ТОКОПРИЁМНИК ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к железнодорожной области техники, конкретнее к токоприемникам электроподвижного состава и может быть использована на электровозах и моторвагонах электропоездов, а также на моторвагонах высокоскоростных электропоездов.
Известен асимметричный токоприемник электроподвижного состава, содержащий токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, смонтированном на изолированном основании, и имеющем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, а также верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через поводок с основанием, при этом верхняя рама выполнена в виде полой подвижной трубы круглого сечения с продольными отверстиями на обоих концах, внутри которой смонтирована синхронизирующая тяга, одним концом шарнирно соединенная с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, систему подрессоривания полоза относительно верхней рамы, причем полоз токоприемника содержит токосъемные элементы, пневматический привод, установленный на изолированном основании, и копировальный кулачковый механизм, установленный на нижней раме полупантографа, при этом пневматический привод связан с нижней рамой тросом через копировальный кулачковый механизм, а токосъемный узел дополнительно содержит полоз и систему подрессоривания полоза, идентичные упомянутым, причем системы подрессоривания полозов смонтированы в корпусах, расположенных симметрично по концам каретки и содержат пружины, образующие связанную систему (RU 102327, B60L 5/28, 27.02.2011).
К недостаткам данного токоприемника относится наличие лишних связей в кинематической схеме верхнего токосъемного узла, что приводит к перекосам в соединениях и, как следствие, неравномерному износу элементов. Конструкция склонна к обледенению в зимнее время. Также к недостаткам можно отнести более сложную конструкцию синхронизирующей тяги с загибом через шарнир соединения верхней и нижней рам, и отсутствие возможности проведения каких-либо коммуникаций внутри конструкции, что негативно сказывается на аэродинамике механизма. Демпфирование нижней рамы происходит только при помощи буферов, что слабо компенсирует соударения деталей механизма. Эти недостатки в целом негативно сказываются на надежности данного токоприемника.
Известен асимметричный токоприемник электроподвижного состава, содержащий копировальный кулачковый механизм и токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полу пантографе, смонтированном на изолированном основании и имеющем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, а также верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через поводок с основанием, внутри которой смонтирована синхронизирующая тяга, одним концом шарнирно соединенная с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, который имеет систему подрессоривания полоза относительно каретки, причем система подрессоривания полозов смонтирована в двух корпусах, расположенных симметрично по концам каретки и содержит пружины, образующие связанную систему, при этом шарнирные соединения держателей полозов с верхними и нижними рычагами и соединения корпусов с нижними рычагами в системе подрессоривания полозов выполнены в виде сферических кинематических пар, причем верхняя и нижняя подвижные рамы выполнены из полой трубы треугольного сечения, а синхронизирующая тяга выполнена трапециевидной формы (RU 170444, B60L 5/26, 25.04.2017), выбранный в качестве прототипа.
Недостатком данного токоприемника является ухудшение аэродинамических характеристик при движении коленом назад, а также склонность механизма к обледенению. Повреждение или износ контактных вставок в пути следования определить невозможно. По этим причинам предложенная конструкция имеет низкую надежность.
Перед авторами стояла задача повышения надежности токоприемника за счет решения проблем обледенения и мониторинга состояния контактных вставок в пути следования, а также улучшения аэродинамических характеристик.
Указанная задача решается тем, что токоприемник для электроподвижного состава содержит копировальный кулачковый механизм и токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, смонтированном на изолированном основании и имеющий нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, а также верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через поводок с основанием, внутри которой смонтирована синхронизирующая тяга, одним концом шарнирно соединенная с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, который имеет систему подрессоривания полозов относительно каретки, причем система подрессоривания полозов смонтирована в двух корпусах, расположенных симметрично по концам каретки и содержит пружины, образующие связанную систему, при этом шарнирные соединения держателей полозов с верхними и нижними рычагами и соединения корпусов с верхними рычагами в системе подрессоривания полозов выполнены в виде сферических кинематических пар, причем верхняя и нижняя подвижные рамы выполнены из полой трубы треугольного сечения, а синхронизирующая тяга выполнена трапециевидной формы, каждый полоз и его контактная вставка имеют выемки, образующие при соединении полость для циркуляции теплоносителя, подаваемого через отверстия в полозе по трубкам системы обогрева токоприемника и контроля контактных вставок, скрытым под панелями-обтекателями, при этом система обогрева токоприемника и контроля контактных вставок содержит теплогенерирующий электромеханический преобразователь и датчик давления, связанный с пневмоприводом, а демпферы установлены на основании и связаны с нижней рамой через кулачковый механизм.
На фиг. 1 изображен продольный разрез токоприемника. На фиг. 2 показан поперечный разрез каретки с полозами. На фиг. 3 представлен поперечный разрез корпуса системы подрессоривания. На фиг. 4 приведена принципиальная схема токоприемника для электроподвижного состава.
Токоприемник для электроподвижного состава состоит из токосъемного узла, подвижных нижней 1 и верхней 2 рам, поводка 3, синхронизирующей тяги 4, изолированного основания 5, демпферов 6 и рычагов привода 7 (фиг. 1). Токосъемный узел, установленный на верхней раме 2, содержит каретку, систему подрессоривания полозов, два полоза 8 с контактными вставками 9, например, графитными или из металлизированного графита, причем каждый полоз 8 и его контактная вставка 9 имеют выемки, образующие полость, связанную с трубками системы обогрева токоприемник и контроля контактных вставок через отверстия в полозе 8, и (фиг. 2). Каретка состоит из полого основания 10 обтекаемой формы и двух корпусов системы подрессоривания 11 с крышками 12, расположенных на торцах основания 10 (фиг. 2). Система подрессоривания полозов содержит сферические шарниры 13, идентичные пары верхних и нижних рычагов 14 и 15, держатели полозов 16, крышки пружин 17 и пружины 18 (фиг. 2, 3). Основание 10 снабжено буфером 19, выполненным, например, из резины (фиг. 1). Под съемными панелями-обтекателями 20 и 21, имеющими полукруглое поперечное сечение, вдоль всей конструкции проходят трубки 22 системы обогрева токоприемника и контроля контактных вставок, подключенные к теплогенерирующему электромеханическому преобразователю 23 (фиг. 4), через которые протекает теплоноситель, например, этиленгликоль. Система обогрева токоприемника и контроля контактных вставок снабжена датчиком давления 24, связанным с компрессором 25 пневмопривода 26, например, ЭК-7 В (фиг. 4).
Полезная модель работает следующим образом:
Поднятие и опускание токоприемника происходит при помощи пневмопривода 26. При опускании демпферы 6 нижней рамы 1, находясь в разжатом состоянии, резко отрывают полозы 8 от контактного провода, после чего, сжимаясь, смягчают падение токоприемника на резиновые буферы 19. Контактная вставка 9 и полоз 8 изготовлены с выемками так, что при соединении образуют полость, к которой через отверстия в полозе 8 присоединяются трубки 22, проходящие под съемными панелями-обтекателями 20 и 21 вдоль верхней 2 и нижней 1 рамы. Через трубки 22 и полозы 8 пропускается теплоноситель, тем самым обогревая всю конструкцию. Обогрев самого теплоносителя, как и обеспечение его циркуляции, происходит с помощью теплогенерирующего электромеханического преобразователя 23. Кроме того, датчик давления 24, регистрирующий давление теплоносителя в контуре обогрева, связан с пневмоприводом 26 подъема/опускания токоприемника. В случае прорыва магистралей контура или повреждения полоза токоприемник экстренно опустится. Таким образом, обеспечивается контроль целостности и износа контактной вставки полозов и всего механизма токоприемника, а также исключается ложное срабатывание ввиду расположения системы внутри конструкции.
Предлагаемая полезная модель снижает зависимость электроподвижного состава от погодных условий и повышает надежность всего токоприемника. Данный токоприемник электроподвижного состава более приспособлен к условиям движения на высоких скоростях.
Таким образом, решена проблема обледенения токоприемника как в нерабочем (сложенном) положении, так и в рабочем. Одновременно с этим появляется возможность контролировать повреждение полоза, износ и повреждение контактных вставок токоприемника. Съемные панели-обтекатели, помимо основного назначения, защищают трубки системы обогрева токоприемника и контроля контактных вставок от повреждения. Демпферы нижней рамы обеспечивают более резкий отрыв полозов от контактного провода, и плавное последующее опускание токоприемника. Данные нововведения в целом обеспечивают работоспособность токоприемника в сложных погодных условиях, и позволяют минимизировать экономический ущерб при его повреждении.