Visão geral dos pantógrafos para a UEM da China

A série CRH tem sido a base para a inovação contínua em trens de alta velocidade na China. Pantógrafos como um componente de conexão elétrica crucial também evoluíram neste processo. Os pantógrafos desempenham um papel importante na recepção de alta potência da rede de contato para a energia monofásica de alta tensão AC 25kV exigida pelo material rodante. A potência de tração total exigida pelos trens de alta velocidade é muito maior do que a dos trens comuns. Em velocidades mais altas, a resistência do ar também aumenta. Considerando os requisitos de redução da resistência do ar e do ruído, o número de pantógrafos nos trens de alta velocidade não deve ser excessivo. Para trens de 8 vagões, a China adota o método do pantógrafo de arco único, ou seja, apenas um pantógrafo é utilizado durante a operação dos trens e considerando os requisitos de confiabilidade e redundância, dois pantógrafos são instalados em cada trem. Quando o material circulante está em processo, um dos pantógrafos pode ser selecionado para ser levantado e o outro pantógrafo dobrado.

A placa deslizante do pantógrafo será desgastada durante a operação e produzirá pó, o que pode afetar o isolamento do isolador. O isolamento dos isoladores e das peças danificadas pode afetar a segurança dos veículos em movimento se eles falharem durante a operação; portanto, no processo real, o pantógrafo traseiro é o preferido ao selecionar os pantógrafos. Entre os dois arcos, a subida simultânea é evitada pelo intertravamento elétrico.

Se o material circulante pode alcançar a operação de tração de alta velocidade está diretamente relacionado ao estado do pantógrafo, de modo que o material circulante terá os seguintes requisitos técnicos para o pantógrafo. 

A altura da rede de contatos é inconsistente. Para garantir um contato confiável do sistema pantográfico, o pantógrafo e a rede de contato devem manter uma força de contato específica. O tamanho da força de contato afetará a vida útil do pantógrafo. Quando a força de contato é muito grande, o desgaste da placa deslizante mais macia aumenta em comparação com a linha de rede de contato. Ao mesmo tempo, quando a força de contato é muito pequena, o off-line entre o pantógrafo e a rede ocorrerá rapidamente, o que afeta a segurança do tráfego. Portanto, ao comissionar o pantógrafo, a força de contato deve ser ajustada e moderada.

A subida e descida do pantógrafo é conseguida por um sistema de dobradiças entre os braços superior e inferior do pantógrafo. Para garantir um excelente desempenho de ajuste dinâmico do pantógrafo, o peso dos braços superior e inferior deve ser o mais leve possível. Vários pantógrafos comumente usados ​​na China adotam uma estrutura de liga de alumínio.

O pantógrafo e a rede de contato estão em contato direto através da placa de proteção. Como a rede de contatos adota o"ziguezague"estrutura, a placa deslizante se moverá para frente e para trás durante a operação do material rodante. Portanto, o material, o sistema e o comprimento da balança móvel devem atender aos requisitos. A China usa principalmente patins de carbono para obter boa condutividade elétrica e resistência ao desgaste.

Tanto na elevação quanto na descida da proa, a velocidade do pantógrafo deve ser rápida e depois lenta para evitar saltos no processo de elevação da proa e choque no processo de abaixamento da proa, o que é obtido ajustando os amortecedores na estrutura de base.

Se ocorrer uma falha durante a operação do pantógrafo e não for tratada a tempo, ela pode expandir ainda mais a falha ou danificar a rede de contatos. Por conseguinte, os pantógrafos devem ser concebidos com uma função de descida automática.

Este artigo apresentará vários pantógrafos usados ​​no material rodante da série CRH.

1 pantógrafo DSA250

O pantógrafo DSA250 é adequado para carros CRH1, CRH2 e CRH5. Todo o pantógrafo adota uma estrutura de braço único e é equipado com patins duplos de carbono para garantir uma boa condutividade durante a operação. O pantógrafo é composto principalmente pela estrutura inferior, braço superior e inferior e proa. Para cumprir o requisito técnico de leveza, as partes móveis do pantógrafo e da proa são de liga de alumínio. Para evitar o desgaste excessivo da placa deslizante de carbono, a placa deslizante de carbono é projetada com uma estrutura oca e conectada ao pressostato na placa da válvula de controle por meio de um circuito de ar. O pressostato é acionado quando o limite de desgaste vaza (ou seja, quando o valor do ar comprimido cai para 2,5 bar). A função ADD é ativada, o que eventualmente faz com que o pantógrafo caia rapidamente e realiza a proteção de abaixamento.

2. SSS 400+ Pantógrafo 

O pantógrafo SSS 400+ é adequado para carros do tipo CRH3 e também é um tipo de braço único com uma estrutura de placa deslizante dupla. Um pantógrafo completo consiste no próprio pantógrafo e no painel de controle de ar instalado no carro.

O controle do pantógrafo é feito através da rede. O motorista opera o interruptor de elevação do pantógrafo para acionar a válvula solenóide, que abre o circuito de ar e levanta o pantógrafo por ar comprimido. Quando ocorre uma falha na operação do pantógrafo, como a ruptura de uma abrasão da placa de deslizamento de carbono acima do limite, a válvula de descida rápida é acionada para abaixar o pantógrafo rapidamente. Enquanto isso, o pressostato transmite o sinal relevante para a CCU e, em seguida, envia o código de falha aplicável à HMI após o diagnóstico e processamento pela CCU. Ao mesmo tempo, o pressostato transmite o sinal relevante para a CCU. Após o diagnóstico e processamento da CCU, ela envia o código de falha relevante para a HMI, realizando a troca de informações homem-máquina e lembrando os motoristas de trocar o pantógrafo a tempo.

3. Pantógrafo de controle ativo CX

Os pantógrafos CX são adequados para carros do tipo CRH380 B, diferentes dos pantógrafos comuns. Primeiro, o pantógrafo adota uma única estrutura deslizante enquanto muda o material da lâmina para uma lâmina de carbono impregnada de cobre para prolongar a vida útil. Em segundo lugar, a unidade de controle do pantógrafo (PCU) é adicionada para ajustar e controlar a força de contato da rede do pantógrafo durante a operação dinâmica do pantógrafo. Novamente, novos materiais sintéticos foram usados ​​para o corpo do arco, tornando o pantógrafo 30%-40% mais leve; por fim, foi adotado um aparelho de ar condicionado de maior precisão. Como resultado, o pantógrafo CX é simples em estrutura, leve, ajustável em força de contato dinâmico e mais confiável.

O próprio pantógrafo é acionado por ar comprimido. O ar comprimido é fornecido pela tubulação do veículo e entra no airbag do pantógrafo através da unidade APIM. O airbag gera torque por ar comprimido e é articulado por um came e um eixo de articulação flexível para levantar a proa. Ao abaixar o pantógrafo, a companhia aérea compacta é desligada e o pantógrafo é reduzido em seu peso. Se o fornecimento de ar comprimido for interrompido ou a alimentação de baixa tensão falhar, o pantógrafo irá baixar automaticamente ativando o dispositivo ADD.

O princípio de funcionamento deste pantógrafo é semelhante ao pantógrafo DSA250, exceto que as características dinâmicas deste pantógrafo podem ser ajustadas. O ajuste das características dinâmicas do pantógrafo é obtido por meio de uma suspensão de dois estágios conectada ao amortecedor.

Um airbag realiza o primeiro estágio da suspensão. A unidade de controle do pantógrafo garante que a pressão do airbag permaneça constante e independente da altura do pantógrafo. O segundo estágio da suspensão é ajustado por uma mola na cabeça curvada. Uma suspensão de dois estágios pode alcançar um ajuste dinâmico razoável do pantógrafo.