城市地鐵車輛受電弓常見故障及維修策略

柳宇昊

摘 要：在整個(gè)地鐵車輛供電系統(tǒng)中，受電弓能量的發(fā)起源頭，是整個(gè)地鐵車輛的重要組成部件之一。受電弓通過架空接觸網(wǎng)獲取電能，將其傳遞至輔助逆變器以及牽引逆變器，它的性能好壞直接決定了地鐵車輛能否穩(wěn)固運(yùn)營。本文集中調(diào)研當(dāng)前我國城市地鐵車輛受電弓使用工況，探索和挖掘受電弓常見故障，并指出相應(yīng)的對策，進(jìn)一步優(yōu)化和完善我國受電弓檢修方面。

關(guān)鍵詞：受電弓 常見故障 優(yōu)化和完善

中圖分類號(hào)：F416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（a）-0038-02

隨著我國城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵車輛在大中城市交通運(yùn)輸方面承載了越來越大的負(fù)荷，這也為地鐵的安全運(yùn)營提出了更高的要求。近年來，城市地鐵因?yàn)槭茈姽收蠈?dǎo)致地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)大面積癱瘓的事件時(shí)有發(fā)生，可見受電弓不僅關(guān)系到車輛的運(yùn)行，也在城市軌道交通中占據(jù)越來越重要的地位。對受電弓故障進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和分析，查找其主要故障模式及位置，提出相應(yīng)的維修策略是當(dāng)前我國城市軌道交通受電弓領(lǐng)域的熱門方向。

1 受電弓產(chǎn)品概述

受電弓作為核心部件與地鐵車輛安全運(yùn)營息息相關(guān)，其主要由：底架、上部框架、下部框架、升弓裝置、弓頭、休息位置傳感器、落弓氣缸等部分組成。受電弓又存在單臂式、雙臂式、石津式以及垂直式4種形式上的區(qū)分。受電弓主要有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式。

國外受電弓技術(shù)比較成熟，其架空接觸網(wǎng)供電技術(shù)相對起步較早，最初是電力機(jī)車應(yīng)用此技術(shù)，后經(jīng)改進(jìn)應(yīng)用于城市軌道交通車輛。如Siemens Melecs、Schunk、Stammenn等，這些公司均為國際受電弓大型生產(chǎn)商，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于瑞士、德國、西班牙、韓國以及中國等國家。

我國受電弓技術(shù)起步較晚，但是城市軌道交通發(fā)展較為迅速，國內(nèi)受電弓生產(chǎn)商的技術(shù)多為技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)，并逐步開發(fā)出一套適用于我國國情的城市軌道交通受電弓生產(chǎn)技術(shù)。例如：上海天海受電弓制造有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的多種型號(hào)的單臂受電弓產(chǎn)品就被我國許多城市軌道交通車輛廣泛應(yīng)用。

2 受電弓常見故障分析

2.1 受電弓桿件斷裂或裂紋

首先，受電弓框架部分通常采用6系鋁合金或5系鋁合金焊接而成，例如深圳地鐵5號(hào)線，其受電弓（TSG18E 型的鋁合金框架就在投入運(yùn)行6個(gè)月后出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；廣州地鐵3號(hào)線的手電共框架在其對接焊縫邊緣處也出現(xiàn)裂紋故障；南京地鐵2號(hào)線受電弓框架肘接處也有開裂故障。多數(shù)受電弓框架斷裂或裂紋是因?yàn)椴牧暇植繌?qiáng)度不足以及生產(chǎn)工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)而造成的。地鐵車輛在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于受電弓接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的彈性不均、列車運(yùn)行不平穩(wěn)、隧道內(nèi)接觸網(wǎng)剛性懸掛等因素影響，車體易產(chǎn)生高頻振動(dòng)，這種長期復(fù)雜的受力狀態(tài)會(huì)造成受電弓框架故障。

其次，多數(shù)城市地鐵線路也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)受電弓拉桿斷裂的故障，造成這種現(xiàn)象的主要原因就是拉桿存在較大的焊接殘余應(yīng)力。此時(shí)拉桿在焊接殘余應(yīng)力和拉力的共同作用下，極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和應(yīng)力疲勞，進(jìn)而造成拉桿斷裂。

2.2 受電弓滑板磨耗過快或不均勻

碳系滑板、粉末冶金滑板以及純金屬滑板是當(dāng)前我國地鐵受電弓滑板的主要使用類型。其中，碳系滑板又分為浸金屬型、燒結(jié)型以及純碳。作為受電弓與接觸網(wǎng)直接接觸部分，滑板在列車運(yùn)行的正常損耗是難以避免的，其損耗機(jī)制多分為：電氣磨耗和機(jī)械磨耗。電氣磨耗多只滑板因與接觸網(wǎng)接觸不良，在受電弓之間容易產(chǎn)生拉弧或電火花，造成滑板損傷；機(jī)械磨耗則是指在城市地鐵車輛運(yùn)行過程中，由于弓網(wǎng)接觸力過大、撞擊導(dǎo)致滑板快速磨損或造成掉塊等異?，F(xiàn)象。

2.3 受電弓離線

城市地鐵車輛在運(yùn)行過程中，若滑板與金屬導(dǎo)線脫離，則在兩者之間容易產(chǎn)生電?。妷簱舸┛諝鈱赢a(chǎn)物），進(jìn)而產(chǎn)生受電弓拉弧現(xiàn)象。一旦受電弓脫線產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象就會(huì)向周圍發(fā)射高頻噪聲，嚴(yán)重干擾地鐵沿線的一切通信信號(hào)設(shè)施。通常造成受電弓離線故障是由于受電弓與接觸導(dǎo)線接觸力不穩(wěn)定、受電弓跟隨性差、接觸導(dǎo)線表面不光滑造成的。

3 受電弓檢修策略優(yōu)化方法

3.1 故障針對性策略

首先，受電弓部件斷裂或裂痕現(xiàn)象可通過改進(jìn)材料制 造工藝或提升材料自身質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，而受電弓拉桿問題可 通過提升焊接工藝和改進(jìn)受電弓拉桿結(jié)構(gòu)來解決。

其次，降低受電弓滑板磨耗可采?。号渲檬茈姽瓩z測裝置，確保其動(dòng)態(tài)及靜態(tài)時(shí)的使用要求，減少拉弧、降低受電弓離線率、電火花現(xiàn)象；增設(shè)受電弓主控控制系統(tǒng)，將弓網(wǎng)之間的接觸力保持在合理范圍。

最后，降低受電弓離線率可采?。捍_保弓網(wǎng)之間的接觸 力；在確保受電弓結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，合理降低受電弓歸算 質(zhì)量，提升其跟隨性；優(yōu)化受電弓結(jié)構(gòu)，提升其抗側(cè)片性能 力；強(qiáng)化線路質(zhì)量，減少車輛行進(jìn)間的激烈振動(dòng)狀況，組 織起傳遞至弓網(wǎng)系統(tǒng)。

3.2 受電弓檢修流程優(yōu)化方案

城市軌道交通車輛維修通常分為：預(yù)防性維修和事后維修。預(yù)防性維修通過對產(chǎn)品系統(tǒng)的檢測、檢查等動(dòng)作及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并進(jìn)行及時(shí)排除，確保車輛以絕對安全狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)營。這是強(qiáng)化安全、節(jié)能降耗的根本路線，經(jīng)過分析和總結(jié)可將受電弓檢修流程工作優(yōu)化為以下動(dòng)作。

（1）目視檢查：肉眼可見部位需通過經(jīng)驗(yàn)判斷技術(shù)狀態(tài)，對可見范圍內(nèi)的不良部位進(jìn)行檢修或更換。

（2）清潔：對受電弓表面及銜接處進(jìn)行擦拭、吹掃工作。

（3）潤滑：對軸承、齒輪等運(yùn)動(dòng)件或配件進(jìn)行油脂加注。

（4）限度檢查：對關(guān)鍵部位或關(guān)鍵部件依照限度要求進(jìn)行檢測以及測量確認(rèn)，確定其是否符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

（5）功能檢查：利用手工對設(shè)備設(shè)施、外部工具進(jìn)行功能性檢查。

（6）性能測試：通過外部檢測設(shè)備、工具及設(shè)施檢測產(chǎn)品當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，緊固力矩的校核也應(yīng)看作性能測試。

（7）更換或修復(fù)：對不滿足技術(shù)要求的部件和產(chǎn)品進(jìn)行更換或修復(fù)。

（8）分解檢修：對受電弓進(jìn)行拆解，針對每一個(gè)分解部件進(jìn)行上述工作。

（9）組裝調(diào)試：對分解后的部件進(jìn)行重新組裝和調(diào)試，以滿足正常運(yùn)行需求。

4 結(jié)語

作為城市地鐵車輛安全、穩(wěn)定運(yùn)營的核心部件之一，受電弓應(yīng)當(dāng)引起城市軌道交通檢修部門的高度重視。當(dāng)前我國所使用的受電弓技術(shù)基本可以滿足我國城市地鐵線路的正常運(yùn)營，但為了迎合城市的高速發(fā)展，為了追隨城市建設(shè)更高、更快的步伐，城市軌道交通應(yīng)大力研發(fā)受電弓技術(shù)，全面優(yōu)化和完善其控制系統(tǒng)，如機(jī)械結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝以及滑板材料等。

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