一种气囊式受电弓闭环控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于电力机车、动车组受电弓的控制技术，尤其涉及一种气囊式受电弓闭环控制装置。

背景技术：

受电弓是安装在电力机车或动车组上，通过与接触导线的滑动摩擦来获取电能供给车辆的高压电气设备。受电弓通过弓头碳滑板与接触网接触而完成高压受流，弓网间的可靠接触是保证电力机车、动车组高速运行时良好受流的基本条件。

当弓网间的接触力偏小时，接触电阻较大，消耗的能量较多，弓网接触面会产生较多的热能，易造成弓网接触面的烧损，更严重地，可能造成受电弓与接触网脱离，致使列车无法正常运行；当接触压力偏大时，受电弓使接触线局部抬升量过大造成局部弯曲，同时使接触线磨损增大，降低受电弓弓头滑板和接触网的使用寿命，严重时造成弓网事故。

由于列车运行速度的不断提升，现有受电弓开环阀板设定的固定初始静态接触力在空气动力等因素影响的情况下，并不能很好地保证受流质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气囊式受电弓闭环控制装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的气囊式受电弓闭环控制装置，包括空气滤清器、电控调压阀、消音器、换向电磁阀、升弓节流阀、降弓节流阀、安全阀、升弓气囊，其特征在于，还包括压力传感器、弓头气囊和控制单元；

所述弓头气囊连接在碳滑板与弓头支架之间，所述弓头气囊和升弓气囊分别与所述换向电磁阀连接，所述压力传感器连接在所述弓头气囊与所述换向电磁阀之间的气路上；

所述压力传感器、电控调压阀、换向电磁阀分别与所述控制单元信号连接；

所述控制单元接收压力传感器信号、电控调压阀反馈信号、列车运行速度信号、运行方向信号、网线高度信号和列车重连信息信号，在列车运行过程中，通过调取控制单元内部设定好的不同工况下弓网接触力调整参数作为目标值，来控制换向电磁阀气流通道的通断和电控调压阀开度，从而实现弓网接触力的闭环检测及调整。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的气囊式受电弓闭环控制装置，通过安装于碳滑板和弓头支架之间的弓头气囊中的气压数据反馈至控制单元，实现弓网接触力的闭环控制，提高了各种工况下弓网受流质量，保证动车组安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气囊式受电弓闭环控制装置原理示意图；

图2为本发明实施例受电弓结构示意图；

图中：

1-空气滤清器、2-电控调压阀、3-消音器、4-换向电磁阀、5-压力传感器、6-弓头气囊、7-升弓节流阀、8-降弓节流阀、9-安全阀、10-升弓气囊、11-控制单元、12-碳滑板、13-弓头支架、14-受电弓连杆、15-受电弓底架。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的气囊式受电弓闭环控制装置，其较佳的具体实施方式是：

包括空气滤清器、电控调压阀、消音器、换向电磁阀、升弓节流阀、降弓节流阀、安全阀、升弓气囊，还包括压力传感器、弓头气囊和控制单元；

所述弓头气囊连接在碳滑板与弓头支架之间，所述弓头气囊和升弓气囊分别与所述换向电磁阀连接，所述压力传感器连接在所述弓头气囊与所述换向电磁阀之间的气路上；

所述压力传感器、电控调压阀、换向电磁阀分别与所述控制单元信号连接；

所述控制单元接收压力传感器信号、电控调压阀反馈信号、列车运行速度信号、运行方向信号、网线高度信号和列车重连信息信号，在列车运行过程中，通过调取控制单元内部设定好的不同工况下弓网接触力调整参数作为目标值，来控制换向电磁阀气流通道的通断和电控调压阀开度，从而实现弓网接触力的闭环检测及调整。

所述换向电磁阀用于转换气源与弓头气囊或升弓气囊的连通：

当气源与弓头气囊连通时，控制单元控制电控调压阀以调整弓头气囊气压至设定值作为检测弓网接触力的基准；

当气源与升弓气囊连通时，控制单元控制电控调压阀以调整升弓气囊气压，以保证列车运行时的弓网接触力符合要求。

当受电弓启动升弓过程时，换向电磁阀将气源与弓头气囊连通，控制单元控制电控调压阀以调整弓头气囊至初始设定气压，作为检测弓网接触力的基准。

当受电弓弓头气囊气压设定完成后，压力传感器实时检测弓头气囊气压，并将其转换为电信号反馈给控制单元，作为调整升弓气囊气压的依据。

当受电弓弓头气囊气压设定完成后，换向电磁阀将气源与升弓气囊连通，控制单元将压力传感器反馈的气压值与弓头气囊初始设定气压值进行比较分析后，控制电控调压阀调整升弓气囊气压，以保证列车运行时的弓网接触力符合要求。

所述电控调压阀的排风口上设置有消音器，用于减小电控调压阀排气时所产生的噪音。

本发明的受电弓阀板采用闭环控制装置，能实时检测弓网接触力，并能够根据需要对受电弓高速运行时的弓网动态接触力进行调节，从而提高受流质量保证列车安全、可靠的运行。

本发明采用压力传感器5和弓头气囊6来检测受电弓与接触网之间的接触力，并且采用闭环控制对弓网接触力进行调整，弓网接触力的调整误差小、具有抑制干扰的能力，从而降低能源消耗，延长弓网使用寿命，改善受流性能，保障列车安全、可靠的运行。

具体实施例：

该受电弓控制装置采用弓头气囊6和压力传感器5来检测受电弓与接触网之间的接触力，并且采用闭环控制对弓网接触力进行调整。该控制装置具有弓网接触力的调整误差小、抑制干扰的能力强的优点，从而降低能源消耗、延长弓网使用寿命、改善受流性能，保障列车安全可靠的运行。

如图1、图2所示，该受电弓控制装置包括空气滤清器1、电控调压阀2、消音器3、换向电磁阀4、升弓节流阀7、降弓节流阀8、安全阀9、升弓气囊10，还包括：压力传感器5、弓头气囊6和控制单元11；

所述受电弓包括碳滑板12、弓头气囊6、弓头支架13、受电弓连杆14、升弓气囊10和受电弓底架15；所述碳滑板12通过弓头气囊6安装在弓头支架13上，用于直接与接触网连接；

具体连接方式如下：列车提供的压缩空气经空气滤清器1过滤、干燥处理后，输出给电控调压阀2；电控调压阀2在控制单元11控制下对所述压缩空气进行调压处理后，输出给换向电磁阀4的①口；所述换向电磁阀4的②口与压力传感器5相连，③口与节流阀7相连；压力传感器5与弓头气囊6相连；压缩空气从节流阀7流出后，依次通过降弓节流阀8、安全阀9后，进入升弓气囊10。

其中，所述的电控调压阀2的排风口设有消音器3。

具体地，上述组成受电弓控制装置的各部件的具体作用如下：

所述的空气滤清器1用于对来自机车的压缩空气进行过滤处理；

所述的电控调压阀2用于对所述压缩空气进行精密调压处理；

所述的电控调压阀2的消音器3用于降低电控调压阀2排出多余空气时所产生的噪音；

所述的换向电磁阀4用于转换气源与弓头气囊6或升弓气囊10的连通；气源与弓头气囊6连通时，控制单元11控制电控调压阀2以调整弓头气囊6至设定气压，作为检测弓网接触力的基准；气源与升弓气囊10连通时，控制单元11控制电控调压阀2以调整升弓气囊10气压，以保证列车运行时的弓网接触力符合要求；

所述的压力传感器5，用于实时检测弓头气囊6的气压，并将其转换为电信号传输给控制单元11；

所述的弓头气囊6，连接碳滑板12与弓头支架13，用于支撑碳滑板12并通过风管将弓头气囊6气压传给压力传感器5；

所述的升弓节流阀7用于调节压缩空气流入升弓气囊10的流速；

所述的降弓节流阀8用于调节气囊10中的压缩空气流出的流速；

所述的安全阀9用于在升弓气囊10气压超过设定最大值时，排出升弓气囊10中的压缩空气，以免对接触网造成损伤。

所述的升弓气囊10用于给受电弓升降弓及维持升弓状态提供驱动力；

所述的控制单元11用于接收压力传感器5信号、电控调压阀2的反馈信号、列车运行速度信号、运行方向信号、网线高度信号和列车重连信息信号，在列车运行过程中，通过调取控制单元内部设定好的不同工况下弓网接触力调整策略作为目标值，来控制换向电磁阀4气流通道的通断和电控调压阀2的开度，从而实现弓网接触力的闭环检测及调整。

进一步地，本受电弓控制装置的工作原理如下：

当受电弓启动升弓过程时，换向电磁阀4将电控调压阀2与弓头气囊6连通，控制单元11控制电控调压阀2输出气压以调整弓头气囊6的气压至初始设定值，以此作为检测弓网接触力的基准；

当受电弓弓头气囊6气压设定完成后，换向电磁阀4将电控调压阀2与升弓气囊10连通，压力传感器5实时检测弓头气囊6气压，并将其转换为电信号传输给控制单元11，作为弓网接触力调整的依据；压缩空气依次流经换向电磁阀4、升弓节流阀7、降弓节流阀8、安全阀9，最终进入升弓气囊10，在升弓气囊10的驱动下，受电弓升弓至接触网，开始受流工作。

在列车运行过程中，通过调取控制单元11内部设定好的不同工况下弓网接触力调整策略作为目标值，控制电控调压阀2调整升弓气囊10的气压，

弓头气囊气6压通过压力传感器5反馈给控制单元11，控制单元11将该反馈气压值与弓头气囊6初始设定气压值进行比较后，通过电控调压阀2对升弓气囊10的气压进行反馈调节，以保证列车运行时的弓网接触力符合要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。