токоприемник с активным регулированием подвижной системы для электровозов

Формула изобретения

Токоприемник с активным регулированием подвижной системы для электровозов, содержащий смонтированные на крыше электровоза и электроизолированные от нее подвижные рамы с подъемным механизмом и авторегулятором высоты, каретки, на которых с помощью несущих конструкций укреплены полоз и датчик давления, отличающийся тем, что на рамах шарнирно закреплен аэродинамический профиль, имеющий на передней и задней кромках предкрылок и закрылок соответственно, смонтированные с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, и размещенную внутри профиля систему управления предкрылком и закрылком, включающую последовательно соединенные блок питания, быстродействующий следящий пневмопривод и исполнительный механизм, при этом выходы датчика давления соединены с входными электрическими контактами следящего пневмопривода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к устройствам токосъема на электровозах.

Известен токоприемник, обеспечивающий токосъем с контактного провода при больших скоростях движения электровоза, который имеет устройство, обеспечивающее активное демпфирование колебаний при помощи быстродействующего гидравлического привода [1].

Недостатком токоприемника является малое снижение динамических усилий в контакте с проводом при вертикальных колебаниях токоприемника.

Известен токоприемник, несущий на себе аэродинамический профиль с неизмененной геометрией, компенсирующий изменение подъемной силы при больших скоростях движения электровоза [2]. Недостатком устройства является низкая эффективность работы при возникновении колебаний контактного провода или самого токоприемника, а также то, что эффективность аэродинамики профиля изменяется при изменении направления ветра относительно направления движения поезда.

В качестве прототипа к заявляемому объекту был выбран токоприемник DSA350S [3] , предназначенный для токосъема с контактной подвеской Re 250 и применяющийся на высокоскоростных электропоездах. Данный токоприемник, как и названные выше конструкции, содержит смонтированные на крыше электровоза и электроизолированные от нее подвижные рамы с подъемным механизмом и авторегулятором высоты, каретки, на которых с помощью несущих конструкций укреплен полоз с контактными вставками. Токоприемник дополнительно снабжен устройством активного регулирования подвижной системы, которое использует типовой пропорционально-интегральный контур с обратной связью по силе нажатия, чувствительным элементам которого является датчик давления, причем в цепи обратной связи установлен полосовой фильтр с частотой пропускания около 2 Гц.

Недостатками устройства являются сложность оборудования, недостаточная стабильность контактного нажатия в процессе эксплуатации при: 1) возникновении резонансных колебаний в системе контактный провод - токоприемник; 2) при переменных по величине и направлению ветровых нагрузках, действующих на токоприемник. Оба недостатка в значительной мере обусловлены большой массой и инерционностью токоприемника.

Задачей изобретения является повышение стабильности контактного нажатия при различных скоростях движения поезда (вплоть до 400 км/ч) при наличии возможных колебаний провода, электровоза и самого токоприемника. Технический результат достигается тем, что в токоприемнике с активным регулированием подвижной системы для электровозов, содержащем смонтированные на крыше электровоза и электроизолированные от нее подвижные рамы с подъемным механизмом и авторегулятором высоты, каретки, на которых с помощью несущих конструкций укреплены полоз с контактными вставками и датчик давления, на рамах шарнирно закреплен аэродинамический профиль, имеющий на передней и задней кромках предкрылок и закрылок соответственно, смонтированные с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, причем внутри профиля размещена. система управления предкрылком и закрылком, включающая последовательно соединенные блок питания, быстродействующий следящий пневмопривод и исполнительный механизм, при этом выходы датчика давления соединены со входными электрическими контактами следящего пневмопривода. Следящий пневмопривод рассмотрен, например, в [4].

На фиг. 1 показан общий вид токоприемника, выполненного, например, в виде полупантографа; на фиг. 2 - аэродинамический профиль в разрезе с системой управления предкрылком и закрылком; на фиг. 3 - блок-схема системы управления предкрылком и закрылком.

На крыше 1 электровоза размещены подвижные рамы 2, укрепленные на платформе 3, которая электроизолирована от крыши вагона изоляторами. Токосъем осуществляется с контактного провода 4. На рамах 2 с помощью шарниров 5 укреплен аэродинамический профиль 6 с подвижными предкрылком 7 и закрылком 8. Предкрылок и закрылок идентичны по форме, поэтому при изменении направления движения поезда на обратное они меняются местами по своему функциональному назначению. Изменение формы аэродинамического профиля обеспечивается одновременным движением предкрылка и закрылка, осуществляемом в вертикальной плоскости.

Внутри аэродинамического профиля 6 размещены следящий пневмопривод 9 и исполнительный механизм 10, осуществляющий перемещения предкрылка 7 и закрылка 8. Следящий пневмопривод 9 соединен с блоком питания 11, размещенным на платформе 3.

На каретках токоприемника 12 размещены полоз 13 с подрессоренными контактными вставками 14. Под полозом 13 помещен датчик давления 15, выходы которого соединены со входными электрическими контактами следящего пневмопривода 9. Датчик давления 15 и полоз 13 разделены изолирующей прокладкой 16.

Подъем устройства осуществляется подъемным механизмом 17, который также укреплен на платформе 3, перемещение осуществляется до соприкосновения контактных вставок 14 с контактным проводом 4.

Активная регулировка подвижной системы токоприемника осуществляется следующим образом. При отклонении давления со стороны контактного провода 4 на контактные вставки 14 выше или ниже заданного номинала сигнал с датчика давления 15 поступает на вход 9 следящего пневмопривода и с помощью исполнительного механизма 10 вызывает перемещение предкрылка 7 и закрылка 8 аэродинамического профиля 6. Изменение формы аэродинамического профиля 6 приводит к появлению положительной или отрицательной по знаку подъемной силы, компенсирующей изменение силы контактного нажатия.

Повышение эффективности работы токоприемника обусловливается стабилизацией контактного нажатия в широком интервале скоростей движения поезда.

Литература

1. Испытание токоприемника для высокоскоростного электропоезда, YSME. YntY.C. 1997 40 4 стр.671-680.

2. В. П.Михеев. Токосъемное устройство для высокоскоростных поездов Железнодорожный транспорт, 1997, 6, с.46-48.

3. Aktiv Stromabnehmer bei Hocheschwindigkeitszugen /D. Huber, G. Joms, H.Tessun//Elek/ Bahnen.-1993.-91, 12.-с.382-388-Нем.

4. Пневматика и гидравлика. Выпуск 9. Под ред. Е.В.Герц. М., Машиностроение,1982 г., с. 47.