TSGD－300型受電弓刮弓的原因分析及改進(jìn)措施

盧林科

（廈門(mén)軌道交通集團(tuán)車(chē)輛部檢修中心，福建 廈門(mén)361000）

1 TSGD－300型受電弓介紹

TSGD－300型受電弓使用單臂結(jié)構(gòu)，全碳滑條，滑條耐用且檢修方便，使用最為普遍。現(xiàn)今福州機(jī)務(wù)段是一個(gè)以電力機(jī)車(chē)為主型機(jī)車(chē)的綜合性機(jī)務(wù)段，當(dāng)前電力機(jī)車(chē)有：HXD3C型35臺(tái)、HXD1型23臺(tái)、SS3型84臺(tái)、SS4型103臺(tái)，共計(jì)245臺(tái)。福州機(jī)務(wù)段由原福建片區(qū)4個(gè)機(jī)務(wù)段合并而來(lái)，因此電力機(jī)車(chē)所用受電弓的型號(hào)比較多且雜，主要有：DSA－200型受電弓、TSGD－300型、LV－2600－JC7－1－600／25型受電弓、TSG3－600／25型受電弓、TSG3－1－600／25型受電弓、TSGC－1－600／25型受電弓。而福州機(jī)務(wù)段里采用最多的就是TSGD－300型受電弓（圖1、圖2）。

圖1 TSGD－300型受電弓三維圖

圖2 TSGD－300型受電弓結(jié)構(gòu)示意圖

通過(guò)日常運(yùn)用檢修發(fā)現(xiàn)，TSGD－300型受電弓主要故障（日常報(bào)修活）包括無(wú)法升弓、升弓慢、砸車(chē)頂、途中拉弧、快降動(dòng)作（自動(dòng)降弓）、升弓氣囊裂（變形）、刮弓等，以及滑條到限、軟扁線線斷股、弓頭支撐架彈片斷（無(wú)彈力）、快降風(fēng)管老化等小故障。

其中危害最大的故障就是刮弓，即弓網(wǎng)事故。一旦發(fā)生刮弓事故，司機(jī)必須立即停車(chē)并按規(guī)定程序進(jìn)行檢查處理（申請(qǐng)接觸網(wǎng)停電—上車(chē)頂檢查處理—切除故障受電弓），往往會(huì)造成較為嚴(yán)重的列車(chē)晚點(diǎn)，從而嚴(yán)重影響運(yùn)輸秩序。而且，受電弓發(fā)生刮弓后，往往無(wú)法修復(fù)，必須整體更換，經(jīng)濟(jì)損失較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)機(jī)務(wù)段每年發(fā)生刮弓事故均在2～3件。如何消除TSGD－300型單臂受電弓的刮弓故障是機(jī)務(wù)段當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

2 原因分析

受電弓刮弓的原因很多：受電弓本身的質(zhì)量問(wèn)題、供電段方面（接觸網(wǎng)自身缺陷）、工務(wù)段方面（撥道移軌改變弓網(wǎng)相對(duì)位置）、機(jī)車(chē)乘務(wù)員方面（操縱不當(dāng)，未及時(shí)采取降弓帶電過(guò)分相），還有一些外在因素（接觸網(wǎng)上懸掛異物、自然災(zāi)害等）。本文著重從機(jī)車(chē)運(yùn)用檢修的角度對(duì)TSGD－300型單臂受電弓的刮弓原因進(jìn)行剖析及總結(jié)。

2.1 受電弓典型故障案例分析

2.1.1 故障現(xiàn)象與現(xiàn)場(chǎng)處理結(jié)果

（1）2013年1月12—20日，SS3－4049機(jī)車(chē)Ⅰ端受電弓滑條連續(xù)幾趟均發(fā)生滑條的導(dǎo)角被接觸網(wǎng)線硬點(diǎn)擊壞，先后更換了4根滑條，從幾根受損的滑條來(lái)看，其受損的位置均相同。期間，通過(guò)向供電段安全科反饋相關(guān)信息，由其組織對(duì)相關(guān)區(qū)段接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)進(jìn)行了檢查也未能查出具體原因。對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行扣修，檢查其升弓高度、接觸壓力、升降弓時(shí)間等相關(guān)技術(shù)性能，發(fā)現(xiàn)該機(jī)車(chē)Ⅰ端受電弓升弓接觸壓力太高，達(dá)180 N（標(biāo)準(zhǔn)為60～80 N）。打開(kāi)控制箱檢查發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓閥壓力表顯示460 k Pa，將其調(diào)為420 k Pa后，重新測(cè)量受電弓接觸壓力為75 N后投入運(yùn)用，該車(chē)受電弓的故障現(xiàn)象消失。

（2）2014年6月28日，SS3－0120機(jī)車(chē)Ⅱ端受電弓刮弓。回段檢查發(fā)現(xiàn)Ⅱ端受電弓翻轉(zhuǎn)180°，平衡桿拉斷，滑條中部偏左處有一硬點(diǎn)、整個(gè)滑板向上后部嚴(yán)重變形。更換新弓后檢查測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：升弓接觸壓力太高，達(dá)200 N以上（因所用的彈簧稱(chēng)最大量值只有200 N）。打開(kāi)控制箱檢查發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓閥壓力表顯示500 k Pa，將其調(diào)整為420 k Pa后，測(cè)量受電弓接觸壓力為80 N后投入運(yùn)用，受電弓運(yùn)用狀態(tài)良好。

2.1.2 故障案例發(fā)生的原因分析

大部分機(jī)車(chē)由于刮弓后，部件已經(jīng)損壞嚴(yán)重，刮弓主要原因比較難以判斷，但從損壞部件看，滑條上均存在硬接觸點(diǎn)，并且位置均靠近滑條左右兩側(cè)而非中間部分。以SS3－4049機(jī)車(chē)為例，該車(chē)尚未造成刮弓，且經(jīng)處理后故障消除，可以斷定故障點(diǎn)即在接觸壓力調(diào)整上，由于控制箱穩(wěn)壓閥壓力調(diào)整不當(dāng)（460 k Pa），造成Ⅰ端受電弓的升弓接觸壓力過(guò)大，升弓后接觸網(wǎng)向上抬高量過(guò)大（經(jīng)測(cè)量向上抬高量較接觸壓力正常的受電弓約高15 c m，如圖3所示）；當(dāng)機(jī)車(chē)運(yùn)行至線岔過(guò)渡區(qū)，滑條與接觸網(wǎng)線接觸點(diǎn)移到滑條邊緣位置時(shí)，另一側(cè)滑條在作用力作用下猶如蹺蹺板就會(huì)上翹，輕則造成受電弓滑板被接觸網(wǎng)線硬點(diǎn)擊傷（如案例中SS3－4049機(jī)車(chē)）；重則如案例SS3－0120機(jī)車(chē)，其Ⅱ端受電弓的升弓接觸壓力達(dá)到200 N以上，直接導(dǎo)致線岔區(qū)接觸網(wǎng)線進(jìn)入滑板的下部，弓頭在接觸網(wǎng)線、吊弦的拉扯下翻轉(zhuǎn)，刮弓在所難免。

圖3 電力機(jī)車(chē)受電弓過(guò)線岔區(qū)時(shí)滑條與接觸網(wǎng)線作用示意圖

綜合以上原因分析，受電弓的刮弓與升弓接觸壓力關(guān)系密切。升弓接觸壓力，標(biāo)準(zhǔn)為60～80 N。

（1）當(dāng)升弓接觸壓力低于60 N，會(huì)造成升弓困難、受電弓與接觸網(wǎng)離線跳弓、拉弧等故障；

（2）當(dāng)升弓接觸壓力高于80 N，輕則造成受電弓滑條受硬點(diǎn)撞擊損傷，重則發(fā)生刮弓事故。

通過(guò)對(duì)刮弓機(jī)車(chē)的事后檢查發(fā)現(xiàn)，有部分故障受電弓的升弓接觸壓力超過(guò)正常值（高于80 N），甚至超過(guò)200 N；造成這種現(xiàn)象的主要原因是受電弓控制箱的穩(wěn)壓閥壓力調(diào)整不當(dāng)。對(duì)于TSGD－300型這種新型受電弓，有相當(dāng)多的現(xiàn)場(chǎng)檢修者認(rèn)為：要使受電弓工作可靠，控制箱上穩(wěn)壓閥壓力應(yīng)在500 k Pa以上（由檢修老式弓帶來(lái)的老“經(jīng)驗(yàn)”）。而事實(shí)上，500 k Pa這個(gè)壓力值是指氣閥柜300＃調(diào)壓閥的壓力調(diào)整值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用經(jīng)驗(yàn)控制箱穩(wěn)壓閥的壓力只能調(diào)為400～420 k Pa，才能保證升弓接觸壓力在標(biāo)準(zhǔn)值60～80 N以?xún)?nèi)。

因此，TSGD－300型受電弓的控制箱是一個(gè)關(guān)鍵部件，在不了解其構(gòu)造作用原理的情況下盲目檢修，隨意調(diào)節(jié)控制箱內(nèi)的穩(wěn)壓閥壓力值，必然會(huì)使受電弓的工作狀態(tài)發(fā)生變化。受電弓整備檢修作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是控制箱經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，氣路管道因壓縮空氣本身附帶的油塵等原因存在受堵現(xiàn)象，造成受電弓升弓困難；乘務(wù)員報(bào)修后，檢修工作者由于對(duì)該新型受電弓了解不夠，打開(kāi)控制箱后發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓閥的壓力為420 k Pa，認(rèn)為是該閥的壓力值調(diào)整太低所致，將穩(wěn)壓閥的壓力調(diào)高到450～500 k Pa。這種做法確實(shí)可以使受電弓容易升起來(lái)，但此時(shí)的升弓接觸壓力已經(jīng)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值，輕則造成滑條受損，重則發(fā)生刮弓事故。

2.2 控制箱的原理分析

控制箱是TSGD－300型受電弓的動(dòng)力控制核心部件，其工作原理如圖4所示。

圖4 TSGD－300型受電弓控制箱工作原理圖

（1）升弓：氣源從升弓電空閥進(jìn)入空氣濾清器，經(jīng)穩(wěn)壓閥及壓力表后進(jìn)入升弓調(diào)節(jié)閥，通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)升弓時(shí)間控制，再進(jìn)入氣囊及自動(dòng)降弓裝置，使氣囊膨脹，推動(dòng)鋼絲繩從而將受電弓升起。

（2）降弓：當(dāng)升弓電空閥失電排風(fēng)時(shí)，氣囊內(nèi)的氣壓一路進(jìn)入微調(diào)閥的大小兩孔迅速排向大氣，一路經(jīng)降弓調(diào)節(jié)閥使微調(diào)閥在一定時(shí)間后關(guān)閉微調(diào)閥大孔，使剩余氣囊內(nèi)的氣壓只經(jīng)微調(diào)閥的小孔緩慢排向大氣，實(shí)現(xiàn)先快后慢的降弓要求。

2.3 結(jié)論

通過(guò)以上分析，判定TSGD－300型受電弓發(fā)生故障的原因主要是：在檢查維護(hù)過(guò)程中，控制箱穩(wěn)壓閥壓力調(diào)整過(guò)高而引發(fā)刮弓故障。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)控制箱內(nèi)壓力表壓力超高問(wèn)題，除了加強(qiáng)培訓(xùn)，提高專(zhuān)修人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，解決人員因素問(wèn)題外，還可以從設(shè)備改造方面考慮如何進(jìn)一步控制該故障現(xiàn)象的發(fā)生。

方案1：在控制箱內(nèi)做一些改動(dòng)。在壓力表三通接頭處加裝限壓閥，其作用是確保送往氣囊的壓縮空氣壓力不超過(guò)430 k Pa。

如何確定限壓閥工作壓力，從長(zhǎng)期故障處理及檢測(cè)接觸壓力掌握情況來(lái)看，控制箱內(nèi)壓力與升弓接觸壓力關(guān)系如下：控制箱壓力每變化10 k Pa，接觸壓力變化10 N，控制壓力為430 k Pa時(shí)，接觸壓力為90 N，雖然不符合標(biāo)準(zhǔn)，但此時(shí)接觸壓力不會(huì)造成滑條受擊打而刮弓，又能有效升弓，因此確定限壓閥壓力為430 k Pa，而非標(biāo)準(zhǔn)上限420 k Pa。

方案2：在控制箱出風(fēng)口處加裝壓力繼電器，其作用是當(dāng)出風(fēng)口壓力超過(guò)430 k Pa時(shí)，切除受電弓升弓電空閥得電電路，使受電弓自動(dòng)降弓，起到保護(hù)作用。

以上兩方案均能有效地解決因控制箱壓力超高造成的刮弓。其中方案2雖需進(jìn)行電路改造（將壓力繼電器常閉聯(lián)鎖并入受電弓升弓電空閥得電電路），相對(duì)復(fù)雜，但由于加裝的壓力繼電器可以安裝在升弓電空閥下方，如果不考慮故障提示電路，改造線路不超過(guò)1 m，改造工程量??；方案1必須分解控制箱并進(jìn)行鉆孔，看似簡(jiǎn)單，實(shí)際操作相對(duì)麻煩。

從試驗(yàn)效果看，方案2更簡(jiǎn)單易行，文中案例SS3－0120機(jī)車(chē)加裝后經(jīng)試驗(yàn)證明能正常運(yùn)用，并且使用半年以來(lái)無(wú)任何弓網(wǎng)問(wèn)題，且加裝電路無(wú)需進(jìn)行特別宣傳學(xué)習(xí)，因?yàn)榧友b部件及電線路均在升弓電空閥附近，布局簡(jiǎn)單、易于查找故障，方案切實(shí)可行。

［1］劉友梅.韶山3型4000系電力機(jī)車(chē)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2000.

［2］莊仲生.TSG－300型單臂受電弓使用說(shuō)明書(shū)［Z］，2004.