對地鐵車輛受電弓故障分析研究

劉字曦

(合肥城市軌道交通有限公司運營分公司，合肥230000)

摘要：地鐵車輛運行能源主要來自于電力供電系統(tǒng)，而受電弓作為機(jī)電系統(tǒng)的心臟，一旦發(fā)生故障，嚴(yán)重影響機(jī)車的運行。為此，本文通過文獻(xiàn)綜述法，在概述地鐵車輛受弓電工作原理的基礎(chǔ)上，對目前地鐵車輛受弓電常見故障進(jìn)行概述，據(jù)此提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，為確保地鐵車輛的安全、穩(wěn)定運行提供保障。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;受電弓;故障;分析研究

DOI: 10.16640/j.cnkl.37-1222/t2018.10.040

1前言

城市人口日益增加，城市規(guī)模擴(kuò)大，城市交通供需矛盾不斷加劇，城市地鐵的出現(xiàn)，極大的緩解了城市交通擁擠的現(xiàn)狀。而城市地鐵車輛運行能源主要來自于電力供電系統(tǒng)，而受電弓作為機(jī)電系統(tǒng)工作的核心，一旦發(fā)生故障，嚴(yán)重影響地鐵車輛的正常運行。為此，本文在概述受電弓工作原理的基礎(chǔ)上，對目前地鐵車輛受電弓常見故障的進(jìn)行概述，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，為地鐵車輛的安全、穩(wěn)定運行提供保障。

2受電弓工作原理

地鐵車輛受電弓主要通過從額定電壓接觸網(wǎng)獲取能源，為整個地鐵車輛的運行提供能源;與此同時，還可通過再生系統(tǒng)將動能轉(zhuǎn)化為電能，以供其他通過的地鐵車輛運行。地鐵車輛受電弓主要由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括底架、拉桿、上臂桿、下臂桿、平衡桿等。其中，底架的主要由無縫矩形鋼管焊接而成，主要起到支撐的目的;而拉桿主要由無縫的碳鋼材料焊接形成，位于底架和上臂桿之間;上臂桿，主要由強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的鋁合材料焊接而成;而下臂桿主要由無縫鋼管焊接形成，同時通過轉(zhuǎn)動軸承技術(shù)，增加受電弓的靈活性;平衡桿主要有鋁合金材質(zhì)加工而來，能夠消除外力對弓頭的干擾;除此之外，受電弓結(jié)構(gòu)還包括弓頭、減震器等。其中，共投安裝于上支架的軸上，主要用于減少碳花瓣之間的磨損;減震器主要安裝于上下支架之間，用于減弱機(jī)械震蕩的目的，電氣設(shè)備。

3受電弓常見故障

(1)上框架裂紋。上框架主要由拉桿、上臂桿和弓頭通過軸承連接而成，這種設(shè)計不僅有助于提高電弓網(wǎng)的跟隨性，又可減少受電弓質(zhì)量。地鐵車輛高速運行的過程中，受電弓承受了巨大的壓力，實踐證明，地鐵受電弓上框架經(jīng)常出現(xiàn)裂縫，而裂縫的位置主要集中在上框架肘接處，而且多見于焊縫一側(cè)，頂管焊縫出和底部加固處則很少出現(xiàn)裂縫。

由此可以看出，上框架裂縫主要集中于肘接和焊縫位，其中，肘接裂縫一方面與材料的焊接質(zhì)量，另外在車輛的持續(xù)運行過程中，弓網(wǎng)受到持續(xù)的沖擊，導(dǎo)致肘接裂縫;通過對焊接位的裂縫進(jìn)行分析，其裂縫一方面與焊接參數(shù)計算錯誤有關(guān)，另外，與動態(tài)的交變負(fù)荷的沖擊下，應(yīng)力過于集中，導(dǎo)致薄弱處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

(2)碳滑板磨損。地鐵車輛正常運行的情況下，受電弓碳滑板磨損相對均勻，當(dāng)磨損嚴(yán)重時即可進(jìn)行更換，但由于碳滑板與接觸網(wǎng)工作環(huán)境不同，導(dǎo)致碳滑板經(jīng)常下呼吸斷裂、磨損度不一致、裂縫等，影響了碳滑板的正常使用。

碳滑板出現(xiàn)偏磨的主要是由于運行過程中的機(jī)械作用，使得碳滑板兩側(cè)受力不一致，進(jìn)而形成偏磨;碳滑板出現(xiàn)掉塊的主要由于是由于弓網(wǎng)撞擊形成的，而掉塊經(jīng)常出現(xiàn)于滑板薄弱處，、因此，掉塊的滑板后期很容易出現(xiàn)斷裂;導(dǎo)致滑板縱向裂縫的主要原因是由于斷裂后的碳條在運行過程中，需要承擔(dān)原先整個碳條的沖擊;導(dǎo)致碳滑板拉弧異常損傷的主要由于是由于持續(xù)大電流作用下，穩(wěn)定升高，進(jìn)而導(dǎo)致粘結(jié)層燒損，嚴(yán)重時，甚至出現(xiàn)碳滑板薄弱位置被電擊穿。

(3)受電弓位置指示器故障。受電弓位置指示器主要為后續(xù)車輛提供升降弓信號。實踐研究發(fā)現(xiàn)，受電弓位置指示器出現(xiàn)的故障主要包括：升降弓信號無法顯示，網(wǎng)線掉閘等。其中導(dǎo)致升降弓無法顯示的主要原因與啟動件的卡滯后有關(guān)，由于啟功件脆性大、硬度小，而受電弓降到位時，啟動件在單邊力的持續(xù)作用下，很容易出現(xiàn)磨損，使得啟動件與安裝架之間空間增大，極易出現(xiàn)卡滯;而網(wǎng)線掉閘主要與陰雨天氣下，指示器上的絕緣子表面的燒傷有關(guān)。

4受電弓常見故障的保養(yǎng)

(1)技術(shù)措施。為了避免碳滑板出現(xiàn)的故障，首先，需要根據(jù)車輛、線路的工作環(huán)境，做好碳滑板的選型，避免碳滑板在長時間負(fù)荷下持續(xù)工作;其次，在碳滑板制備過程中，還需綜合考慮碳滑板的耐溫度、材質(zhì)、硬度等。

(2)受電弓的日常保養(yǎng)。受電弓的日常保養(yǎng)，不僅能夠大大降低受電弓的故障率，而且大大延長了受電弓的使用壽命。因而，受電弓的日常保養(yǎng)成了確保避免受電弓故障的常見措施之一。受電弓日常保養(yǎng)內(nèi)容主要包括清洗和定期檢查兩方面內(nèi)容，其中清洗內(nèi)容和定期檢查內(nèi)容分別詳見如下表1、表2所示。

5小結(jié)

城市人口密度逐年增加，城市規(guī)模日趨擴(kuò)大，導(dǎo)致城市交通壓力逐年增加，而城市地鐵的出現(xiàn)極大的緩解了城市交通壓力，而城市地鐵車輛運行的能力主要來源于電力供電系統(tǒng)，而受電弓作為地鐵電力供電系統(tǒng)的核心，一旦發(fā)生故障，地鐵運行受阻。而通過實踐發(fā)現(xiàn)，上框架、碳滑板等故障時常發(fā)生。為此，本文在概述地鐵車輛受弓電工作原理的基礎(chǔ)上，對目前地鐵車輛受弓電常見故障進(jìn)行概述，并分析其原因，據(jù)此提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，為確保地鐵車輛的安全、穩(wěn)定運行提供保障。

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