集電弓

用於接觸網供電的列車的集電機械設備
一款常見的「之」字形集電弓
日本新幹線700系列車上的單臂集電弓
使用菱形集電弓的布拉格電車
奧地利電車使用「之」字形的集電弓
日本新幹線500系列車使用的T形集電弓可以減低噪音,但由于高成本已弃用。

集电弓,亦稱受电弓,是一種讓電氣化鐵路車輛架空電纜取得電力的設備。

概要编辑

集電弓的英文術語源自縮放儀Pantograph),是一種用來放大、縮小或臨摹圖樣的複寫工具。集電弓的得名,則因為菱形集電弓的升降形狀從側面看好像是張開的而名。

集電弓的升降编辑

集電弓的上升需藉由壓縮空氣提供氣壓缸傳動原力,舊型一般是藉由升弓彈簧伸張後的回復力,並且由索具和凸輪補償力臂,保持工作範圍(高度)內的固定升力。 集電弓的下降則是藉由氣壓缸彈簧(降弓彈簧)回行,以控制下臂轉軸產生轉動力矩;使集電弓成折疊狀,同時使"升弓彈簧"保持在伸張的狀態。 新式則大都使用氣囊型,設計原則改以故障時能保持在降弓狀態,以避免刮弓和扯斷電車線。

集電弓的安裝是以"支持礙子"安裝在車頂,藉由滑動接觸使電力牽引的列車通電,電流經由車軸接地裝置以回流軌為路徑回到變電站,形成電氣閉合回路。

集電弓的種類编辑

雙臂式编辑

雙臂式集電弓乃最傳統的集電弓,亦可稱「菱」形集電弓,因其形狀為菱形。但現因保養成本較高,加上故障時有扯斷架空電纜的風險,自90年代尾起,絕大部份新出廠的鐵路車輛,已改用單臂式集電弓;亦有部分當時仍在服役中的鐵路車輛(例如新干线300系以及臺鐵EMU100型電聯車)從原有的雙臂式集電弓,改造為單臂式集電弓。

單臂式编辑

除了雙臂式,其後亦有單臂式的集電弓,亦可稱為「之」(Z)(ㄑ)字形的集電弓。此款集電弓的好處是比雙臂式集電弓噪音為低,故障時也較不易扯斷電車線,為目前較普遍的集電弓類型。而依據各鐵路車輛製造廠的設計方式不同,在集電弓的設計上會有些許差異(例如香港常用的英國Brecknell Willis製普速集電弓為全單臂設計;而中國常用的DSA/TSG系列集電弓,上部採剪式設計)。

子母式编辑

全稱叫雙層小開度型兩級Z形集電弓,它由上下兩部分組成,較一般的集電弓,它可以緩和集電弓與架空電纜之間相互力的作用,弓網接觸性能良好。法国国铁早期的TGV-PSE型動車組上就採用了法維萊製造的AMDE型子母弓。

垂直式编辑

除了上述三款集電弓,還有某些集電弓是垂直式設計,亦可稱成「T」字形(亦叫作翼形)集電弓,其低風阻的特性特別適合高速行駛,以減少行車時的噪音。所以此款集電弓主要用於高速鐵路車輛。但是由于成本较高,垂直式集電弓已经没有使用(日本新干线500系改造时由垂直式集電弓改为單臂式集電弓)。

 
翼型パンタグラフ(WPS204)
新幹線500系電車

石津式编辑

日本冈山电气轨道的第六代社长、石津龙辅於1951年发明,又称为「冈电式」、「冈轨式」。其升弓原理為利用重力帶動集電弓升起。此種集電弓不適合高速行駛,但是易於保養。岡山電氣軌道的電車除9200型外皆有配備。

集電弓滑板编辑

滑板為集電弓弓頭的一部分,直接與接觸線相接觸。按材料分可分為純金屬滑板,粉末冶金滑板,純碳滑板及浸金屬滑板

純金屬滑板编辑

鋼和銅是純金屬滑板兩種常用的材質。它們機械強度高,集流容量大,導電性能好,比較常用于站點多的列車上,但其無自潤滑能力且摩擦噪音較大。

粉末冶金滑板编辑

用金屬(鐵,銅)原料和非金屬粉末(碳,鉛,二硫化鉬等)輔助潤滑劑,相互混合後壓制成型,經高溫燒結後浸入潤滑油,最後機加工成型,其加工過程類似於陶瓷燒製,其製造出來集電弓表面硬度較高,不易出現斷裂和非均勻磨損。相較純金屬滑板而言,其自帶潤滑效果。

純碳滑板编辑

用一定比例的瀝青焦,石油焦,石墨粉,炭黑或硬碳相互混合,先壓制成型再放進高溫燒結爐焙燒,製品經過再加工方可上弓應用。純碳滑板雖然硬脆易斷,但因其有自潤滑能力和良好的減磨性而被廣泛利用。

浸金屬碳滑板编辑

該類滑板既集合了粉末冶金滑板的高機械強度和電阻小的特點,又集合了純碳滑板的自潤滑能力和對架空電纜磨損少的特點,從理論上講是滑板最理想的材質,但該類滑板抗沖劑能力不足,易出現掉塊。

其他编辑

集電弓的構造使它在張開時與高架電纜保持輕度的接觸。當列車停駛時,集電弓可以收下來。列車行走時集電弓在架空電纜造成的駐波可能會影響集電的能力,因此某些系統是禁止接連使用集電弓的。

集電弓是從較為簡單的集電桿發展出來的,無軌電車和一些有軌電車,仍然使用集電桿。

電氣化鐵路車輛另一種集電的方式是使用第三軌供電,此種方式多於用地下鐵路。

地鐵系統编辑

很多地下鐵路系統為了減少隧道的建造成本,會使用第三軌供電而不採用高架電纜,以降低隧道鑽掘的高度來節省建造成本。不過亦有使用高架電纜的地下鐵路(如港鐵),它們的架空電纜,一般也非常低矮,接近緊貼車頂,以減低隧道高度來節省建造成本,也因此全世界多数地鐵皆採直流供電,而不使用設備較複雜、車身和架空電纜淨空較高的交流供電(除港鐵系統中屬於前九鐵的路線外)。

参考文献编辑

外部链接编辑

  維基共享資源中与集電弓相關的分類

参见编辑