地鐵列車(chē)氣動(dòng)受電弓安全性控制措施探究

陳前

摘 要：受電弓系統(tǒng)作為地鐵列車(chē)的重要系統(tǒng)，直接涉及到車(chē)輛的運(yùn)行性能和安全，影響乘客的乘坐舒適度。為此，本文主要就地鐵列車(chē)氣動(dòng)受電弓安全性，進(jìn)行了具體的分析，以供大家交流探討。

關(guān)鍵詞：地鐵列車(chē)；氣動(dòng)受電弓；安全性

引 言：受電弓作為地鐵列車(chē)高壓供電系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)通過(guò)接觸網(wǎng)取電給車(chē)輛牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)供電。因此，需對(duì)受電弓相關(guān)的故障進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決措施，避免此類(lèi)故障的發(fā)生，保證車(chē)輛靜態(tài)調(diào)試期間的高壓供電安全。

1 受電弓類(lèi)型

受電弓系統(tǒng)作為城軌車(chē)輛的重要系統(tǒng)，是城軌車(chē)輛的受流裝置，從高壓接觸網(wǎng)上獲得電流，為車(chē)輛牽引逆變器和高壓設(shè)備提供動(dòng)力來(lái)源。

受電弓主要分為四大類(lèi)：雙臂式，單臂式，垂直式和石津式。

1.1 雙臂式

雙臂式受電弓乃最傳統(tǒng)的受電弓，亦可稱"菱"形受電弓，因其形狀為菱形。但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車(chē)線的風(fēng)險(xiǎn)，部分新出廠的鐵路車(chē)輛，已改用單臂式受電弓；亦有部分鐵路車(chē)輛從原有的雙臂式受電弓，改造為單臂式受電弓。

1.2 單臂式

除了雙臂式，其后亦有單臂式的受電弓，亦可稱為"之"（Z）（ㄑ）字形的受電弓。此款受電弓的好處是比雙臂式集電弓噪音為低，故障時(shí)也較不易扯斷電車(chē)線，為較普遍的受電弓類(lèi)型。而依據(jù)各鐵路車(chē)輛制造廠的設(shè)計(jì)方式不同，在受電弓的設(shè)計(jì)上會(huì)有些許差異。

1.3 垂直式

除了上述兩款受電弓，還有某些受電弓是垂直式設(shè)計(jì)，亦可稱成"T"字形（又叫作翼形）受電弓，其低風(fēng)阻的特性特別適合高速行駛，以減少行車(chē)時(shí)的噪音。所以此款受電弓主要用于高速鐵路車(chē)輛。但是由于成本較高，垂直式受電弓已經(jīng)沒(méi)有使用（日本新干線500系改造時(shí)由垂直式受電弓改為單臂式受電弓）。

1.4 石津式：日本岡山電氣軌道的第六代社長(zhǎng)，石津龍輔1951年發(fā)明，又稱為"岡電式"、"岡軌式。

2 受電弓升降弓原理分析探討

以某線路列車(chē)為例，改線路列車(chē)設(shè)有兩個(gè)受電弓，兩個(gè)受電弓分別安裝在MP車(chē)車(chē)頂，圖1為受電弓氣路原理圖。

在升弓時(shí)，需滿足如下條件：（1）受電弓刀開(kāi)關(guān)打在受電弓位，受電弓允許繼電器PANEBR得電；（2）無(wú)車(chē)間電源接入，車(chē)間電源接入狀態(tài)繼電器WSPISR失電；（3）無(wú)降弓指令，降弓繼電器LPTR失電。當(dāng)上述條件滿足后，將司機(jī)臺(tái)受電弓控制開(kāi)關(guān)置于升雙弓位，升前弓列車(chē)線、升后弓列車(chē)得電，升弓電磁閥PANMV得電。壓縮空氣經(jīng)升弓電磁閥、節(jié)流閥1、2后進(jìn)入氣缸，壓縮氣缸內(nèi)的氣缸復(fù)位彈簧，受電弓升弓彈簧的拉力得到釋放，受電弓升起。

在降弓時(shí)，司機(jī)室受電弓控制開(kāi)關(guān)置于降雙弓位，降前弓列車(chē)線、降后弓列車(chē)線得電，降弓繼電器LPTR得電，，升弓繼電器RPTR失電，升弓電磁閥PANMV延時(shí)1S失電將氣缸內(nèi)的壓縮空氣排掉，氣缸在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，受電弓降下。

3 故障發(fā)生經(jīng)過(guò)、原因分析及整改措施研究

3.1 故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

靜調(diào)廠房5道接觸網(wǎng)高壓供電，列車(chē)升起雙弓高壓供電，15分鐘后MP1車(chē)受電弓處接觸網(wǎng)斷裂，斷裂的接觸網(wǎng)垂落在MP1車(chē)空調(diào)機(jī)組上放電，牽引變電所內(nèi)高壓供電跳閘。

3.2 故障原因分析

在事故發(fā)生后去現(xiàn)場(chǎng)查看，從接觸網(wǎng)的斷面判斷接觸網(wǎng)是由于高溫導(dǎo)致熔斷，空調(diào)機(jī)組上表面有明顯燒糊痕跡，是由于接觸網(wǎng)斷裂垂落至空調(diào)機(jī)組上放電導(dǎo)致。進(jìn)入車(chē)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有明顯的空氣泄漏聲音，主風(fēng)管壓力表顯示約2.8bar，且主空壓機(jī)空開(kāi)CMCCB處于斷開(kāi)位置。

在進(jìn)行升雙弓操作時(shí)，雙弓均升起，證明升弓管路壓力應(yīng)大于升弓最低工作壓力2.75bar。在車(chē)輛雙弓升起后，主風(fēng)管有漏氣情況，操作人員將主空壓機(jī)斷路器斷開(kāi)導(dǎo)致兩個(gè)主空壓機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)，使得升弓管路壓力接近最低升弓壓力，受電弓緩慢下降，受電弓滑板與接觸網(wǎng)間出現(xiàn)間隙，電弧放電高溫將接觸網(wǎng)熔斷。

3.3 整改及后續(xù)預(yù)防措施

通過(guò)上述分析可以看出，在車(chē)輛在高壓供電靜態(tài)調(diào)試期間，在車(chē)輛升弓前操作人員沒(méi)有關(guān)注主風(fēng)管壓力，在升弓后主風(fēng)管漏氣的情況下又沒(méi)有及時(shí)啟動(dòng)主空壓機(jī)和輔助空壓機(jī)導(dǎo)致故障的發(fā)生，同時(shí)車(chē)輛在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有自動(dòng)降弓保護(hù)裝置（ADD），在出現(xiàn)嚴(yán)重漏氣時(shí)，受電弓不會(huì)自動(dòng)快速降下，因此在調(diào)試期間存在一定的安全隱患。

針對(duì)該故障原因，設(shè)計(jì)了一套調(diào)試用氣動(dòng)受電弓保護(hù)工裝，原理圖見(jiàn)圖2，該保護(hù)工裝的原理是通過(guò)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)升弓管路的壓力，當(dāng)升弓管路中的壓力高于升弓最低工作壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)高壓觸點(diǎn)閉合，繼電器KM閉合，升弓列車(chē)線（PANEBR觸點(diǎn)前端）中串入的KM觸點(diǎn)閉合，受電弓升起或保持升起狀態(tài)。

當(dāng)升弓管路中的壓力低于升弓最低工作壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)低壓觸點(diǎn)閉合，控制繼電器KM失電，使串入升弓列車(chē)線（PANEBR觸點(diǎn)前端）的KM觸點(diǎn)斷開(kāi)，受電弓延時(shí)1S后自動(dòng)快速降弓，同時(shí)接通漏電保護(hù)器的采樣電阻R（漏電保護(hù)器輸入、輸出差值大于30mA跳閘），漏電保護(hù)器動(dòng)作，報(bào)警蜂鳴器響起，必須排除升弓管路低壓故障后才能復(fù)位漏電保護(hù)器，再次升弓。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，從安全性考慮，氣動(dòng)受電弓應(yīng)有自動(dòng)降弓裝置（ADD），如果沒(méi)有設(shè)計(jì)ADD，在調(diào)試期間如果出現(xiàn)特殊情況，存在一定的安全隱患。針對(duì)在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有自動(dòng)降弓裝置的車(chē)輛，在調(diào)試時(shí)使用氣動(dòng)受電弓保護(hù)工裝可以避免類(lèi)似故障的發(fā)生，而且實(shí)際上，在應(yīng)用該工裝后也沒(méi)有類(lèi)似故障發(fā)生。

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