电力机车的受电弓自动降弓保护装置及电力机车的制作方法

1.本实用新型涉及电力车辆技术领域，尤其是涉及一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置及电力机车。


背景技术：

2.电力机车在运行过程中，安装在车顶的受电弓会从接触网上获取运转电力机车所需的电能，因而受电弓的受流状况会直接决定电力机车的运行状况。
3.电力机车在高速行驶过程中，受电弓会受到不同形式的载荷，当受电弓的滑板断裂或磨损到达极限时，受电弓与接触网间的接触压力达不到要求，受电弓与接触网间存在间隙，但此时车辆负载尚未切除，受电弓与接触网间会产生高热电弧，进而对接触网造成损坏。为了减少对接触网造成的损坏，应尽快切断电流回路并使受电弓脱离接触网。但现有的受电弓降弓装置结构复杂，降弓动作的响应时间长，且在降弓时不能在受电弓脱离接触网前有效切断电流回路。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置及电力机车，以缓解现有受电弓降弓装置结构复杂、降弓动作的响应时间长、且在降弓时不能在受电弓脱离接触网前有效切断电流回路的问题。
5.第一方面，本实用新型提供了一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，所述保护装置与受电弓传动组件连接，包括：控制单元以及与所述控制单元均连接的扳钮开关、add快排阀、add隔离电磁阀和报警支路；所述add快排阀与所述add隔离电磁阀连接；所述扳钮开关设置有第一档位和第二档位；所述add隔离电磁阀与扳钮开关的第一档位对应连接；所述报警支路与所述扳钮开关的第二档位对应连接；所述add隔离电磁阀所在支路和所述报警支路并列设置；所述报警支路包括与所述控制单元均连接的压力开关和报警组件；所述压力开关分别与所述受电弓传动组件、所述add隔离电磁阀和所述报警组件连接；所述控制单元用于在所述压力开关导通时控制所述扳钮开关切换至第二档位，以使所述报警组件工作；所述控制单元还用于在所述扳钮开关切换至第二档位时控制所述add隔离电磁阀关闭。
6.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述报警组件包括指示灯和报警器；所述压力开关分别与所述指示灯和所述报警器连接；所述控制单元还用于在所述压力开关导通时控制所述扳钮开关切换至第二档位，以分别使所述指示灯和所述报警器工作。
7.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述保护装置还包括运行指示支路；所述运行指示支路与所述扳钮开关的第二档位对应连接；所述运行指示支路和所述报警支路并列设置；所述控制单元还用于在所述压力开关导通时控制所述扳钮开关切换至第二档位，以使所述指示支路工作。
8.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述运行指示支路包括依次连接的第一延时继电器和运行指示灯；所述控制单元还用于在所述压力开关导通时控制所述扳钮开关切换至第二档位，以通过所述第一延时继电器控制所述运行指示灯工作。
9.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述报警支路还包括第二延时继电器；所述第二延时继电器分别与所述压力开关和所述扳钮开关的第二档位连接；所述第二延时继电器用于在达到预设时间阈值、且所述扳钮开关切换至第二档位时控制所述报警组件工作。
10.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述保护装置还包括与所述控制单元均连接的降弓试验电磁阀；所述降弓试验电磁阀分别通过绝缘管与受电弓滑板组件和所述add快排阀连接；所述降弓试验电磁阀所在支路和所述add隔离电磁阀所在支路并列设置；所述控制单元还用于在进行降弓试验时控制所述降弓试验电磁阀打开。
11.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述降弓试验电磁阀所在支路还包括与所述控制单元连接的试验按钮开关；所述试验按钮开关与所述降弓试验电磁阀连接；所述控制单元还用于响应所述试验按钮开关的按压操作，控制所述降弓试验电磁阀打开。
12.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述保护装置还包括与所述控制单元均连接的升弓电磁阀和升弓缓冲阀；所述升弓缓冲阀分别与所述升弓电磁阀、所述受电弓传动组件和所述压力开关连接；所述控制单元还用于在所述压力开关断开时分别控制所述升弓缓冲阀和所述升弓电磁阀打开。
13.结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述升弓缓冲阀与所述压力开关之间的管路上设置有空气滤清器。
14.第二方面，本实用新型提供了一种电力机车，所述电力机车包括如前述实施方式中任一项所述的保护装置。
15.本实用新型提供的电力机车的受电弓自动降弓保护装置及电力机车，该保护装置与受电弓传动组件连接，包括控制单元以及与控制单元均连接的扳钮开关、add快排阀、add隔离电磁阀和报警支路；add快排阀与add隔离电磁阀连接；扳钮开关设置有第一档位和第二档位，add隔离电磁阀与扳钮开关的第一档位对应连接，报警支路与扳钮开关的第二档位对应连接，add隔离电磁阀所在支路和报警支路并列设置；报警支路包括与控制单元均连接的压力开关和报警组件，压力开关分别与add隔离电磁阀和报警组件连接。该保护装置结构简单、降弓动作的响应时间短，在机车行驶过程中受电弓与接触网接触压力过小时会使压力开关导通，可通过控制单元将扳钮开关切换至第二档位以触发报警组件自动报警，便于机车驾驶员收到报警提示后及时切断电流回路并使受电弓下降以脱离接触网；在add快排阀发生误动作或发生故障时，还可通过控制单元控制add隔离电磁阀关闭，对车顶add快排阀进行隔离，进而确保受电弓与接触网接触压力能够达到预设值，保障机车的受电弓能够正常升弓。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
22.图6为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
23.图7为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
24.图8为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图；
25.图9为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的局部气路结构示意图；
26.图10为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的局部电路结构示意图；
27.图11为本实用新型实施例提供的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的局部电路结构示意图。
28.图标：1-升弓电磁阀；2-升弓缓冲阀；3-受电弓传动组件；31-受电弓传动风缸；32-活塞杆；33-弹簧；4-空气滤清器；5-压力开关；6-add隔离电磁阀；7-add快排阀；8-受电弓滑板组件；9-降弓试验电磁阀；10-绝缘管；11-第一熔断器；12-扳钮开关；121-第一档位；122-第二档位；13-试验按钮开关；14-第一延时继电器；15-第二延时继电器；16-运行指示灯；17-报警组件；171-报警指示灯；172-报警器；18-控制单元；19-第二熔断器；20-延时继电器供电单元。
具体实施方式
29.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.电力机车在高速行驶过程中，当受电弓的滑板断裂或磨损到达极限时，受电弓与接触网间的接触压力达不到要求，但此时车辆负载尚未切除，受电弓与接触网间会产生高热电弧，进而对接触网造成损坏。为了减少对接触网造成的损坏，应尽快切断电流回路并使受电弓脱离接触网。但现有的受电弓降弓装置结构复杂，降弓动作的响应时间长，且在降弓时不能在受电弓脱离接触网前有效切断电流回路。基于此，本实用新型实施例提供一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置及电力机车，以缓解现有受电弓降弓装置结构复杂、降弓动作的响应时间长、且在降弓时不能在受电弓脱离接触网前有效切断电流回路的问题。
31.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置进行详细介绍。
32.参加图1所示的一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置与受电弓传动组件连接，该保护装置主要包括：控制单元18以及与控制单元18均连接的扳钮开关12、add快排阀7、add隔离电磁阀6和报警支路；add快排阀7与add隔离电磁阀6连接；扳钮开关12设置有第一档位121和第二档位122；add隔离电磁阀6与扳钮开关12的第一档位121对应连接；报警支路与扳钮开关12的第二档位122对应连接；add隔离电磁阀6所在支路和报警支路并列设置；报警支路包括与控制单元18均连接的压力开关5和报警组件17；压力开关5分别与受电弓传动组件3、add隔离电磁阀6和报警组件17连接。
33.上述控制单元18可以为机车控制系统的主控mcu，也可以为在机车控制系统中单独设置的与主控mcu连接的mcu，具体可根据实际情况自行确定，对此并不进行限定。
34.在现有技术中，上述受电弓传动组件为驱动受电弓升降的多个气动部件(气缸、弹簧、活塞杆等)的组合。为了实现机车受电弓的升弓，可通过机车上的空气压缩机将压缩空气导入受电弓传动组件，进而通过受电弓传动组件驱动机车受电弓上升。上述压力开关5的开关状态(导通或断开)能够反映受电弓传动组件3的升弓压力状态；例如，压力开关5在进行机车受电弓的正常升降弓过程中始终处于断开状态，只有在受电弓传动组件3的升弓压力异常(如在升弓过程中始终达不到预设值)时才会处于导通状态。上述add快排阀7通常位于机车顶部外通过绝缘的气体软管与受电弓滑板组件8的气路连通。
35.在机车受电弓正常升弓时，通过控制单元18控制add快排阀7关闭，通过控制单元18控制add隔离电磁阀6打开，通过控制单元18控制扳钮开关12切换至第二档位122，通过控制单元18控制压力开关5导通，直至压力开关5达到预设压力值后会自动断开，机车受电弓正常升弓完成；在机车受电弓正常升弓后，如果需要进行机车受电弓的正常降弓，可通过控制单元18控制add快排阀7打开，使受电弓的滑板气路内的压缩空气和受电弓传动组件3内的压缩空气向外排出。
36.在机车行驶过程中，如果受电弓的滑板与接触网的接触压力过小(如滑板损坏、滑板磨损到极限、气管破损等)，上述add快排阀7出气口的压力降低，直至进气压力和出气压力之间的差值达到一定值后，add快排阀7会自动打开；由于控制单元18会持续监测add快排阀7的开关状态，因而控制单元18在监测到add快排阀7打开时会控制上述压力开关5导通，并在压力开关5导通时控制扳钮开关12切换至第二档位122，以使报警组件17工作，以便机车驾驶员收到报警提示后可及时切断电流回路并使受电弓下降以脱离接触网。
37.假如造成气管受电弓的滑板与接触网的接触压力过小的原因并不是滑板损坏或滑板磨损到极限，而是add快排阀7误操作或add快排阀7与受电弓的滑板气路之间气体软管
破裂，在通过上述保护装置进行上述自动降弓过程后，为了保障机车的受电弓能够正常升弓，机车驾驶员可通过控制单元18在扳钮开关12切换至第二档位122时控制add隔离电磁阀6关闭，对车顶add快排阀进行隔离；通过该操作方式，即使发生add快排阀7误操作或add快排阀7与受电弓的滑板气路之间气体软管破裂，机车驾驶员依然能够通过上述保护装置进行机车受电弓的升弓操作以保证机车的正常运行。
38.本实用新型提供的电力机车的受电弓自动降弓保护装置，该保护装置与受电弓传动组件连接，包括控制单元以及与控制单元均连接的扳钮开关、add快排阀、add隔离电磁阀和报警支路；add快排阀与add隔离电磁阀连接；扳钮开关设置有第一档位和第二档位，add隔离电磁阀与扳钮开关的第一档位对应连接，报警支路与扳钮开关的第二档位对应连接，add隔离电磁阀所在支路和报警支路并列设置；报警支路包括与控制单元均连接的压力开关和报警组件，压力开关分别与add隔离电磁阀和报警组件连接。该保护装置结构简单、降弓动作的响应时间短，在机车行驶过程中受电弓与接触网接触压力过小时会使压力开关导通，可通过控制单元将扳钮开关切换至第二档位以触发报警组件自动报警，便于机车驾驶员收到报警提示后及时切断电流回路并使受电弓下降以脱离接触网；在add快排阀发生误动作或发生故障时，还可通过控制单元控制add隔离电磁阀关闭，对车顶add快排阀进行隔离，进而确保受电弓与接触网接触压力能够达到预设值，保障机车的受电弓能够正常升弓。
39.在上述保护装置的基础上，为了进一步提高报警的直观性，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图2所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置中，报警组件17包括报警指示灯171和报警器172；压力开关5分别与报警指示灯171和报警器172连接；可通过控制单元18在压力开关5导通时控制扳钮开关12切换至第二档位122，以分别使报警指示灯171和报警器172工作，便于机车驾驶员看到报警指示灯171亮和听到报警器172发出的报警音后及时切断电流回路并使受电弓下降以脱离接触网。
40.在上述保护装置的基础上，为了进一步指示保护装置的运行状态，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图3所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置还包括运行指示支路；运行指示支路与扳钮开关12的第二档位122对应连接；运行指示支路和报警支路并列设置；可通过控制单元在压力开关5导通时控制扳钮开关12切换至第二档位122，以使指示支路工作。
41.在实际应用过程中，上述运行指示支路可以包括依次连接的第一延时继电器14和运行指示灯16。基于此，在机车受电弓正常升弓时，通过控制单元18控制压力开关5断开，通过控制单元18控制扳钮开关12切换至第二档位122，第一延时继电器14工作，通过第一延时继电器14控制运行指示灯16工作(即亮起)；在机车受电弓正常降弓时，第一延时继电器14关闭，运行指示灯16关闭(即熄灭)。
42.在上述保护装置的基础上，为了进一步避免报警支路在机车受电弓正常升降弓时工作对机车驾驶员产生干扰，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图4所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置中，报警支路还可以包括第二延时继电器15，第二延时继电器15分别与压力开关5和扳钮开关12的第二档位122连接；第二延时继电器用于在达到预设时间阈值、且扳钮开关12切换至第二档位122时控制报警组件17工作。
43.在上述保护装置的基础上，为了进一步检测上述保护装置的性能，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图5所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置还可以包括与控制单元18连接的降弓试验电磁阀9；降弓试验电磁阀9分别通过绝缘管10与受电弓滑板组件8和所述add快排阀7连接；所述降弓试验电磁阀9所在支路和所述add隔离电磁阀6所在支路并列设置；可通过控制单元18在进行降弓试验时控制降弓试验电磁阀9打开，以模拟机车行驶过程中受电弓的滑板与接触网的接触压力过小(如滑板损坏、滑板磨损到极限、气管破损等)的情形。该保护装置的工作原理与前述相关内容相同，对此并不进行赘述。
44.在上述保护装置的基础上，为了便于操作，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图6所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置可在降弓试验电磁阀9所在支路设置与控制单元18连接的试验按钮开关13；试验按钮开关13与降弓试验电磁阀9连接；驾驶员可按压试验按钮开关13以触发控制单元18响应试验按钮开关13的按压操作后控制降弓试验电磁阀9打开。
45.在上述保护装置的基础上，考虑到电力机车受电弓正常升弓的实际情况，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图7所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置还可以包括与控制单元18均连接的升弓电磁阀1和升弓缓冲阀2；升弓缓冲阀2分别与升弓电磁阀1、受电弓传动组件3和压力开关5连接；可通过控制单元18在压力开关5断开时分别控制升弓缓冲阀2和升弓电磁阀1打开。在机车受电弓正常升弓时，可通过机车上的空气压缩机将压缩空气通过升弓电磁阀1经升弓缓冲阀2缓冲后导入受电弓传动组件，进而通过受电弓传动组件驱动机车受电弓上升。
46.在上述保护装置的基础上，考虑到压力开关5的灵敏度和使用寿命，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，参见图8所示的另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置的结构示意图，该保护装置中，升弓缓冲阀2与压力开关5之间的管路上设置有空气滤清器4。
47.基于上述保护装置，本实用新型实施例还提供一种电力机车，该电力机车包括上述保护装置。
48.基于某一具体应用场景，本实用新型实施例还提供另一种电力机车的受电弓自动降弓保护装置，图9示出了该保护装置的局部气路结构，图10和图11分别示出了该保护装置的局部电路结构。该保护装置的工作原理可参考如下描述内容。
49.(1)针对机车驾驶员进行机车受电弓正常升弓的情形：
50.电路部分的工作过程为：机车驾驶员通过控制台按动“受电弓”开关至升弓位后，机车控制系统的mcu控制扳钮开关12切换至第二档位122，543电源(dc110v)启动供电，电流经过第二熔断器19流向延时继电器供电单元20，延时继电器供电单元20使第一延时继电器14工作，第一延时继电器14延时25秒后，运行指示灯16正常亮起。其中，如果在第一延时继电器14延时的25秒内升弓压力≥300kpa，压力开关5断开，报警指示灯171和报警器172均不工作。
51.气路部分的工作过程分成两部分，分别为：(a)压缩空气通过升弓电磁阀1经升弓缓冲阀2缓冲后进入受电弓传动风缸31，受电弓传动风缸31推动活塞杆32向外伸出以驱动
受电弓升弓。(b)压缩空气通过升弓电磁阀1经升弓缓冲阀2缓冲，经由空气滤清器4过滤，依次通过压力开关5、add隔离电磁阀6、add快排阀7、绝缘管10进入受电弓滑板组件8的气路，受电弓滑板与接触网接触。
52.(2)针对机车驾驶员进行机车受电弓正常降弓的情形：
53.电路部分的工作过程为：机车驾驶员通过控制台按动“受电弓”开关至降弓位后，543(dc110v)电源断开，第一延时继电器14和第二延时继电器15停止工作，运行指示灯16熄灭，报警指示灯171和报警器172均不工作。
54.气路部分的工作过程为：升弓电磁阀1断电，升弓电磁阀1的排气口打开，同时将升弓缓冲阀2的排气口打开，受电弓传动风缸31内的活塞杆32在弹簧33作用下向内缩回，受电弓传动风缸31内的压缩空气和受电弓滑板组件8的气路内的压缩空气经过升弓缓冲阀2缓冲后通过升弓电磁阀1排出，受电弓降弓。
55.(3)针对通过该保护装置自动降弓的情形：
56.电路部分的工作过程为：780电源(dc24v)启动供电，电流经过第一熔断器11流向扳钮开关12的第二档位122，第二延时继电器15延时25秒后电流会通过压力开关5分别流向报警器172和报警指示灯171，报警指示灯171亮起，报警器172进行语音报警。
57.气路部分的工作过程为：add快排阀7打开，由于压缩空气通过升弓缓冲阀2的进气流量远小于通过add快排阀7的排气流量(升弓缓冲阀2进气通道口面积远小于add快排阀7排气口的面积)，受电弓传动风缸31内的压缩空气会通过add快排阀7的排气口排出，受电弓传动风缸31内的活塞杆32在弹簧33作用下向内缩回，受电弓降弓。
58.(4)针对通过该保护装置恢复机车受电弓升弓的情形：
59.电路部分的工作过程为：780电源(dc24v)启动供电，电流经过第一熔断器11流向扳钮开关12的第一档位121，add隔离电磁阀通电关闭。
60.气路部分的工作过程为：压缩空气通过升弓电磁阀1经升弓缓冲阀2缓冲，经由空气滤清器4过滤，通过压力开关5到达add隔离电磁阀6。
61.(5)针对进行降弓试验以检测该保护装置性能的情形：
62.电路部分的工作过程分成两部分，分别为：(a)780电源(dc24v)启动供电，打开试验按钮开关13，电流依次经过第一熔断器11和试验按钮开关13到达降弓试验电磁阀9，降弓试验电磁阀9通电打开；(b)780电源(dc24v)启动供电，电流经过第一熔断器11流向扳钮开关12的第二档位122，第二延时继电器15延时25秒后电流会通过压力开关5分别流向报警器172和报警指示灯171，报警指示灯171亮起，报警器172进行语音报警。
63.气路部分的工作过程与通过该保护装置自动降弓的情形完全相同，对此并不进行赘述。
64.在实际应用过程中，为了便于操作，还可以将空气滤清器4、压力开关5、add隔离电磁阀6和add快排阀7集成于一个壳体中。此外，还可以将第一熔断器11、扳钮开关12、试验按钮开关13、第一延时继电器14、第二延时继电器15、运行指示灯16、报警指示灯171、报警器172、控制单元18、第二熔断器19、延时继电器供电单元20集成于一个壳体中。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。