一種新型受電弓靜態(tài)壓力檢測方案

林鶴 許東琪 郭勝 曾光

［摘要］軌道車輛受電弓受流性能的好壞直接影響到車輛的安全運行，因此對受電弓與接觸網(wǎng)之間的壓力提出更高的要求。文章介紹一種新型受電弓靜態(tài)壓力常規(guī)檢測方案，并對受電弓壓力未在標(biāo)準范圍內(nèi)產(chǎn)生的原因進行分析。

［關(guān)鍵詞］受電弓；弓網(wǎng)壓力；靜態(tài)壓力檢測

［作者簡介］林鶴，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院09級?？栖囕v工程系機電設(shè)備專業(yè)學(xué)生，上海，201620；郭勝，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院09級專科車輛工程系機電設(shè)備專業(yè)學(xué)生，上海，201620；許東琪，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院09級?？七\營管理系運營管理專業(yè)學(xué)生，上海，201620；曾光，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院09級?？栖囕v工程系機電設(shè)備專業(yè)學(xué)生，上海，201620

［中圖分類號］ U269.32 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2012）03-0042-0003

一、引言

軌道交通電力機車是通過受電弓從接觸網(wǎng)獲取電能來驅(qū)動牽引電機運行的，因此受電弓的性能好壞直接影響了電力運行的可靠性和效率[1]。列車高速運行時，受電弓與接觸線間要維持合適的接觸壓力。當(dāng)接觸壓力過小時，易造成離線并產(chǎn)生拉?。划?dāng)接觸壓力過大時，接觸線抬升量過大，使接觸線局部彎曲并引起疲勞損傷，同時使接觸線和滑板磨耗增大，嚴重時造成弓網(wǎng)事故[2]。

目前，我國對受電弓接觸壓力檢測主要是采用彈簧拉力計手動測量，這種檢測技術(shù)相對落后，檢測效率低、精度低、準確性差。較為先進的受電弓檢測系統(tǒng)是受電弓微機測試系統(tǒng)。該類型測試系統(tǒng)設(shè)備間的有線連接使得測試系統(tǒng)龐大，每次操作都需要麻煩地接線和拆線工作，不能滿足各種情況下的測試要求，也造成了測試工作量的增大[3]。與此同時，國外的受電弓接觸壓力動態(tài)監(jiān)測設(shè)備，設(shè)備造價較高，維護困難，而且功能單一[4]。

本文在現(xiàn)有的受電弓檢測儀測試原理的基礎(chǔ)上，研制出一種小巧的、使用和移動較為方便的受電弓檢測儀。這樣受電弓可以不用取下，在車頂上直接進行檢測、調(diào)整即可。而且可以為操作以及操作人員提供更好的安全性和更高效的工作效率。

二、檢測方案

本文設(shè)計方案是由電葫蘆通過固定銷固定在受電弓底架上，電葫蘆的吊鉤與測力儀的測試掛鉤相勾連，而測力儀是通過自制的掛鉤掛在受電弓碳滑板下面的橫梁上，至此，從剖面上形成了一個封閉的三角形。組裝好進行檢測時，受電弓處于升弓到最高位狀態(tài)，此時，控制電葫蘆，使其勻速拉下受電弓弓頭，測力計動態(tài)測量的拉力即為受電弓的靜態(tài)力，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，只需選取三個高度，分別為2m、1.5m、1m，在這三個高度時分別讀出顯示數(shù)據(jù)，或直接用測力儀的內(nèi)部存儲功能進行記憶，測試完成，操作電葫蘆使受電弓自由勻速升到最高位置，取下檢測設(shè)備，結(jié)束檢測。

微型電葫蘆可以使設(shè)計的檢測設(shè)備體積小、重量輕，搬動便攜，使用可靠，并且采用220V的單相電源，應(yīng)用方便。電葫蘆還帶有限位器，確保操作的安全性。

測力儀的選用可以給檢測儀的實現(xiàn)提供高精度高分辨率，其示數(shù)誤差僅為0.1N ，足以滿足檢測的需要。測力儀的數(shù)據(jù)記憶功能方便了操作人員的數(shù)據(jù)記錄，只需簡單的操作，即可使測試的數(shù)據(jù)自動存儲到儀器內(nèi)部，儲存的記憶資料在關(guān)機后也可保存，且機器可存儲128個數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多次測量，然后再進行數(shù)據(jù)輸出。此種方案的檢測方式，還可以提供比較式檢測，即設(shè)定上下兩個極限值，檢測時，超過整定值時，測力儀會自動報警，此為簡化的檢測方式。方案中的同步檢測為設(shè)備未來的擴展提供了可能，將測力儀連接到電腦上，使用電腦上的同步顯示測試力曲線軟件，可保存、打印，做各種分析。

三、方案的可行性

忽略在檢測過程中牽引電機的震動，假設(shè)砝碼上升為勻速運動，對裝置進行準確性校驗，具體方案如下：

1.起吊40 N 砝碼至1 m 處，記錄測量儀器數(shù)據(jù)，觀察機構(gòu)整體工作情況，重復(fù)3次。

2.起吊80 N 砝碼至1 m 處，記錄測量儀器數(shù)據(jù)，觀察機構(gòu)整體工作情況，重復(fù)3次。

3.起吊120 N 砝碼至1 m 處，記錄測量儀器數(shù)據(jù)，觀察機構(gòu)整體工作情況，重復(fù)3次。

4.起吊160 N 砝碼至1 m 處，記錄測量儀器數(shù)據(jù)，觀察機構(gòu)整體工作情況，重復(fù)3次。

填寫以下表格（表1）：

可行性分析結(jié)果：

檢測設(shè)備滿足設(shè)計總體要求，工作正常，能夠?qū)嶋H用于受電弓靜態(tài)壓力檢測，可行性分析通過。

四、實驗及數(shù)據(jù)

檢測方案可行性分析通過后，為進一步掌握測量儀器的使用性能，防止可能突發(fā)的意外狀況；同時也為了使分析結(jié)果更加客觀并更具有說服力，對1∶1受電弓模型進行靜態(tài)壓力測量，校驗設(shè)備的準確性、可靠性和穩(wěn)定性。

上海地鐵運行檢修車間在進行受電弓靜態(tài)壓力檢測時，只選取三個固定高度點來測量，三個固定高度點分別為2m、1.5m、1m ，彈簧測力計鉤住受電弓下拉，依次到達三個固定高度點，若所測力均在120±7 N范圍內(nèi)，則表明受電弓靜態(tài)壓力正常；反之，受電弓需進行調(diào)整。

根據(jù)以上原理，在覆蓋原有檢測點的基礎(chǔ)上，選取五個固定高度點來進行測量，五個高度點分別為2.0m、1.7m、1.5m、1.3m、1.0m ，從而使測量結(jié)果更準確，受電弓在實際運行中更可靠。

測量結(jié)果如下：

對以上數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)總體范圍在117.3 N~128.3 N之間，基本都能符合受電弓靜態(tài)壓力要求，但出現(xiàn)8個 “硬點”，即數(shù)值大于127 N,硬點率達到16%，可能的原因如下：

1．操作不熟練，受電弓勻速下降過程控制不到位，在個別點上出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

2．在彈簧和壓縮氣缸的配置上，模型與真實受電弓間存在差異。

3．受電弓模型長時間閑置，缺乏維護，需要調(diào)整。

雖然硬點率偏高，但并不對測量的準確性產(chǎn)生影響。因為測量的目的是通過顯示的具體數(shù)據(jù)判斷受電弓是否需要調(diào)整：若數(shù)據(jù)在合理范圍120±7 N內(nèi)，則不需要調(diào)整；反之，則需要進行調(diào)整。

五、受電弓故障及檢修分析

（一）檢測時升降弓過程

升弓時，當(dāng)壓縮空氣經(jīng)緩沖閥進入升弓氣缸后，氣缸內(nèi)活塞移動帶動活塞桿縮回，降弓彈簧受壓。同時活塞桿拉動下桿下端，下臂桿上端沿順時針方向向上升起，處于壓縮狀態(tài)的升弓彈簧釋放壓力，進一步推動下臂桿作順時針轉(zhuǎn)動，帶動活動構(gòu)架升起。

檢測時降弓過程為被動，在弓頭施加以向下的壓力，受電弓活動構(gòu)架在外力作用下落下，迫使下臂桿下端做逆時針轉(zhuǎn)動，從而使活塞桿推動活塞，降弓彈簧被迫暫時釋放壓力。

（二）靜態(tài)壓力超出偏差范圍的主要原因

1．季節(jié)性溫度變化比較大。熱脹冷縮等現(xiàn)象比較明顯，致使彈簧工作狀態(tài)不穩(wěn)定。應(yīng)采取的措施是，檢查調(diào)整彈簧拉伸力。

2．車頂受電弓固定螺栓未緊固。由于受電弓固定在B車車頂?shù)墓潭菟ㄎ垂潭ㄗ?，從而使螺栓隨著車輛的震動而松動，使受電弓的接觸壓力超出所要求的范圍。應(yīng)采取的措施是，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺釘，使接觸壓力在正確的范圍。

3．受電弓內(nèi)部摩擦太高。在檢測降弓時，活塞、軸承、彈簧等部件的摩擦力過大，使測量的靜態(tài)壓力值超過正確的范圍。應(yīng)采?。ㄏ罗D(zhuǎn)第41頁）