2.4.1 设计和功能

受电弓的作用是将电能传输到电动牵引装置上。对于辅助设施、生活设施的固定用电与牵引车辆运行的移动用电两方面来说，电力传输都应安全可靠。受电弓包括主架、臂，弓头和传动装置。

以总质量为109kg的DSA-350 S型受电弓为例进行简单说明。该性能良好的受电弓是用于350km/h线路的单臂受电弓 [2.4]。主架包括抬升传动装置和缓冲装置，总重52.7kg。下臂和控制杆重34.6kg。上臂和弓头重9.1kg。两个带支架的滑板各重2.9kg。弓头由受电弓滑板支架、带角的弓头引导装置和受电弓滑板组成，可用于交流25kV/1000A和直流3kV/2400A线路。图2.14为该受电弓的主要特性数据。

图2.14 DSA-350S型受电弓 [2.4]

设计速度： 350km/h：

电压/电流： 25kV/1000A;

静态接触压力： 50～140N可调;

传动： 气压升降传动;

受电弓滑板： 安装在铝合金支架上的碳滑板;

v=250km/h，Re250型接触网的使用寿命100000km;

每个弹簧行程： 40～60mm;

总质量： 109kg;

材料： 主架，不锈钢，其他部件为铝合金

图2.15中的DBS54 (DB) 和RBS70 (DR) 型受电弓为此类传统设计的例子。

图2.16表示出受电弓和接触网相互作用的基本要求。

受电弓和接触网相互作用的基本要求是： 由于受电弓在运行中相对于接触网作横向运动，而受电弓弓头必须总是超出接触线最不利的位置，只有在运行中接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使系统顺利运行。在正常运行时，接触线在滑板上的滑行是最重要的。

图2.15 受电弓

a) RBS70型受电弓; b) DBS-54型受电弓 [2.8、2.9]

受电弓有上、下两个工作位置，这两个位置之间的范围便是工作范围。根据主架的上部界限，最高工作位和最低工作位之间的距离大约在2800mm和300mm之间。

图2.16 弓网之间几何作用的特性值 (德国铁路特定尺寸)

1) 焊接受电弓滑板半径Rs=6400mm

2.4.2 受电弓滑板特性

受电弓滑板为弓头的一个部分，直接与接触线接触取流。

滑板应具有以下特性：

—电接触电阻要小;

—熔点高;

—导热性良好;

—质量小;

—抗压强度高;

—弹性好;

—与铜接触线之间的摩擦系数校

用电极炭或用粘合剂的石墨制成的碳滑板已被证明特别适用于铜接触线。德国铁路和欧洲其他交流电气化铁道已将20世纪上半个世纪使用的金属受电弓滑板更换成碳受电弓滑板。现在单相交流电气化铁道采用的碳受电弓滑板的允许工作电流的上限值为每块滑板500～700A。带双滑板的受电弓的允许工作电流上限值约为1400A。直流电气化铁道润滑铜受电弓滑板的容许工作电流上限值为每块滑板1250A。当牵引车辆需要较大电流时，必须增加每辆车的受电弓数量。

但是，这样的接触状态会产生负效应。

在高速列车上，用于生活设施和辅助设备的电力需求达到1000kVA。该电力必须通过固定在车辆上的受电弓进行安全传送。为避免接触线熔化，静止车辆的电流必须保持在允许限度以下。例如关于受电弓/接触线相互作用，专家组在UIC 5AG (1992年发布) 活页(规程) 中规定，德国城际快车 (ICE) 受电弓的每个滑板允许电流为100A。1993年测试的滑板发热情况如表2.6所示。

表2.6 在静态情况下接触线为Ri100时受电弓滑板的电流

(滑板宽42mm，用BH424制成; 与一块焊接滑板接触，荷载持续时间>1h; 接触压力为30N。)

I(A)Rtr(10-8Ω)θFa(℃)θCW(℃)△P(W)
50

100

200

0.3

0.4

0.45

25

33

43

30

45

60

≈1

4

18

注 Rtr—可变电阻; θFa—滑板支架温度; θcw—接触线温度;△P—功率损耗。

2.4.3 受电弓和架空接触网的接触压力

2.4.3.1 静态接触压力的要点

静态接触压力控制着受电弓和接触网之间的相互作用，所以静态接触压力、空气动力接触压力和动态接触压力是可分辨的。静态接触压力是当受电弓向上运动时由滑板对接触网施加的力，其大小可在牵引车辆上检测。为获得最稳定的工作条件，在受电弓上下运动的整个工作范围内静态接触压力应均等。事实上，由于连接处的摩擦导致上下运动之间有差别。