本实用新型涉及高速列车领域，具体而言，涉及一种自调节受电弓系统及高速电气化列车。
背景技术：
现代高速电气化列车都是靠受电弓/接触网系统来获取电能，从而满足列车对动力能源的需求，而电能的获取方式是靠受电弓上的碳受电弓滑板与接触网上的接触线在一定的接触压力范围内动态摩擦接触获得的。需要注意的是，列车在运行时，受电弓与接触线之间必须保持一定范围的接触压力，从而使列车稳定顺利的受流。当接触压力过小时，受电弓上的碳受电弓滑板与接触线之间的离线频率将增加，产生离线电弧的次数也将随之增多，电弧烧蚀对受电弓滑板与接触线的磨耗也将加剧。
目前高速电气化列车所使用的气囊式受电弓以及弹簧式受电弓，要想调节受电弓与接触网间的接触压力，均需在列车停车且接触网断电情况下进行。气囊式受电弓与接触线之间的接触压力都是在检修维护时一次调定，当列车运行一段时间后，随着受电弓上的受电弓滑板与接触线之间不断摩擦损耗，使得受电弓与接触线之间的接触压力将随之减小，从而导致弓网离线现象发生。如需要再次调节弓网系统之间的接触压力，就要手动调节调压阀，并且检修员还要爬上车顶用拉力计测试接触压力，这种调压方式不仅无法及时解决在列车运行时电弓受电弓滑板与接触线之间的电弧烧蚀问题，而且整个过程费时费力，检修员爬上车顶还存在一定的安全隐患。
因此，需要一种能在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压，且便捷安全的方法。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种自调节受电弓系统，其能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压，减小弓网系统的离线频率，提高使用寿命；而且减少了人力物力耗费，也排除了检修员登上车顶时的不安全因素。
本实用新型的另一目的在于提供一种高速电气化列车，其能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压。
本实用新型的实施例是这样实现的：
一种自调节受电弓系统，其包括底架、下臂杆、上臂杆和闭环控制系统，下臂杆的一端与底架铰接，下臂杆的另一端与上臂杆的一端铰接，上臂杆的另一端安装有受电弓滑板，底架安装有气囊，气囊可顶住下臂杆向上运动，受电弓滑板的顶面或气囊内设置有压力传感器，压力传感器和气囊均与闭环控制系统连接。
在本实用新型较佳的实施例中，上述受电弓滑板固定连接有固定板，压力传感器固定插设于固定板，且压力传感器的探测头露出受电弓滑板的顶面。
在本实用新型较佳的实施例中，上述压力传感器通过双层屏蔽导线先与信号放大滤波器连接，再与压力大小逻辑判断装置连接，最后与闭环控制系统连接，闭环控制系统与调压阀连接，调压阀与气囊连接，形成环路。
在本实用新型较佳的实施例中，上述底架的下方设置有安装底座，安装底座和底架之间设置有绝缘子。
在本实用新型较佳的实施例中，上述底架与下臂杆之间设置有阻尼器。
在本实用新型较佳的实施例中，上述上臂杆的顶端安装有两个平行的受电弓滑板，且两个受电弓滑板的同端连接有弓角。
在本实用新型较佳的实施例中，上述下臂杆的顶端与两根上臂杆组成的梯形结构铰接，梯形结构的对角线设置有交叉紧绷的钢丝绳，梯形结构与下臂杆的铰接处与梯形结构的另一端之间设置有平衡杆。
在本实用新型较佳的实施例中，上述上臂杆和底架之间设置有拉杆。
一种高速电气化列车，其包括列车主体和上述的自调节受电弓系统，自调节受电弓系统安装于列车主体顶部。
在本实用新型较佳的实施例中，上述压力传感器与列车主体的驾驶室显示器连接。
本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例的自调节受电弓系统包括底架、下臂杆、上臂杆和闭环控制系统，下臂杆的一端与底架铰接，下臂杆的另一端与上臂杆的一端铰接，上臂杆的另一端安装有受电弓滑板，底架安装有气囊，气囊可顶住下臂杆向上运动，受电弓滑板的顶面或气囊内设置有压力传感器，压力传感器和气囊均与闭环控制系统连接，自调节受电弓系统，其能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压，减小弓网系统的离线频率，提高使用寿命；而且减少了人力物力耗费，也排除了检修员登上车顶时的不安全因素。本实用新型实施例的高速电气化列车包括列车主体和上述的自调节受电弓系统，自调节受电弓系统安装于列车主体顶部。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型第一实施例提供的一种自调节受电弓系统的结构示意图；
图2为图1中压力传感器部分的结构示意图；
图3为本实用新型第一实施例的接触压力反馈部分的结构示意图；
图4为本实用新型第二实施例提供的高速电气化列车的接触压力反馈自调节流程循环示意图。
图标：100-自调节受电弓系统；111-底架；112-底座；113-绝缘子；114-阻尼器；121-下臂杆；122-上臂杆；123-钢丝绳；124-平衡杆；125-拉杆；131-受电弓滑板；132-弓角；140-气囊；150-压力传感器；151-探测头；152-固定板；153-橡胶圈；161-双层屏蔽导线；162-信号放大滤波器；163-压力大小逻辑判断装置；164-闭环控制系统；165-调压阀；166-驾驶室显示器。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
第一实施例
请参照图1所示，本实施例提供一种自调节受电弓系统100，其包括底架111、下臂杆121、上臂杆122和闭环控制系统164，下臂杆121的一端与底架111铰接，下臂杆121的另一端与上臂杆122的一端铰接，上臂杆122的另一端安装有受电弓滑板131，受电弓滑板131的顶面设置有压力传感器150，底架111安装有气囊140，具体是下臂杆121靠近底座112的一端下方设置气囊140，气囊140的顶端抵住下臂杆121，气囊140可顶住下臂杆121向上运动，压力传感器150和气囊140均与闭环控制系统164连接。
本实施例中，上臂杆122和下臂杆121均采用铝制无缝钢管制成，起支撑和电流传导作用，受电弓滑板131一般用浸金属碳或纯碳制成。上臂杆122和下臂杆121将受电弓滑板131支撑起来并与接触线接触，接触线的电能可通过受电弓滑板131、上臂杆122和下臂杆121传导至列车，从而通过受电弓滑板131与接触线的摩擦接触来为列车获取电能。压力传感器150用于测量受电弓滑板131与接触网之间的接触压力，并传给闭环控制系统164，闭环控制系统164根据接触压力控制气囊140的充气或放气，从而使下臂杆121和上臂杆122带动受电弓滑板131上升或下降，直至使受电弓滑板131和接触网之间的接触压力保持在一定范围内。在其他实施例中，压力传感器150用于测试气囊140里面，并通过控制气囊140里的气压来达到间接反馈控制接触压力的目的。该自调节受电弓系统100能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板131与接触线之间的接触电压，减小弓网系统的离线频率，提高使用寿命；而且减少了人力物力耗费，也排除了检修员登上车顶时的不安全因素。
参见图1和图3所示，压力传感器150通过双层屏蔽导线161先与信号放大滤波器162连接，再与压力大小逻辑判断装置163连接，最后与闭环控制系统164连接，闭环控制系统164与调压阀165连接，调压阀165与气囊140连接，形成环路。压力传感器150探测的接触压力经双层屏蔽导线161传送到信号放大滤波器162经过放大、滤波，再经过压力大小逻辑判断装置163判断该接触压力值是否在调定范围内，如在调定范围内，整个受电弓系统不做任何动作，继续保持原状，接触压力保持不变；如测得的接触压力超出调定范围(接触压力过大或过小)，闭环控制系统164开始运行，使调压阀165自动调节气囊140的气压，让接触线与受电弓滑板131之间的接触压力达到调定范围。
本实施例中，底架111为框架结构，底架111的下方设置有安装底座112，用于将自调节受电弓系统100安装在列车顶部，具体是在底架111下设置三个关于下臂杆121对称的底座112，使整个系统容易保持平衡。安装底座112和底架111之间设置有绝缘子113，绝缘子113采用陶瓷材料制成，从而断绝接触线的电流通过自调节受电弓系统100向列车的车厢传导。
本实施例中，底架111与下臂杆121之间设置有阻尼器114，在列车运行过程中，受电弓滑板131、上臂杆122和下臂杆121组成的受电弓会发生振动，阻尼器114用于吸能减振，防止因振动过大导致变形或受电弓滑板131与接触线之间的接触失效。
本实施例中，下臂杆121的顶端与两根上臂杆122组成的梯形结构铰接，梯形结构关于下臂杆121对称，梯形结构的对角线设置有交叉紧绷的钢丝绳123，梯形结构与下臂杆121的铰接处与梯形结构的另一端之间连接有平衡杆124，具体是分别在每根上臂杆122下方设置一根平衡杆124，用于微调受电弓滑板131角度。上臂杆122和底架111之间设置有拉杆125，具体是梯形结构靠近下臂杆121的一端与底架111之间设置拉杆125，拉杆125可以在气囊140升弓时，使上臂杆122抬升。具体是向气囊140增压时，气囊140顶住下臂杆121上升，下臂杆121绕着与底架111的铰接处向上转动，同时在拉杆125对梯形结构端部的拉力作用下，梯形结构绕着与下臂杆121的铰接处向上转动，并在平衡杆124的作用下保持平衡，从而带动受电弓滑板131抬升，反之亦然。
本实施例中，上臂杆122的顶端，具体是在梯形结构远离下臂杆121的一端安装有两个平行的受电弓滑板131，每根受电弓滑板131的方向与下臂杆121垂直，且两个受电弓滑板131的同端连接有弓角132。弓角132采用绝缘塑料制成，保证受电弓经过接触网线岔、锚段关节等部件时平滑过渡。
参见图1和图2所示，压力传感器150通过固定板152安装于受电弓滑板131上，固定板152采用铝合金板制成，用于固定压力传感器150。具体是受电弓滑板131固定连接有固定板152，安装板上开设有固定孔，在固定孔设置螺钉，通过螺钉与受电弓滑板131连接固定，压力传感器150固定插设于固定板152，且压力传感器150的探测头151露出受电弓滑板131的顶面，受电弓滑板131与接触线的摩擦接触时，探测头151探测接触压力。压力传感器150与固定板152之间设置有橡胶圈153，富有弹性的橡胶圈153将压力传感器150安装在固定板152中，并使压力传感器150处于绝缘状态。本实施例是每个受电弓滑板131的侧边连接有一个固定板152，每个固定板152上安装有两个沿受电弓滑板131的长度方向排列的压力传感器150。在其他实施例中，可以直接在滑板里面安装压力传感器150来测量接触压力，这样就省去了安装板，节省了材料。
第二实施例
请参照图1和图4所示，本实施例提供一种高速电气化列车，其包括列车主体和第一实施例的自调节受电弓系统100，自调节受电弓系统100安装于列车主体顶部。压力传感器150与列车主体的驾驶室显示器166连接。列车驾驶室内有显示接触压力大小的驾驶室显示器166，驾驶员可随时观察弓网接触压力，对接触压力的观察提供了方便。
在列车正常运行时，通过压力传感器150探测受电弓滑板131与接触线之间的接触压力，再经双层屏蔽导线161传送到信号放大滤波器162，一个分支将接触压力传送到驾驶室显示器166，以方便随时观察弓网接触压力，另一分支再经过压力大小逻辑判断装置163，判断接触压力值是否在调定范围内，如在调定范围内，整个受电弓系统不做任何动作，受电弓继续保持原状，接触压力保持不变；如测得的接触压力超出调定范围(在接触压力过大或过小)，闭环控制系统164开始运行，使调压阀165自动调节气囊140的气压，使受电弓自动升降(微升弓或微降弓)，让接触线与受电弓滑板131间的接触压力达到调定范围。自调节受电弓系统100在列车正常运行时，使受电弓可以根据弓网间的接触压力来自动调节受电弓的升降。
高速电气化列车采用该自调节受电弓系统100后，在列车高速运行时，系统可自动根据弓网接触压力反馈来调节弓网间的接触压力，使接触压力始终保持在设定范围内，无需停车和让接触网断电，使列车的运营效率得到了极大的提升，减少了列车的休整时间，列车的运营量得到更大发挥，减小了弓网系统间的离线频率，使电弧烧蚀对材料磨耗的影响降到最低，提高弓网配副材料的使用寿命。在调节弓网系统间的接触压力时，检修人员不用再登上列车车顶测试接触压力，接触压力只需在车厢仪表盘上设置即可，系统会自动把接触压力调节在设定范围内，从此检修员不必再爬上车顶测试接触压力，给接触压力的测试调整提供了方便，节省了人力物力，排除了检修员登上车顶时的不安全因素。
综上所述，本实用新型的自调节受电弓系统能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压，减小弓网系统的离线频率，提高使用寿命；而且减少了人力物力耗费，也排除了检修员登上车顶时的不安全因素。本实用新型的高速电气化列车能够在列车运行时自动调节电弓受电弓滑板与接触线之间的接触电压。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。