運輸系統設計人員越來越需要更長的壽命和更高的組件耐久性，尤其是那些能夠安全，靈活地連接電源的執行器。幸運的是，現在可以使用新的電動推桿系列來滿足這一需求。

電動推桿在電動車輛中的作用

電動推桿使電車，公共汽車和火車能夠間歇地與電源連接和斷開。在大多數常規應用中，這種頻繁的連接和斷開連接不是必需的，因為它們依賴于一個電源，它們每天早上連接一次并保持連接直到一天結束。另一方面，混合動力汽車將電池電力用于超出城市范圍的路線，但在行駛路線時會多次切換回更清潔，更經濟的架空電源。隨著電車，公共汽車和火車的數量增加，這種為電池充電的方法將變得越來越重要。

電動推桿通過控制彈簧受電弓來管理高架開關，受電弓位于車輛頂部，并向上抬高以與高架電力線連接。（圖1）彈簧升起集電弓以與架空電源線連接并保持接觸，當切換到電池電源時，執行器將集電弓從電源上拉開。在其他設計中，致動器可以預加載使受電弓升高到架空電力線的彈簧。隨著公共交通使用量的增加，更有效的間歇切換減少了在城市范圍內增加美學上具有挑戰性和潛在危險的架空布線的需求。

圖1：受電弓，門，升降機，平臺和重力垃圾箱只是用于ThomsonElectrak?LL的部分應用。

一些設計使用氣動執行器來管理縮放儀的連通性，但是相關的空氣壓縮會釋放出水分，這些水分會導致堵塞，并在低溫下結冰。氣動解決方案還需要更多的組件，包括泵，管道和壓縮空氣系統。乘客數量的增加使此類問題更加復雜，隨著交通流量的增加，氣動解決方案的吸引力也越來越小。

電動推桿還引導切換到充電站，幫助混合動力公交車獲得白天所需的動力。對于從第三條軌道獲得動力的火車，電動推桿控制接觸點從火車到電動軌道的延伸。

在現有應用可能要求使用壽命為20,000至30,000個周期的電動推桿情況下，由于乘員量增加而導致的每日周期增加，預計將要求壽命在500,000至1,000,000個周期范圍內的電動推桿。

崛起的場合

要承受如此高的循環次數，就需要更改滾珠絲杠套件，電機設計，制動策略和耐環境性。

升級的滾珠絲杠套件

執行器滾珠絲杠套件包括滾珠絲杠，螺母和軸承。要達到一百萬個生命周期，就需要對套件進行修改。例如，湯姆森工業公司（Thomson Industries，Inc.）通過進行三項主要設計更改，已將循環能力提高了十倍以上。第一個變化是利用更大直徑的滾珠絲杠，以增強系統的核心。第二個變化是在螺母上實現多頭滾珠返回，這使形成螺母和螺釘之間連接的滾珠數量增加了一倍，并在滾珠上更廣泛地分配了載荷。而且，現在將角向軸承部署到螺釘上可以提供更大的穩定性并降低組件應力。

使用傳統的基于接觸電刷的直流電動機。但是，刷子最終會磨損-對于運輸設計人員所計劃的廣泛使用而言，為時過早。用電磁場替換電刷是更好的選擇。沒有接觸電刷的摩擦，電動機幾乎可以永久使用。當然，軸承或電動機其他零件會有些磨損，但系統的使用壽命不再取決于電刷壽命。

圖2湯姆森（Thomson）的長壽命，堅固耐用的Electrak LL電動推桿設計用于處理多達一百萬次循環。

電磁制動

使用無刷電機還可以通過啟用電磁控制來延長使用壽命。在受電弓中，執行器靠彈簧工作。在一個方向上，它是相反的力。在另一個方向上，它是一種輔助力量。相對的彈簧可在一個方向上提供穩定且受控的速度。另一方面，輔助彈簧可以使必須控制的空轉操作更多。通常，當彈簧輔助時，通過摩擦制動器控制速度。但是隨著使用時間的延長，摩擦制動器會磨損并限制執行器的使用壽命。更好的制動方法是使用無刷電機控制速度，并在執行器停止后使用機電制動器將負載保持在適當的位置。

在公共交通應用中使用的提高的耐環境致動器已經受到政府健康和安全法規的約束，并且擴大使用范圍將需要最大的遵守。如果不那么頻繁運行的車輛可能能夠使用較低的入口防護等級，例如當前解決方案中的IP65，則以每小時60英里以上的速度行駛的火車的擴大運行將導致更大的環境壓力，并且可能需要更高的防護等級。這些因素驅使執行器供應商確保其材料和密封策略在車輛自身可以使用的20或30年內得到保護。以下是高容量運輸應用程序具有最大環境耐受性所需的一些環境特征：

• IP69K（靜態）和IP66（動態）等級：

• IP-X6（動態）在+ 10°C（+ 50°F）和均衡的執行器溫度+ 85°C（+ 185°F）的灑水過程中

• 至少500小時的耐鹽霧性

• 在-40至+ 85°C（-40至+ 185°F）的寬溫度范圍內運行

• 符合IEC 60068-2-5的300小時耐太陽輻射（UV）

此外，鐵路行業還發布了用于關鍵操作的組件和設備的國際安全標準和法規（EN 50155，EN 60077和EN 45545）。

35％占空比

一起使用時，增強的滾珠絲杠套件，無刷電機，電磁制動和環保性能可以大大提高占空比。例如，圖2中所示的Thomson Electrak LL電動推桿提供了高達35％t的占空比，而在相同的工作溫度和負載下，其他電動線性執行器的占空比為20％。高占空比可以在給定的時間范圍內完成更多工作，而不必訴諸強制冷卻或使用比負載所需強度更大的執行器，以避免過熱。

即將發生什么？

在當今的運輸應用中，電動推桿主要提供開關功能，并將繼續提供開關功能。但是，切換需要一些車載電子設備，這些電子設備使電動推桿能夠相互通信，并與其他設備通信，從而為操作員提供諸如縮放儀位置反饋的信息。

盡管用于充電站的電動推桿是必須升級的首批組件之一，以適應不斷增長的乘員率和擴展的電氣化，但其他合適的電動能推桿很快就會問世，包括車門操作，臺階調平，軌道車連接以及間隙控制，以確保乘客的安全和便利訪問。到目前為止，這些應用主要由氣動或液壓執行器管理，但是隨著周期的增加以及對更高效，更堅固組件的需求，工程師應在設計中考慮更合適的電動推桿。