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集电弓,亦称受电弓,是一种让电气化铁路车辆从架空接触网取得电力的设备。

概要

受电弓的英文术语源自缩放仪(Pantograph),是一种用来放大、缩小或临摹图样的复写工具。受电弓的得名,则因为菱形受电弓的升降形状从侧面看好像是张开的弓而名。

受电弓的升降

受电弓的上升需借由压缩空气提供气压缸传动原力,旧型一般是借由升弓弹簧伸张后的回复力[1],并且由索具和凸轮补偿力臂,保持工作范围(高度)内的固定升力。 受电弓的下降则是借由气压缸弹簧(降弓弹簧)回行,以控制下臂转轴产生转动力矩;使受电弓成折叠状,同时使“升弓弹簧”保持在伸张的状态。新式则大都使用气囊型,设计原则改以故障时能保持在降弓状态,以避免刮弓和扯断电车线。

受电弓的安装是以“支持碍子”安装在车顶,借由滑动接触使电力牵引的列车通电,电流经由车轴接地装置以回流轨为路径回到变电站,形成电气闭合回路。

受电弓的种类

双臂式

双臂式受电弓乃最传统的受电弓,亦可称“菱”形受电弓[2],因其形状为菱形。但现因保养成本较高,加上故障时有扯断架空接触网的风险,自90年代尾起,绝大部分新出厂的铁路车辆,已改用单臂式受电弓;亦有部分当时仍在服役中的铁路车辆(例如新干线300系以及台铁EMU100型电联车)从原有的双臂式受电弓,改造为单臂式受电弓。

单臂式

除了双臂式,其后亦有单臂式的受电弓,亦可称为“之”(Z)(ㄑ)字形的受电弓。此款受电弓的好处是比双臂式受电弓噪音为低,故障时也较不易扯断电车线,为目前较普遍的受电弓类型。而依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同,在受电弓的设计上会有些许差异(例如香港常用的英国Brecknell Willis制普速受电弓为全单臂设计;而中国常用的DSA/TSG系列受电弓,上部采剪式设计)。

子母式

全称叫双层小开度型两级Z形受电弓,它由上下两部分组成,较一般的受电弓,它可以缓和受电弓与架空接触网之间相互力的作用,弓网接触性能良好。法国国铁早期的TGV-PSE型动车组上就采用了法维莱制造的AMDE型子母弓。

垂直式

除了上述三款受电弓,还有某些受电弓是垂直式设计,亦可称成“T”字形(亦叫作翼形)受电弓,其低风阻的特性特别适合高速行驶,以减少行车时的噪音。所以此款受电弓主要用于高速铁路车辆。但是由于成本较高,垂直式受电弓已经没有使用(日本新干线500系改造时由垂直式受电弓改为单臂式受电弓)。

石津式

日本冈山电气轨道的第六代社长、石津龙辅于1951年发明,又称为“冈电式”、“冈轨式”。其升弓原理为利用重力带动受电弓升起。此种受电弓不适合高速行驶,但是易于保养。冈山电气轨道的电车除9200型外皆有配备。

视频

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参考文献