1 概述
储能式现代有轨电车,通过短时停站集取电流,采用超级电容储存能量,行驶过程不需外部供能,无接触网运行,与现有轨道交通相比,实现能量的高效利用和循环利用,具有绿色节能的双重优点。
储能式现代有轨电车使的受电器,安装在车辆顶部,正常情况下受电器保持升起,进入站内充电段,受电器通过与供电轨的相互作用自动调整姿态,保持在规定的接触压力,满足车辆的受流要求。受电器在车辆运行过程中,在弹簧力的作用下,保持常升作用。为使受电器具有可靠的接触力,文章介绍了受电器升降驱动力的一般计算方式,具有普遍的参考意义。
2 受电器说明
2.1 受电器总体说明
此受电器采用铰接的平行四边形结构,此平行四边形结构固定一条边垂直于车顶面,以此固定边端点为铰接点,在外界拉力的作用下,平行四边形一条边绕此铰接点转动,由于平行四边形相对边平行的性质,可以保证与固定边相对的边保持竖直状态上升,因此可以保证升降弓过程中,受电器弓头保持水平,如图1所示。受电器总体示意具体如图2所示。
受电器主要由支持绝缘子、底架组焊、下臂杆、受电头、升弓弹簧、导流线和电动降弓模块等装置组成。
2.2 升弓弹簧
升弓弹簧给受流器提供升弓动力,受流器组转完成后,升弓弹簧处于拉伸状态,因此提供给受流器一个收缩拉力,拉动受电弓下臂杆绕安装点转动,使受电弓升起,如图3所示。
(1)升弓弹簧力计算。
根据落弓状态(如图5所示),有力的平衡方程:
F12*L2*cos35°=(M1+F22+M2/2)*L1
即:F12=990+6.1F22=1710(2)
F11=F12-L2*K*sin35°(3)
根据上述三公式:
当F22=120N F21=120N时K=7.6N/mm
结论:升弓状态接触力为120N,落弓状态接触力为120N时,K=7.5N/mm
(2)升弓压力曲线。升弓状态弹簧拉力为:F11=1066N,落弓状态弹簧拉伸力F12=1604。
弓头接触力调节范围为△F21=40时:
弹簧调节范围为:△S=16mm,弹簧调节力为:△F21=2.5*△S。
弓头接触力为120N,向下压到落弓位时,弓头接触力为:
F13*L2*cosθ=(M1+F23+M2/2)*L1*cos(35-θ)°F13=965+K*L2*sinθ
2.3电动推杆降弓推力计算
电动推杆具体如图8所示,当司机室触动电动降弓按钮时,电动降弓模块中电机伸长,当电动推杆伸长时,下臂杆受迫逆时针转动,受电弓降下给出到位信号后停止,从而完成降弓动作。反之,电动推杆收缩,下臂杆在升弓弹簧的作用下升起,至感式位置传感器给出到位信号后停止,从而实现升弓动作,升降弓时间现设计为4s。
根据落弓状态(如图9所示),有力的平衡方程:
F12*L2*cos35°=(M1+F22+M2/2)*L1
当F22=160N时,F12=1815N
因此,电动推杆*小推力F12=1815N
3结语
文章对低地板储能有轨车的升弓弹簧力及弹簧刚度系数进行了计算,同时校核了降弓电动推杆的额定力,按照文章的计算方法,实际生产的弹簧经过产品试装,试验数据与计算数据吻合,证明了此计算方法的有效性。文章的计算方法,为此受电类产品升降驱动力计算提供了一条通用的方式,具有普遍的参考意义。