高铁动车动力原理

方便快捷的高铁现在已经成为我们长途旅行的第一选择,大家有没有注意过,高铁的车顶上总是有一根“大辫子”,这究竟是干什么用的呢?要想弄明白这根大辫子的秘密,我们首先要弄明白高速列车是依靠什么动力来行驶的。

高铁动车动力原理(高铁动车组的动力靠什么输送)(1)

高铁动车组的动力来源

高铁动车组所需的能源是由供电系统来提供的,它由牵引变电所和接触网两个部分所组成。铁路沿线有许多牵引变电所,它们负责将从国家电网送来的110千伏高压电转换成27.5千伏,输送到电力机车或动车组接触网上。动车组接触网是由许许多多的金属导线组成的,铁路线有多长,接触网就有多长。高铁列车车顶上的那根“大辫子” 是从接触网上取电的一个受电装置。

“大辫子”的学名叫做受电弓,通过受电弓与接触网导线之间的接触而将电流引导到机车上,从而牵引列车运行。受电弓与架空接触网合称受电弓-接触网系统,简称弓网系统。电力机车一般安装两台受电弓,正常运行时一般只升后弓,前弓备用。每台受电弓上两个滑板。受电弓的制作要求特别高,因为受电弓与输电导线之间是一种弹性接触,一旦发生接触不良或脱开,就会使列车的牵引电动机的功率降低或干脆失去电流,从而造成列车减速甚至停车。高铁列车车头上和动车车顶上都装有受电弓,这种受电弓可以自动升降,升起时与供电导线接触,降下时与供电导线脱开并平卧在车顶上。

受电弓与接触线如何紧密接触

在高铁运行过程中,总希望受电弓与接触线能够始终保持紧密接触。从原理上来说,弓**系最好的情况莫过于让电流从接触网可靠稳定的”漏”到受电弓上,所以受电弓升起的时候”电弓与电网的接触位置发生漏电”的担心是不必要的。而应该避免的是受电弓和机车连接的支撑绝缘子漏电,一般是由于绝缘子污浊导致,俗称车顶”放炮”,会影响机车的正常运用。

受电弓是靠一定的抬升力让滑板与接触线保持接触的。列车高速运行时受电弓的滑板就像一个小小的飞机机翼似的,受气流的作用也会产生一个动态的抬升力,抬升力随列车运行速度升高而增大。在列车运行时,接触线在受电弓抬升力的作用下发生上下振动,振动波向前传播,这就给受电弓和接触线保持良好的接触带来了困难。受电弓前进的速度和接触线波动的传播速度越接近,受电弓和接触线就越容易失去接触。

动车受电弓

  受电弓与接触线脱离失去接触的现象称作”离线”.离线是绝对不受欢迎的。由于高速列车的受电弓从接触线获取的电流值很大,离线时产生的电弧(就像我们在家中拔出电线插头时会产生电火花一样)会加快受电弓滑板和接触线的磨耗,引起电磁干扰,同时还伴随着噪声污染。离线发生的次数越多,时间越长,表明受流质量越差。

受电弓滑板国产化率提升

受电弓滑板是高铁机车的关键部件。现在市场上使用的滑板主要有四种:纯金属滑板、粉末冶金滑板、纯碳滑板和浸金属滑板。其中纯碳滑板由于其耐磨性、高导电性、耐腐蚀性和耐高温性等特点而成为高铁等时速超过200公里以上的列车的专用滑板。

我国一直致力于力推受电弓核心零部件的国产化。上市公司大同新成新材料股份有限公司材2015年8月定向增发募资7300万元用于建设“年产20万条高铁受电弓碳滑板项目”。目前已具备年产10万条的生产能力。其中350km/h高铁受电弓样品已经通过国家铁路产品质量监督检验中心的检测,各项指标都已经检测合格达到国家“铁标”要求,已可生产合格的受电弓纯碳滑板来代替进口,此举改变了之前纯碳滑板完全依赖进口的局面。

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