Wabtec 使用计算流体力学来优化各种条件下的设计和性能。
这些年后仍然令人兴奋：受电弓鉴赏
经过100多年的发展，Panto仍然是创新的热点，令人惊讶
不要在家里试这个
如果有人愚蠢到把手伸到一列以最快的速度冲下轨道的子弹头列车的窗外，他们很可能会在另一种手臂，即坐在火车顶部的手臂上体会到力量在发挥作用的感觉。认识一下轨道交通中最神奇但最为隐秘的部件之一——受电弓。
空气动力学只是这种多功能设备在发挥其典型功能时面临的一个挑战，即从悬链线（轨道上方的长电线）中提取电荷，然后适当地引导它为列车提供动力。
panto 将芭蕾舞演员的精确度和敏捷性与冲锋犀牛的蛮力相结合，是现代轨道设备中最耐用、最动感和必不可少的部件之一。该受电弓的种类几乎是无限的，它继续激发铁路行业顶尖工程师的集体想象力，使其比以往任何时候都更轻、更坚固、更具导电性，甚至更灵敏。
“单臂” 世纪
虽然 “钻石形” 受电弓的发明可以追溯到约翰·史密斯和1903年旧金山湾的通勤列车旅行，但潘托的完美之处却被广泛归因于Wabtec的前辈路易斯·费维利。他不仅在20世纪20年代初用自己的增强设计对钻石风格的panto进行了改进，而且最终通过发明单臂panto彻底打破了常规。同年，即1955年，Faiveley的变速设计继续创造了电动列车的世界速度纪录（331公里/206英里/小时），至今仍是行业标准。
随着单臂panto的持续创新，随之而来的是破纪录的表演。新的Wabtec panto车型使列车在1990年和2007年分别达到515公里/320英里/小时和574公里/小时/356英里/小时的最高时速。除了创造新的速度记录外，Wabtec 受电弓在整个 20 和 21 世纪取得了许多第一，涵盖了材料设计、占地面积、屋顶集成、手臂伸展和功率模式方面的创新，促成了 panto 的激增，全球安装量超过 150 种，安装量超过 90,000。
极品飞车
但是，让我们回过头来看看。20世纪初的菱形潘托斯与那个时代架空电线的刚度和电压相匹配。然而，它们笨重的形状不利于高速行驶，也不利于悬链线电压的增加。Faiveley抓住机会开发了一种新的、更好的受电弓——一种更轻、更具空气动力学和导电性，并且具有更高的灵活性，可以保持盘头与电线的持续接触。
具有讽刺意味的是，Wabtec的受电弓设计师和工程师如今仍在努力应对同样的挑战，以追求最佳的缩放效果。
Wabtec 电源收集工程总监马特·阿特金斯说：“受电弓的开发主要归结为实现稳定的动态性能；确保高质量的电流收集；以及提供客户所需的封装或仪表。”“我所说的动态性能，是指panto必须在现实世界的条件下工作（比如天气、风、速度、列车的反弹以及电线的移动）；对于目前的收藏，再考虑这些相同的因素，再加上一系列电气容量和机械工程问题。归根结底，我们两者都需要为列车提供有效的动力，但是有许多限制因素在竭尽全力阻碍，而我们的工作是超越和克服这些限制。”
理解受电弓设计和工程挑战的另一种方法是考虑 “必备品” 的简短清单：
- 一定很轻。
- 它必须很强大。
- 它必须是空气动力学的。
- 它必须在两个方向上工作（与飞机不同，向前和向后！）
- 它必须传导电力。
- 它必须控制摩擦。
- 它必须在不断变化的动态环境中工作。
- 而且它必须能够根据不同的电压、架空线高度、列车类型以及接下来发生的任何情况进行配置（见下文）。
当然，这个清单永远不会结束。没有人比Wabtec panto团队更了解这一点，也没有人更致力于完善和改善公司的受电弓产品组合，以应对这些经常相互竞争的需求。
完美受电弓之梦
Wabtec 在世界各地的受电弓工程师都有一个共同的痴迷之处：开发完美的 panto。那会是什么样子？再说一遍，马特·阿特金斯有一些想法。
“我认为我们都可以同意，完美的panto将是超轻的，这需要对panhead进行创新，而panhead本质上是金属化碳。如今，panhead材料的密度越高，它可以承受的电流容量就越大。但这增加了重量，而重量是速度的敌人。因此，圣杯将是一台非常轻便、电流容量非常高的受电弓，” 阿特金斯说。
“而这只是故事的一半。我们甚至没有提及受电弓满足客户需求所需的实际长度。我们的客户一直在追求Pantos具有非常大的物理射程——这种能力使panto手臂能够灵活地延伸不同的距离——这样他们就可以在不同的轨道上使用不同的悬链线高度。印度就是一个很好的例子，那里的Wabtec是高覆盖率长裤的市场领导者。”
未来的潘托
除了应对Panto创新带来的物理、材料以及电气和机械挑战外，Wabtec还必须应对一个更人性化的变量：政府监管。
就目前情况而言，受电弓领域最大的话题之一是如何最好地满足ERJU的 “无气” 列车要求。从表面上看，无气列车的前景看起来不错。通过拆除机车和公交车上的大型空气压缩机和管道，火车将变得更轻、更高效。
但是这种转变给受电弓带来了巨大的挑战，因为它们中的许多都需要空气才能运行。所有保持盘头紧贴悬链线的动态、实时运动通常都是由 panto 的空气增压气缸或波纹管实现的。
最终答案可能在于一台又名 “ePanto” 的全电动受电弓，Wabtec已经设计了它，目前正在进行原型设计，并准备很快进行验证。面临的挑战很多，包括引入 1) 一种电动执行器，该电动执行器可以像空气驱动系统一样灵敏地移动panto臂，以及2) 一种电动自动降落系统，该系统可以以与当前系统的亚秒级响应速率相同来关闭Panto，从而增强列车安全。此外，在受电弓组件级工作电压和架空线路中的集电电压之间，还有一些电气绝缘问题需要解决。
Wabtec Power Collection 受电弓产品开发领域负责人菲利普·杰弗洛伊说：“ePantos有可能改变Wabtec乃至整个行业的游戏规则，因为它们消除了对汽车制造商制造和客户维护成本高昂的大量设备的需求。”“但是它们需要重大的创新，这是Wabtec从未回避过的挑战。
“在评估当前受电弓创新的前沿时，我忍不住回顾了Faiveley取得的成就以及他为这家公司设定的成功道路。令我惊讶的是，在他首次对受电弓设计进行重大创新100多年后，我们仍在与他相同的物理力和机电现实作斗争——而且，像他一样，我们的勤奋和创造力正在为我们的客户、公司和行业带来切实的进步。”