楊俊哲

(中國(guó)神華能源股份有限公司 神東煤炭分公司， 陜西 神木 719315)

0 引言

集電弓頭是有軌/無(wú)軌運(yùn)輸供電系統(tǒng)中的重要部件之一,它通過(guò)與接觸網(wǎng)滑動(dòng)接觸而受流，是電力運(yùn)輸車與供電系統(tǒng)的重要連接環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接影響到電力運(yùn)輸車的可靠性。

目前在有軌運(yùn)輸供電系統(tǒng)中，集電裝置采用受電弓的結(jié)構(gòu)形式，弓頭安裝在受電弓框架的頂端，直接與接觸網(wǎng)接觸，匯集電流[1]。在無(wú)軌運(yùn)輸供電系統(tǒng)中，集電裝置采用集電桿的結(jié)構(gòu)形式，桿頭(弓頭)安裝在集電桿頂端，桿頭又被稱為“靴頭”，外觀看似一個(gè)倒置的靴子，“靴子”底部是一個(gè)U型槽，里面安裝著石墨滑塊，接觸線在U型槽中與石墨滑塊直接接觸獲取電力。本文應(yīng)用的是一種適用于煤礦井下無(wú)軌架線車的新型集電裝置的集電弓頭。

1 概述

中國(guó)神華神東補(bǔ)連塔煤礦新建輔運(yùn)平硐全長(zhǎng)2 745 m，平均坡度5.5°，屬于連續(xù)長(zhǎng)距離坡度巷道。為了解決輔助運(yùn)輸使用傳統(tǒng)柴油機(jī)車引起的尾氣排放嚴(yán)重和下坡車輛制動(dòng)安全問(wèn)題，采用了電驅(qū)動(dòng)無(wú)軌架線車的方案，如圖1所示。巷道頂部架設(shè)新型三軌式剛性懸掛接觸網(wǎng)，電壓DC 1 500 V，車輛運(yùn)行動(dòng)力依靠車輛頂部集電裝置的集電弓頭從接觸網(wǎng)導(dǎo)流軌上取電。

1-三軌式剛性接觸網(wǎng)； 2-集電弓頭； 3-受電弓擺臂； 4-受電弓底座。

該礦用無(wú)軌架線車用集電裝置與地面無(wú)軌電車集電裝置的受電原理類似，均為集電弓頭托舉導(dǎo)流軌，平移滑行取電。集電弓頭作為無(wú)軌運(yùn)輸車輛與三軌式剛性接觸網(wǎng)的結(jié)合部分，是集電裝置的關(guān)鍵部件，決定車輛受流的穩(wěn)定性。由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)為剛性懸掛，車輛減震性能又很差，運(yùn)行過(guò)程中垂直振幅較大，對(duì)集電弓頭的舉升力補(bǔ)償提出了更高的要求[2]。

2 結(jié)構(gòu)形式及技術(shù)要求

2.1 集電弓頭結(jié)構(gòu)

新型三軌式剛性懸掛接觸網(wǎng)如圖2所示。懸掛底座一端為化學(xué)錨栓，嵌入巷道頂部混凝土中，承擔(dān)接觸網(wǎng)質(zhì)量。懸掛橫梁固定于懸掛底座上，懸掛定位座用以確定上、下行線接觸網(wǎng)位置，雙懸掛絕緣子固定于懸掛定位座之上，兩段分別懸掛正負(fù)極接觸網(wǎng)受流導(dǎo)軌。

1-懸掛底座； 2-懸掛橫梁； 3-懸掛定位座； 4-雙懸掛絕緣子； 5-受流導(dǎo)軌。

集電弓頭和三軌式剛性懸掛接觸網(wǎng)是配套的，結(jié)構(gòu)如圖3所示。大多數(shù)零件均通過(guò)螺栓連接，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝和維修。

受電弓弓頭主體主要由本體、彈簧軸、內(nèi)彈簧、上端蓋、下端蓋及配套連接零件組成。本體由絕緣樹(shù)脂材料模具整體成型，其放射型的結(jié)構(gòu)增大了弓頭的爬電距離。在本體兩端安裝了4組內(nèi)彈簧，其作用是快速消除軌道不平順引起的振動(dòng)，保證受電弓與導(dǎo)電軌持續(xù)接觸。

受電刷組合安裝內(nèi)彈簧，上端由受電刷和導(dǎo)電銅板構(gòu)成，其材質(zhì)為銅，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。受電刷通過(guò)與接觸網(wǎng)滑動(dòng)接觸，使集電弓頭受電，再通過(guò)編制軟銅排將電流引入車內(nèi)[3]。

導(dǎo)軌輪組合用螺栓連接在弓頭主體兩側(cè)的預(yù)留孔上，主要由導(dǎo)軌輪裝配體、輪支架、軸套、拉簧及配套連接零件組成。其主要用于集電裝置導(dǎo)向和接地。

中心軸彈簧組合安裝在弓頭主體的中心孔上，由中心軸彈簧、中心軸、軸套、上端蓋、軸承等組成。其不僅起到連接集電弓頭與受電弓抬升機(jī)構(gòu)的作用，還能消除線路不平順引起的振動(dòng)。

彎板組合安裝在弓頭主體前后兩端，它裝有接近開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)受電弓在工作狀態(tài)時(shí)是否接觸導(dǎo)電軌。弓頭后端的彎板組合用螺栓與接地刷組合相連接，其作用主要是實(shí)現(xiàn)集電裝置的接地功能。

2.2 技術(shù)要求

集電弓頭是弓網(wǎng)關(guān)系的重要連接部件，其性能的優(yōu)劣直接影響電力運(yùn)輸車的性能。集電弓頭的技術(shù)要求為：

1) 弓頭在工作狀態(tài)時(shí)，能持續(xù)的接觸導(dǎo)電軌，保證受流質(zhì)量。

2) 弓頭在接觸軌上滑行時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生火花；在通過(guò)分岔裝置時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)大火花[4]。

3) 為防止短路，弓頭主體應(yīng)有絕緣層或使用絕緣材料制成。

4) 碳刷壽命符合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需求。

5) 導(dǎo)軌輪能左右轉(zhuǎn)動(dòng)，保證集電弓頭始終平行于接觸軌，不發(fā)生脫軌事故。

3 檢修維護(hù)

礦用無(wú)軌架線車用集電裝置弓頭如圖4所示。

圖4 集電裝置弓頭

集電弓頭長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，碳刷磨耗增加，各緊固件產(chǎn)生松動(dòng)，影響車輛運(yùn)輸安全，需定時(shí)定期進(jìn)行檢修維護(hù)。檢查事項(xiàng)如下：

1) 每班檢查電刷磨損程度，適時(shí)更換。更換時(shí)電刷與底座間涂導(dǎo)電膏，螺紋間涂螺紋膠。

2) 每班檢查導(dǎo)向輪，要轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無(wú)阻滯。

3) 每班檢查接地線螺栓，如有松動(dòng)，加以緊固。

4) 每周檢查各部件連接情況，如有松動(dòng)，加以緊固；連接件損壞，予以更換。

5) 每月檢查弓頭預(yù)緊力，保證弓頭與接觸網(wǎng)壓力在80 N左右[5]。

4 應(yīng)用情況

新型的礦用無(wú)軌架線車用集電裝置弓頭研發(fā)試產(chǎn)后，從2017年3月底開(kāi)始在神華神東集團(tuán)的補(bǔ)連塔煤礦新建的2#輔運(yùn)平硐接觸網(wǎng)工程進(jìn)行了冷滑及熱滑試驗(yàn)，運(yùn)人車試驗(yàn)如圖5所示。在為期3個(gè)月的初次試驗(yàn)期間，集電弓頭對(duì)接觸軌的跟隨性良好，試驗(yàn)車輛受流穩(wěn)定，使用情況良好。

圖5 運(yùn)人車集電弓頭試驗(yàn)

5 結(jié)論

配套礦井DC 1 500 V三軌式剛性接觸網(wǎng)使用的無(wú)軌架線車集電裝置集電弓頭，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝，對(duì)接觸軌的跟隨性良好，掉線頻率低，受流質(zhì)量高，火花控制效果好。機(jī)械、電氣和絕緣性能均滿足DC 1 500 V供電系統(tǒng)及煤礦行業(yè)要求，能很好地適應(yīng)無(wú)軌架線膠輪車在煤礦輔運(yùn)巷道內(nèi)的運(yùn)行工況。