一种带柔性电刷的受电弓滑板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属轨道列车的受电弓装置技术领域，具体涉及一种带柔性电刷的受电弓滑板。
【背景技术】
[0002]受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，通过绝缘子安装在机车或动车的车顶上。当受电弓升起时，其滑板与接触网导线接触，从接触网导线上受流取电供牵引机车及其它电气设备使用。目前最流行的单臂受电弓由滑板、上框架、下臂杆、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成，其中滑板是受电弓最重要的部件之一，滑板与接触网导线构成了一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，其主要特点是滑板高速滑动，从接触网受取强电流。由于弓网系统复杂的力学与电学特性，导致滑板的工作环境非常恶劣，在运行过程中面临振荡、摩擦生热、电弧烧蚀等很多问题，最主要的就是滑板的磨耗失效，对于碳系滑板(包括纯碳板、浸金属碳板及碳纤维增强复合碳板等)，还存在掉块、折断、脱落的风险。滑板一旦失效，将严重危及行车安全，因此要求它的使用必须经济安全，既对接触网导线磨耗小，自身有足够的使用寿命，又不影响弓网关系。
[0003]为保证受电弓与接触网良好接触，在接触导线高度允许的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力(一般为70-90N)，当高速运动的受电弓滑过静止的接触网时，接触网受到受电弓滑板接触压力的影响，于是在受电弓和接触网之间产生动态的相互作用，引发弓网系统产生特定形态的振动。当振动达到一定程度时，可以造成受电弓滑板与接触导线的短暂脱离，形成离线，产生电弧和火花，直接影响受流，甚至会造成供电瞬时中断使列车丧失牵引力和制动力。而弓网之间接触力过大时，虽可降低离线率，但接触导线与受电弓滑板磨耗增大，使用寿命缩短。
[0004]滑板与接触线的磨耗除了机械摩擦损耗外，更主要的是电弧损耗，它是电弧在热、力作用下发生的严重的烧蚀行为，导致接触面的氧化、熔融、蒸发、喷溅等，造成接触线和受电弓滑板的凹凸不平，增大了弓网接触电阻，在接触表面发生局部高温甚至熔化金属而产生熔接点，如果机车在高速下行驶，熔接点瞬间脱落，使接触线和受电弓滑板损坏情况更加严重。侵蚀和磨耗必然影响弓网稳定受流，损坏接触导线和滑板，增加维修工作量，严重时则导致接触线断裂，造成机车运行事故。电弧的另外一个危害是，当弓网电弧产生时，牵引网和电力机车的电气传动系统通过电弧连接在一起，在接触网和受电弓之间的电弧上有压降，当电弧消失后，如果电力机车还处于离线状态，则导致电路中的电流发生突变，产生过电压，过电压在接触网上传播，会给整个牵引网的绝缘带来威胁；过电压沿着受电弓进入机车内部，可能对机车电气设备、电子器件等造成损坏，对电力机车的安全运行产生严重的影响。电弧的第三个危害是产生高频噪声，电弧产生时向周围发射高频噪声，对机车沿线的通讯信号和无线电信号造成很大的干扰，严重时会导致通讯间断和无线电信号失效等现象。高频噪声还对机车的控制信号有影响，是机车安全运行的隐患。
[0005]高速列车的运行实践表明，电力机车的速度越高，受电弓与接触导线分离的可能性就越大，弓网电弧越容易产生。随着我国高铁运行速度的不断提高，目前300-350km/h的列车已渐成主流，更高速度如500km/h左右的列车也已列入高铁发展规划中，如不能有效克服弓网电弧造成的危害，将直接制约我国高速铁路的发展。
[0006]导致电弧产生的因素很多，但最终都归结到滑板与接触网的接触电阻上面，而接触电阻过大及运行过程中的接触电阻大幅波动是目前受电弓刚性滑板受流取电方式所难以克服的缺陷。尽管研发人员长期以来采取了种种措施，譬如开发低电阻率滑板材料，如浸金属碳滑板、粉末冶金滑板，钛硅碳系高速列车受电弓滑板等，但由于滑板刚性表面与接触网接触面的导电斑点数量无法有效增加，因此仅通过改良滑板材质减少电弧的效果不很理想。可见，对于目前传统的受电弓滑板受流取电方式，欲彻底消除弓网系统的电弧现象是不现实的，只能通过改变弓网系统的振动特性、选取合适的接触压力、合理匹配材料、改进接触线生产工艺、提高接触网的施工质量等方法，尽量减少弓网系统的电弧。
[0007]针对传统受电弓刚性滑板与接触网摩擦受流取电方式所存在的缺陷，本发明设计了一种带柔性电刷的受电弓滑板，其原理是在受电弓刚性滑板基础上增加一块由导电纤维制成的柔性电刷，当受电弓向前滑行时，接触网的导线除与刚性滑板表面接触外，同时与柔性电刷上的导电纤维接触，导电纤维从接触线的底部、侧面均形成紧密接触，形成多方位的立体摩擦，达到受流取电的目的。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠、寿命长、较少产生电弧的受电弓滑板。
[0009]一种带柔性电刷的受电弓滑板，至少包含刚性导电面板、柔性电刷及底板三部分；所述的刚性导电面板可以夹在两块柔性电刷之间，也可以是一块柔性电刷夹在两块刚性导电面板中间;还可以是一块导电面板与一块柔性电刷相配。
[0010]所述的刚性导电面板可以是纯碳板、浸金属碳板或粉末冶金板，也可以是由碳纤维增强的复合碳板，用导电胶粘在底板上。
[0011]所述的柔性电刷是用导电纤维制成的电刷;导电纤维可以是碳纤维、石墨纤维、金属纤维或是它们按一定比例的混纺纤维。
[0012]进一步的，所述的金属纤维可以是不锈钢纤维、铜纤维、镍纤维中的任何一种或它们的组合。
[0013]进一步的，所述的导电纤维可以是其它镀金属的耐高温合成纤维如腈纶、维尼纶、锦纶、涤纶;镀的金属可以是银、铜、镍中的任意一种。
[0014]进一步的，所述的导电纤维掺杂一定比例的耐高温芳纶纤维。
[0015]进一步的，所述的柔性电刷中碳纤维比例为1-50%，石墨纤维比例1-50%，金属纤维的比例为5-90%，芳纶的比例为1 -20%。
[0016]进一步的，所述的电刷的导电纤维高度高于刚性导电面板，电刷的宽度5-100mm。
[0017]所述的电刷用导电胶粘在一定厚度的金属丝网上，而金属丝网用导电胶粘在底板上，丝网一般选用不锈钢、铜、镍或其它合金。
[0018]所述的底板是一长方形金属板，是支撑并固定柔性面滑板的，可由铜、不锈钢、铝及合金材料制成;底板有螺孔，用于跟弓头框架连接，也设有散热及排水孔。
[0019]本发明的有益效果在于:(1)滑板沿接触网导线摩擦滑动时，电刷与接触网实现良好的接触，减少了滑板与接触网之间的接触电阻，减少了因局部温度过高引发电热烧蚀的风险；(2)由于滑板的电刷与接触线接触紧密，形成数量庞大的导电斑点，所以受流工况远胜传统刚性滑板受电弓，弓网之间无须保持传统滑板那么高的接触压力，可大大改善弓网的振动性质，另外，即使发生冲击引起的振动，滑板的电刷也能随时维持与接触网的接触从而大大减少了电弧的发生，减少了弓网的电磨损；(3)因弓网之间无须保持传统滑板那么高的接触压力，因此相比传统受电弓，机械摩擦损耗大幅下降，必然显著延长受电弓与滑板的使用寿命，减少维修、更换成本。(4)该款滑板可适用于地铁、轻轨等低速电力机车，更能满足350公里以上的高速列车乃至超高速列车使用要求。
【附图说