淺析復(fù)興號動車組受電弓系統(tǒng)與運(yùn)用檢修

郭天萌?聞鴻鵬?范海濤

摘 要：本文介紹了動車組的高壓受流系統(tǒng)，對其重要組成部分受電弓的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)械組成進(jìn)行詳細(xì)闡述，從工作原理層面上著重分析了受電弓在升弓、運(yùn)行、降弓與緊急降弓等不同工況時(shí)，受電弓的不同工作狀態(tài)。最后用簡單介紹了運(yùn)用修過程中對受電弓的維修和保養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：動車組 受電弓 檢修

1、引言

經(jīng)過近近期的發(fā)展，我國的高速鐵路網(wǎng)初具規(guī)模。自2012年，我國的高鐵路運(yùn)營里程達(dá)已居世界第一位，在建里程超過一萬公里。自2017年9月起，我國自主研發(fā)的復(fù)興號動車組，正式于京滬高鐵上提速至350Km/h，實(shí)現(xiàn)了北京到上海運(yùn)行時(shí)間縮短至4.5小時(shí)。未來幾年，中國高鐵建設(shè)將進(jìn)入全面爆發(fā)期。相鄰的省會城市或者各大城市將形成1-2小時(shí)高鐵交通經(jīng)濟(jì)圈，越來越多的大中小城市之間將形成1小時(shí)甚至半小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，屆時(shí)，“人便其行，貨暢其流”將為祖國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來源源不斷的動力。但是，值得我們注意的是，高鐵的發(fā)展也不能太過激進(jìn)，結(jié)合動車組運(yùn)用情況，尤其是對于日常的檢修維護(hù)與行車故障的處理等，要形成完善的體系，保證動車組安全運(yùn)行，保障旅客的綠色健康高效地出行。

2、動車組高壓系統(tǒng)與受電弓

動車組的高壓系統(tǒng)是動車組關(guān)鍵技術(shù)中最重要的一項(xiàng)，系統(tǒng)包括受電弓、高壓箱和高壓電纜及其附件等。高壓電器安裝布置方式充分考慮安全性、可靠性。高壓系統(tǒng)具備為全車供電、電氣保護(hù)、監(jiān)測網(wǎng)壓及工作電流和在線絕緣檢測的能力。受電弓是利用車頂接觸網(wǎng)獲取和傳遞電流的機(jī)械組成。受電弓的主要作用是連接接觸網(wǎng)與動車組高壓系統(tǒng)，將高壓接觸網(wǎng)的電能傳遞給動車組。動車組每個(gè)編組配有兩個(gè)相同的受電弓，分別位于3車和6車主變壓器車車頂上，接受接觸網(wǎng)25kV高壓電向車內(nèi)饋電。采用單弓受流方式，每臺受電弓具有為全列車供電的能力。兩臺受電弓互為備用.當(dāng)兩組動車組聯(lián)掛運(yùn)行工況下，前后動車組分別由各自的受電弓受流，兩弓距離約208m。

3、復(fù)興號動車組受電弓組成

CX-GI型和DSA380型受電弓與25kV電壓接觸網(wǎng)接觸并將電流傳輸?shù)杰図旊娐分?，該受電弓用?50中國標(biāo)準(zhǔn)化動車組上。受電弓的組成部件包括：碳滑板、弓頭、弓角、上臂、上導(dǎo)桿、點(diǎn)連接裝置、下臂、下導(dǎo)桿、阻尼器、升弓裝置、氣囊、自動降弓裝置ADD、受電弓基座（見圖1）。

4、動車組受電弓升弓工作原理

受電弓的升降是由氣囊組成的平衡系統(tǒng)控制，氣囊的壓力空氣由氣動控制單元提供，在壓力空氣作用下氣囊伸長產(chǎn)生扭矩，通過凸輪及彈性連接軸作用在下臂鉸鏈處，從而使受電弓升起。電子控制單元接收來自車輛的控制信號如速度、接觸網(wǎng)類型等，通過內(nèi)部運(yùn)算，調(diào)整輸出至氣囊的壓力，使弓頭和接觸網(wǎng)之間保持設(shè)定的接觸力。如果壓力空氣供應(yīng)中斷或者低壓電源供應(yīng)發(fā)生故障，受電弓會自動降弓，降弓是隨著氣囊內(nèi)的壓力空氣排空后由重力作用自動實(shí)現(xiàn)。

（1）升弓：列車發(fā)出受電弓升弓指令后，升弓電磁閥得電，壓力空氣經(jīng)過升弓電磁閥、調(diào)壓閥及車頂供氣管路，一路進(jìn)入氣囊，驅(qū)動受電弓升起，另一路通過ADD閥到碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關(guān)和ADD電磁閥。在整個(gè)升弓過程中，ADD閥的作用非常重要，壓力空氣首先通過下閥體的縮孔向上閥體、碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關(guān)和ADD電磁閥供風(fēng)直至上下閥體壓力達(dá)到平衡，受電弓升起。

（2）運(yùn)行：受電弓升起后，控制模塊內(nèi)的速度-氣囊壓力曲線確定出某一速度下的氣囊目標(biāo)壓力，并由壓力傳感器向控制模塊反饋氣囊實(shí)時(shí)壓力，當(dāng)目標(biāo)壓力與實(shí)際壓力不一致時(shí)，控制模塊會通過閉環(huán)控制系統(tǒng)適時(shí)調(diào)整，使其保持一致。

（3）降弓：列車發(fā)出降弓命令后，升弓電磁閥失電，氣囊內(nèi)的壓力空氣經(jīng)由升弓電磁閥排氣口排出，受電弓在重力作用下降弓，碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關(guān)和ADD電磁閥內(nèi)的壓力空氣也同時(shí)排出。閉合狀態(tài)的壓力開關(guān)常開回路重新斷開，列車即可判斷受電弓正常降弓。自動緊急降弓：當(dāng)受電弓碳滑板磨耗到限或遭外力破壞、控制氣路發(fā)生漏氣以及控制模塊發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)將受電弓自動快速降下，保護(hù)受電弓和接觸網(wǎng)不遭到進(jìn)一步破壞。

（4）緊急降弓：自動緊急降弓是當(dāng)碳滑板磨損到限或者弓頭受撞擊破損時(shí)，受電弓通過緊急降弓閥快速排空氣囊中的壓力從而實(shí)現(xiàn)弓頭快速脫網(wǎng)，該裝置能夠保護(hù)接觸網(wǎng)不受損害。受電弓碳滑板內(nèi)部安裝有ADD檢測氣路，具有自動降弓檢測功能，，當(dāng)列車運(yùn)行過程中受電弓發(fā)生自動降弓時(shí)，會同時(shí)自動斷開主斷路器。受電弓動作原理見圖2。

5、受電弓檢修和維護(hù)

動車組在入庫進(jìn)行檢修時(shí)，對于受電弓的檢查分為運(yùn)用修和高級修，其中運(yùn)用修包含一級檢修和二級檢修。一級維修主要檢查受電弓的碳滑板、絕緣子是否有破損，檢查氣動回路是否漏風(fēng)，檢查受電弓弓角是否有磨損。二級檢修是運(yùn)用修中更加細(xì)致和深入的檢修。主要檢查項(xiàng)目如下：

（1）.檢查導(dǎo)電線是否斷股、破損、無柔性、干涉等； 檢查各處緊固螺栓是否有松動跡象； 檢查下臂鋼絲繩位于凸輪凹槽中，并使凹槽涂滿油脂；

（2）.檢查受電弓氣管是否破損、開裂； 檢查氣囊使用狀態(tài)；

（3）. 檢查APIM/絕緣管、絕緣子、下拉桿使用狀態(tài)，各處需要潤滑、保養(yǎng)的螺栓緊固件、軸承等處需要涂滿油脂，如弓角固定螺栓、下拉桿軸承、阻尼器固定軸承等

6、小結(jié)

隨著動車組運(yùn)營速度的不斷刷新，對其受電弓的性能要更高，對其受電弓的檢修工作的標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。因此對于動車組運(yùn)用檢修部門來講，研究和學(xué)習(xí)受電弓的結(jié)構(gòu)和工作原理顯得尤為重要。本文淺嘗輒止，僅介紹了受電弓的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，更進(jìn)一步的故障分析，更加完善的檢修方法有待研究。