的，不但影响铁路系统正常的运行，还会造成接触线因冰冻额外增加的重量，造成塔杆支柱的坍塌故障。在2011年7月13京沪高铁出现至少有7辆列车，因结冰造成接触线故障中途停车，在我国北方地区尤为严重。

高铁机车速度快，运行车次频率高，接触线离地高，又是高压供电(25KV非接触安全距离为20CM)，去除接触线覆冰，雨雪、雾霾具有一难度，覆冰不除就满足不了电力机车高速运行的取流要求。现有的除冰方法虽然能去除覆冰，但是除冰效果不理想。特别是寒冷地区的冻雨、冰雪天气，往往前边刚处理好，后边又结冰，接触线的覆冰严重影响了电力机车的运行取流。

中国专利文献(公告日：2010年9月1日，公告号：CN201566513U)公开了一种电气化铁路接触网交流融冰系统，包括覆冰数据处理及控制模块、双极负荷隔离开关、交流融冰限流装置，交流融冰限流装置包括融冰电阻箱、融冰电容器箱、风冷或水冷装置、控制保护装置；交流融冰限流装置设置在分区所内，下行接触网与综合接地箱连接，且之间设置有接地隔离开关，上、下行接触网通过供电臂末端分区所的双极负荷隔离开关串联成融冰回路。

上述技术方案依靠焦耳热融化解决了附着在接触线表面的覆冰问题。但是这种技术方案需要停电分段处理，耗时长，能耗多。

中国专利文献(公告日：2-015年4月29日，公告号：CN204296473U)公开了一种受电弓滑板，包括上表面设置有定位槽的导电托架，所述定位槽内设置有与导电托架电连接的导电滑板，所述导电滑板的前端设置有用于刮除接触网上冰霜的刮冰器件，所述刮冰器件靠近接触网的表面与所述导电滑板靠近接触网的表面处于同一高度平面，使得刮冰器件可以很好的与接触网上的冰霜接触，同时也不会妨碍导电滑板进行取电，使得刮冰功能和取电功能集成为一体，列车在刮冰时不影响取电；同时，利用刮冰器件的机械特性来刮除冰霜。

上述技术方案解决了电力列车在寒冷天气下取电难的问题，但是这种技术方案利用刮冰器件的机械特性刮除冰霜效果差，清除不彻底，容易损坏接触线。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决雨雪天气动车接触线被覆冰包裹，造成受电弓与接触线的非良好接触，影响电力机车的正常取流，为了去除接触线覆冰而采用一种能使接触线的覆冰迅速融化的装置。本装置可以设置在专用维修除冰机车上，也可以安装在现有的正在运行的机车上。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种高铁电气接触线的融冰装置，包括机车上设有支撑绝缘子，支撑绝缘子上固定设有绝缘装置，绝缘装置上设有弹簧装置，弹簧装置支撑融冰装置，所述的融冰装置上设有喷火装置、点火器、喷火嘴、后挡风装置、照明灯、前挡风装置、摄像头、弧形滑板、吊弦、承力索，所述的机车内设有第一容器、第二容器、第一阀门、第二阀门，设有的受电弓与受电弓滑板设置在远离融冰装置一端的机车上。所述的受电弓滑板与接触线滑动连接，确保机车正常取电运行。融冰装置上设有的点火器、照明灯及摄像头的电连接线均与机车头内的电源连接并且由操控盘控制。设置照明灯及摄像头的目的是为了驾驶室内能够清楚的观察接触线上覆冰的融化状况。把融冰装置设置在机车车头上并且远离受电弓的目的是为了使融冰装置上的喷火装置更好的向接触线及覆冰喷火加热，受电弓设在远离融冰装置的位置能使覆冰在得到喷火加热后受电弓滑板与喷火装置有距离间隔，具有时差，能使覆冰充分的融化并脱落。喷火装置喷火加热覆冰的同时也向接触线加热，受热的接触线的余热会使部分残留的覆冰脱落，动车前行到达加热处理后的某一位置时，受电弓滑板与接触线之间应该是良好接触，能够正常取电的。所述的融冰装置上设有的喷火装置至少不低于一个，所述的融冰装置上设有的点火器至少不低于一个，所述的点火器与喷火装置配合使用，所述的喷火装置的燃烧由点火器点燃。所述的点火器通过电源线与车头内的点火开关电连接并且由点火开关控制。所述的喷火装置通过管道与第一阀门、第一容器连接。所述的喷火装置通过管道与第二阀门、第二容器连接，所述的第一阀门与第二阀门并列向喷火装置供气，是通过调节控制阀门的气体出量来控制喷火嘴喷射火焰大小的。所述的喷火嘴设置在喷火装置的前端。所述的容器内的气体至少具有一种，这样设置是为了提高喷火嘴出口混合气体的温度。在融冰装置上设有多个喷火装置的目的是使U型融冰装置内具有足够的温度以及来自不同方向的喷火，满足融冰装置U型凹槽包围内的覆冰融化。所述的融冰装置为一U型凹槽状，其U型凹槽设有开口，所述的开口能够包围动车组上方的接触线。融冰装置上的U型凹槽开口端向上是为了更好的半包围动车组上方的接触线，所述的接触线穿过U型凹槽。所述的融冰装置为一中空腔体，所述的融冰装置的空腔体内固定设置有加热装置，所述的加热装置为玻璃管电加热丝，加热装置内加热丝的两端分别为加热丝正极和加热丝负极，所述的加热丝正极和加热丝负极分别与动车组机车头内的电源电连接并且由操控盘控制。所述的融冰装置前端高，后端低。所述的融冰装置的底边与动车水平方向的夹角为8度。所述的前挡风装置[23]的设置在U型凹槽的前端，后挡风装置[14]设置在U型凹槽的后端。所述的融冰装置后端的后挡风装置的底端与U型凹槽的底弧口之间设有溢流口。所述的融冰装置前端的前挡风装置与水平方向的夹角为25度。所述的融冰装置后端的后挡风装置与前挡风装置的上端面均设有弧形滑板，所述的后挡风装置和前挡风装置用绝缘材料制成，为绝缘体。所述的弧形滑板与接触线接触，所述的弧形滑板与受电弓滑板所用材料相同，是用于辅助支撑融冰装置的。所述的弹簧装置牢固支撑融冰装置，使融冰装置能够缓解动车在前行中遇到接触线覆冰的阻力，所述的弹簧装置也可以缓解动车在高速前行中来自两支柱之间接触线下垂的弧度。用于支撑融冰装置的也可以是气囊装置或者受电弓装置或者液压装置或者其它缓解上下压力的装置，目的都是为了改善融冰装置喷火嘴与接触线上覆冰的距离，进一步改善融冰的条件。所述的融冰装置所用材料为轻质耐高温材料。所述的融冰装置所用材料为金属耐高温材料。所述的融冰装置前挡风装置的倾斜角度与动车组机车头的倾斜角度相同，目的是为了减小动车前进时的阻力。

作为优选，所述的融冰装置上设有的喷火装置至少不低于一个，所述的融冰装置上设有的点火器至少不低于一个，所述的点火器与喷火装置组合使用，这样设置是为了使融冰装置内具有较高的温度，延长接触线在某一点加热的时间，这样动车组前进时融冰装置所经过的接触线上的覆冰完全融化脱落。所述的喷火装置的燃烧是由点火器点燃的，所述的点火器是通过电连接线与操控盘上的电源连接并由设置在操控盘上的点火开关控制，这样的设置实现了驾驶室内操作控制融冰装置。所述的喷火装置为可调节喷火嘴方向，可调节喷火嘴与接触线距离远近的装置。所述的喷火装置通过管道与第一阀门、第一容器连接，所述的喷火装置通过管道与第二阀门、第二容器连接，所述的第一阀门与第二阀门并列向喷火装置供气。通过控制第一阀门与第二阀门的出气量来调节喷火嘴喷射火焰的大小。所述的喷火嘴设置在喷火装置的前端。所述的容器内的气体至少具有一种以上，通过具有一种以上的气体融合达到调节温度的目的。混合气体燃烧喷射火焰的温度范围一般为2000度，乙炔-氧气的温度可达到3300度。这样的设置可使融冰装置内具有较高的温度，使接触线上的覆冰快速融化，满足电力机车高速运行取流的要求。

作为优选，所述的融冰装置为一U型凹槽状，其U型凹槽开口朝向接触线，所述的开口能够半包围动车组上方的接触线，所述接触线穿过U型凹槽开口端上侧，离喷火嘴的距离适中，使得接触线在喷火嘴喷出火焰的燃烧范围内。所述的融冰装置也可以设为除U型凹槽状以外的其它形状，目的都是为了固定喷火装置使接触线能够加热去除覆冰。

作为优选，所述的融冰装置为一中空腔体，所述的融冰装置空腔体内固定设置有加热装置，所述的加热装置为玻璃管电加热丝，所述的玻璃管加热丝两端分别为加热丝正极和加热丝负极，所述的加热丝正极和加热丝负极均与动车组机车头内的电源连接并且受操控盘控制。融冰装置的腔体内设置加热丝目的是为了使接触线上的覆冰脱离接触线后，部分未来急融化的块状覆冰跌落到融冰装置凹槽的底口内还会造成二次结冰，使用加热装置加热以后这部分覆冰完全融化，最后由溢流口流出。

作为优选，所述的融冰装置前端高，后端低，以及融冰装置的底边与动车水平方向的夹角为8度。目的都是为了使加热融化后的覆冰变成水后，快速由后端的溢流口流走。

作为优选，所述的融冰装置后端的后挡风装置的底端与U型凹槽的底面弧口之间设有溢流口，设置溢流口的目的是使U型凹槽内融化的水流走。所述的融冰装置前端的前挡风装置与水平方向的夹角为10-55度，一般为25度，这样设置目的是减小动车运行时的阻力。后挡风装置和前挡风装置设为绝缘体的目的是当弧形滑板与接触线接触时，弧形滑板为带电体，具有高压电，使用绝缘体可以避免弧形滑板上的电荷向融冰装置传导。

作为优选，所述的融冰装置所用的材料为轻质耐高温材料。这样设置目的是为了减轻机车总体重量。

作为优选，所述的融冰装置所用材料为金属耐高温材料。设置为金属耐高温材料的目的是金属材料耐用并且具有一定的强度和硬度，当加热装置加热后，U型凹槽的底面是有热度的，能使冰块融化。

作为优选，所述的融冰装置前端的前挡风装置的倾斜角度与动车组机车头的倾斜角度相同，目的是为了减小动车前进时的气流阻力。

该融冰装置速度快，效率高，动车组在不停电的状态下，即可实现边除冰边运行，使驾驶员在驾驶室内操控即可实现安全除冰，省时、省力。也可以将该融冰装置安装在专用的除冰维修养护列车上。

本发明的有益效果是：该一种高铁电气接触线的融冰装置，操作简单、方便，速度快，效率高，省时省力，安全可靠，对去除接触线上的覆冰、雨雪、雾霾具有良好的效果，充分满足了电力机车高速运行的取流要求。

附图说明

图1是本发明高铁电气接触线融冰装置的整体结构示意图；

图2是本发明高铁电气接触线融冰装置的局部放大示意图；

图3是本发明高铁电气接触线融冰装置的俯视图；

图4是本发明高铁电气接触线融冰装置的侧视图；

图5是本发明高铁电气接触线融冰装置的与水平线夹角的示意图；

图中：1、机车，2、绝缘装置，3、融冰装置，4、受电弓，5、接触线，6、储气容器，7、第一阀门，8、管道，9、喷火装置，10、点火器，11、导线，12、支撑绝缘子，13、弹簧装置，14、后挡风板，15、受电弓滑板，16、加热装置，17、溢流口，18、加热丝正极，19、加热丝负极，20、加热丝，21、第二阀门，22、照明灯，23、前挡风板，24、喷火嘴，25、摄像头、26、操控盘，27、点火开关，28、第二容器，29、弧形滑板，30、吊弦，31、承力索。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1所示的实施例中，机车1上设有支撑绝缘子12，支撑绝缘子12上固定设有绝缘装置2，绝缘装置2上设有弹簧装置13，弹簧装置13支撑融冰装置3。融冰装置3上设有喷火装置9和点火器10、后挡风装置14、照明灯22、前挡风装置23、喷火嘴24、摄像头25。机车1内设有第一容器6、第二容器28、第一阀门7、第二阀门21。受电弓4设置在远离融冰装置3一侧的机车1上，受电弓4上设置的受电弓滑板15与接触线5滑动连接，满足了电力机车高速运行取流的要求。融冰装置3设置在机车车头上的目的是融冰装置3上的喷火装置9向接触线覆冰喷火加热，使覆冰迅速融化。把受电弓4设置在远离融冰装置3的位置是使接触线的覆冰在喷火加热后具有时间差，使覆冰充分融化并脱落，覆冰去除后受电弓滑板15即可正常滑行。融冰装置3上设有的喷火装置9至少不低于一个，融冰装置3上设有的点火器10至少不低于一个，点火器10与喷火装置9配合使用。喷火装置9的燃烧由点火器10点燃，点火器10通过电源线11与车头内的操控盘26电连接并且由设置在操控盘26上的点火开关27控制。喷火装置9通过管道8与第一阀门7、第一容器6连接，喷火装置9通过管道8与第二阀门21、第二容器28连接。第一阀门7与第二阀门21并列向喷火装置9供气，通过控制阀门的气体出量来调节喷火嘴24喷射火焰的大小。喷火嘴24设置在喷火装置9的前端。容器内的气体一般为2种气体混合使用，乙炔-氧气最为合适。融冰装置3上设有多个喷火装置9的目的是使U型融冰装置3内具有足够的温度以及不同方向的喷火。目前，电气化铁道接触网使用的接触线，基本采用铜、铜银合金、高强度铜银合金、铜锡合金、铜镁合金、高强度铜镁合金，他们的耐火温度较高，即使采用乙炔-氧气混合气加热，接触线也不会受到损伤，当接触线覆冰完全融化后，满足取流要求，电力机车高速运行通过。在图4中，融冰装置3为U型凹槽状，其U型凹槽开口是向上的，开口能够包围动车组上方的接触线。融冰装置3上设有的点火器10、照明灯22及摄像头25的连接线均与动车组机车头内的电源连接并且由操控盘26控制，融冰装置3上的U型凹槽开口端向上的目的是为了更好的半包围动车组上方的接触线，使接触线穿过U型凹槽。

在图2、图3、图5，所示的实施例中，融冰装置3为一中空腔体，融冰装置3空腔体内固定设有加热装置16，加热装置16为玻璃管电加热丝20，加热丝20两端分别为加热丝正极18和加热丝负极19，加热丝正极18和加热丝负极19均与动车组机车头内的电源连接并且受操控盘控制。融冰装置3前端高，后端低，融冰装置3的底边与动车水平方向的夹角一般在1-45度之间，正常为8度，目的是使液体快速流走，同时尽可能的减少动车前行阻力。融冰装置3后端的后挡风装置14的底端与U型凹槽的底弧口之间置有溢流口17。融冰装置3前端的前挡风装置23与水平方向的夹角为25度。融冰装置3后端的后挡风装置14和前端的前挡风装置23上端面均设有圆弧形滑板块，设置圆弧形滑板块的目的是当动车高速前行时能使接触线在圆弧形滑板块的中间位置滑动，能更好的控制喷火嘴24与接触线的距离及方向，前挡风装置23上的圆弧形滑板块29与接触线5接触。圆弧形滑板块29是用于辅助支撑融冰装置3的。所述的后挡风装置14和前挡风装置23均为绝缘体。圆弧形滑板块29是不于融冰装置3接触的，目的是为了接触线的电荷不向融冰装置3传导。

弹簧装置13牢固支撑融冰装置3，使弹簧装置13能够缓解接触线5在动车前行中覆冰的阻力，弹簧装置13也可以缓解来自两支柱之间接触线5的下垂弧度，动车速度越快接触线的下垂弧度越凸显。支撑融冰装置3也可以是除弹簧装置13以外的任何能用于缓解上下方向阻力的装置。融冰装置3所用材料为金属轻质耐高温材料。融冰装置3前挡风装置23的倾斜角度与动车组机车头的倾斜角度相同，目的是为了减小动车前进时的气动阻力。动车高速行驶中制约速度的是空气，当列车以每小时200公里行驶的时，空气阻力占总阻力的70％；当列车以每小时200公里行驶的时，气动阻力超过了总阻力的92％，如果跑到500公里以上，95％以上都是气动阻力。

具体操作时，受电弓4上的受电弓滑板15与接触线5滑动连接，机车1从接触线取得电流，机车前行。

当雨雪、雾霾、接触线上具有覆冰时，机车1内的驾驶员先打开操控盘26上的照明灯22及摄像头25，方便观察覆冰状态。再打开第一阀门7、第二阀门21并列向喷火装置9提供混合气体，然后打开点火开关27点燃喷火嘴24，通过喷火嘴24燃烧并喷火向接触线，使接触线上的覆冰受热且迅速融化，再通过调节第一阀门7、第二阀门21的出气量，来控制喷火嘴24喷射火焰的大小及温度。接触线上的覆冰受到喷火嘴24喷射的火焰外，还受到来自喷火嘴24内喷射气体的冲击，使还未完全融化的覆冰提前脱离接触线5并且脱落到融冰装置3的U型凹槽的底部。这些提前脱离接触线的覆冰块，寒冷天气及机车在高速行驶过程中容易造成二次结冰，为防止二次结冰在融冰装置3空腔体内设置了加热装置16。通过加热装置16加热后的覆冰完全融化后，顺着融冰装置3的U型凹槽后端的溢流口17流出。

一般把融冰装置3设置在机车车头上，把受电弓4设置在车尾上，目的是喷火装置9把接触线喷火加热后，覆冰有充分融化并脱落的过程，车头和车尾间距越大，时差越长，覆冰融化越充分，越能满足电力机车高速运行的取流要求。融化接触线上的覆冰与喷火温度的高低、加热时间的长短及动车的运行速度有关。

该融冰装置速度快，效率高，能够快速去除接触线上的覆冰，达到快速抢修的目的，使受电弓滑板15能够正常取电，使动车组能够正常运行。

该一种高铁电气接触线融冰装置，解决了动车接触线在不停电的状态下，驾驶室内即可完成的维修除冰工作，省时省力。如把融冰装置的喷火装置改装设置在机车上用于道路除雪、除冰上均可得到良好的效果。

本领域的专业技术人员受该装置的启发，在此基础上进行的结构改变均在本专利的保护范围之内。