論鄭州1號線一期電客車受電弓選型合理性

李峰 關瓊浩 崔爽 楊宏濤

摘 要：鄭州地鐵1號線一期車輛采用TSG18G1型受電弓，由中車株洲電力機車有限公司電氣設備分公司提供。文章結合GB50157-2003地鐵設計規(guī)范及1號線車輛合同技術規(guī)格書，對鄭州地鐵1號線一期車輛受電弓的選型進行討論，同時為鄭州地鐵后續(xù)線路及其他城市地鐵車輛受電弓選型提供參考。

關鍵詞：地鐵車輛；受電弓；選型；鄭州地鐵

中圖分類號：U231+.94 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0051-02

Abstract： The TSG18G1 pantograph is used in the first phase of Zhengzhou Metro Line 1， provided by the Electric equipment Branch of Zhuzhou Electric Locomotive Co.， Ltd. This paper discusses the selection of the pantograph for the first phase of Zhengzhou Metro Line 1 based on the GB50157-2003 Metro Design Code and the Technical Specification of the contract for vehicles on Line 1. At the same time， it provides a reference for the selection of pantograph for Zhengzhou subway and other metro vehicles.

Keywords： subway vehicle； pantograph； selection； Zhengzhou Metro

1 TSG18型受電弓簡介

鄭州地鐵1號線一期電客車均采用TSG18G1型受電弓，是中車株洲電力機車有限公司電器設備分公司從西門子公司引進升級優(yōu)化的國產化項目。該型號受電弓屬氣囊式受電弓，具有重量輕、歸算質量小、結構簡單、工作高度范圍大、承受電流大、防震性能好、使用維護方便等特點，具有更好的弓網跟隨性及集電穩(wěn)定性。

1.1 折疊高度

TSG18G1型受電弓的折疊高度不大于310+10mm，工作高度范圍可達150mm-1950mm（可根據要求適當調寬范圍），最大升弓高度不小于2550mm。受電弓的折疊高度小，工作范圍大，能夠更好的適應各種不同接觸網高度設計。

1.2 弓頭質量、弓頭懸掛方式和耐震性能

受電弓弓頭在保證集電能力的情況下選用兩條60mm寬的碳滑板，更好的簡化弓頭的結構設計及降低弓頭質量。弓頭懸掛由兩組橡膠彈簧元件組成，呈對稱分布于弓頭兩側，能夠很好的吸收弓網之間的高頻震動。同時，氣囊式受電弓底架上安裝的阻尼器和兩個垂直氣囊也可吸收各種因素引起的低頻震動，更好的保證受電弓的動態(tài)集電穩(wěn)定性。

1.3 弓頭自由度

受電弓弓頭自由度是受電弓升起后，弓頭繞轉軸轉動的前后夾角大小值，弓頭自由度較大的受電弓能夠更好的保證弓網之間的貼合度，使其具有更高的集電穩(wěn)定性。TSG18系列受電弓弓頭自由度≥10°，可很好的避免出現(xiàn)碳滑板偏磨現(xiàn)象，保證受電弓穩(wěn)定受流。

1.4 材料和總重

受電弓底架、下臂桿和平衡桿由型鋼構成，通過噴涂油漆進行防腐保護；拉桿采用鋁合金棒材加工，上框架采用變徑的鋁合金管焊接而成，上述選材在保證受電弓結構強度前提下，盡可能的降低了受電弓總重及歸算質量，更好的提高了受電弓動態(tài)跟隨性及集電穩(wěn)定性。

1.5 壓力補償

鄭州地鐵1號線一期車輛使用的TSG18型受電弓采用氣囊升弓方式，靠氣壓的持續(xù)補償來維持受電弓升弓狀態(tài)，該功能的實現(xiàn)主要依靠氣閥箱中的精密調壓閥。精密調壓閥安裝于受電弓氣閥箱組裝，用于連接調整受電弓氣囊的升弓氣壓。精密調壓閥在50%載荷變化時，響應時間小于0.2S，具有較高的靈活調壓能力。

2 選型的合理性

2.1 落弓高度

落弓高度指的是受電弓落弓狀態(tài)下，受電弓最高點至軌面之間的距離。該參數(shù)主要為保證地鐵限界而設定。GB50157-2003_地鐵設計規(guī)范中要求受電弓落弓高度為3810mm；結合鄭州地鐵1號線隧道實際情況，鄭州地鐵1號線及其增購車輛合同技術規(guī)格書中要求落弓高度分別為≤3830mm和3810mm-3860mm。

中車株洲電力機車有限公司和中車青島四方機車車輛股份有限公司在車輛設計時，針對落弓高度設定參數(shù)均為3810mm。詳細數(shù)據見表1。

截止2018年1月30日，鄭州1號線所用株機車輛已運營4年零1個月，四方車輛已運營1年時間，由于輪對的消耗，輪徑值逐漸減小，因此落弓高度也會變小。從兩方電客車各抽取1列進行實際測量，落弓高度均已低于限界要求的3810mm。詳細數(shù)據見表2。

綜合上表可知，鄭州1號線現(xiàn)有車輛落弓高度均滿足GB50157-2003_地鐵設計規(guī)范及鄭州地鐵1號線及增購車輛合同技術規(guī)格書相關要求。

2.2 技術參數(shù)

TSG18型受電弓是經西門子引進后優(yōu)化而來，為地鐵車輛設備國產化項目。實際設計中，中車株洲電力機車有限公司電器設備分公司將依據不同客戶實際需求情況進行微觀調整。

TSG18G1型受電弓技術參數(shù)及鄭州地鐵1號線及其增購車輛合同技術規(guī)格書中要求參數(shù)對比如表3。

從表3的數(shù)據對比可知，TSG18G1型受電弓各項技術參數(shù)均符合鄭州地鐵1號線及其增購車輛合同技術規(guī)格書中的相關要求。

2.3 受流能力

受電弓受流能力關系到電客車正常的運行安全，是受電弓設計時的關鍵參數(shù)。鄭州地鐵1號線一期車輛所用牽引系統(tǒng)由西門子公司提供，西門子公司針對鄭州地鐵1號線一期車輛特性，進行整車電流計算。在網壓1500V時，所有負載正常工作及AW3工況下計算得牽引時整車線電流最大值為3400A；在網壓1500V時，所有負載正常工作及AW3工況下計算得制動時整車電流最大值為3900A。

鄭州地鐵1號線開通運營4年后，挑選株機和四方共4列電客車進行抽檢，抽檢詳細數(shù)據見表4。

綜上所述，TSG18G1型受電弓受流能力滿足設計要求及鄭州地鐵1號線實際需求。

3 結束語

本文簡述了地鐵車輛受電弓的使用現(xiàn)狀，詳細介紹了鄭州地鐵1號線一期車輛選用的TSG18G1型受電弓技術特性，結合GB50157-2003_地鐵設計規(guī)范及鄭州地鐵1號線及增購車輛合同技術規(guī)格書相關要求闡述并證明了選型合理性。同時通過對TSG18G1型受電弓各技術參數(shù)、受流能力等特性的分析介紹，為鄭州地鐵后續(xù)線路及其他城市地鐵車輛受電弓選型提供參考。

參考文獻：

[1]于淑君.城市軌道交通車輛受電弓受流穩(wěn)定性研究[D].上海工程技術大學，2010.

[2]施仲衡.GB 50157-2013.地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.