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1、地铁车辆受电弓介绍与故障分析【摘要】现有地铁车辆一般依靠电力系统牵引运行，而其中最关键的部位就是地铁车辆与电网连接的受电弓处。地铁车辆高速运行过程中，不仅要保障接触电流质量，也要保证受电弓有足够的强度和耐磨性。地铁车辆受电弓在列车运行过程中要保持与接触线之间稳定的压力才能保证列车受流的稳定性。本文简单的介绍了受电弓的种类和工作原理，并对其正常运行过程中易发生的故障进行了分析，最后提出了受电弓维护与保养的建议，希望能通过日常的维护减少受电弓故障发生的概率。 【关键词】地铁车辆；受电弓；故障分析在我国地铁车辆高速发展的过程中，受电弓系统的开发和研究工作也得到了较好的发展。我国地铁车辆受电弓型号既有
2、国产TSG3630型受电弓，也有从德国引进的DSA系列受电弓。另外，其他国家轨道车辆中采用的的受电弓类型还有法国的TGV型受电弓、日本的PS系列受电弓等。一、受电弓类型简介我国地铁车辆发展较晚，因此对于受电弓的研究起步也较晚。起初多采用进口受电弓或引进后在本国进行生产，改进。德国、日本和法国在受电弓的研制方面有较多的经验，下面就对其采用的受电弓类型进行简要介绍。1.法国受电弓类型法国国铁上所采用的高速受电弓类型主要有ADME型、GPU型、CX型受电弓。其中ADME型受电弓采用了碳滑板，在1981年创造了380km/h的记录；GPU型受电弓是为了适应400km/h以上速度的受流需要而研制的，并于
3、1990年5月18日，创造了515.3km/h的世界纪录；CX型受电弓是Faiveley公司研制的X系列受电弓的一种，采用碳纤维弓头，重量大大减轻，并可以随车速的变化而自动调整。2.德国受电弓类型德国ICE高速列车用DSA-350型受电弓，整体质量140kg，接触压力为50-13ON，驱动方式是气动升弓，有一阻尼的降弓1。滑板用铁制的弓头上焊着碳滑板，形成一个整体，更换时一体更换，寿命很长，更换周期通常15*104km，在条件恶劣情况下也可达65*10km，不涂石蜡或黄油2。另外，还有DSA-350受电弓的改进型DSA-350S，DSA-350SEK。3.日本PS系列受电弓为了满足降低噪声的要
4、求，日本进行了单臂受电弓的研制，进一步降低了噪声，研制出了TPS3OI型受电弓，用于700系批量车的生产。经风洞试验及现车运行试验证明，其集电性能和空气动力学性能良好。它不仅降低了噪声，还具有成本低、轻量化、免维修等优点1。二、受电弓故障类型分析受电弓长时间运行后，故障的出现多以在弓头位置，诸如一些弓角裂纹、电腐蚀等问题，这些问题也是常出现的问题，其它还有一些诸如下臂杆裂纹、滚子链条裂纹、气路泄漏、气缸异响等问题。1.受电弓上框架裂纹故障受电弓上框架包括顶管、阶梯铝管和肘接处的连接管几个部分，彼此焊接而成，同时安装对角线杆以此来增强上框架的刚度。上框架通过轴承分别与拉杆、下臂杆及弓头联接3。上
5、框架的这种设计能够有效的减轻受电弓的整体质量，提高受电弓的弓网跟随性，但极大地考验了受电弓的结构强度。上框架肘接处、顶管焊缝处和底部加强筋位置都可能出现开裂现象。这主要是由于焊接参数或操作失误等原因导致部分焊缝位不能够完全熔合，导致焊接出现薄弱区域。在动态力的交变载荷冲击作用下，薄弱区出现应力集中现象，最终导致受电弓上框架肘接处普遍出现开裂现象。2.受电弓碳滑板异常磨损受电弓在正常工作情况下，碳滑板的磨耗比较均匀，当碳滑板磨耗到限后进行更换作业。但是由于各条线路受电弓碳滑板与接触网之间受流工况的不同，碳滑板在使用中会出现断裂、剥离、掉块、裂纹、灼烧、偏摩等异常问题，降低碳滑板的使用寿命4。受电
6、弓碳滑板出现的异常机械磨损现象主要有以下几个方面：受电弓偏磨、碳滑板掉块、碳滑板出现纵性裂纹、受电弓碳滑板拉弧、灼伤剥离等异常电气损伤。在运行中由于机械原因或弓网撞击等原因，会导致两侧碳滑板受力不均匀，使碳滑板出现偏磨以及个别碳滑板大面积掉块、缺块现象。3.受电弓升降故障受电弓升降过程中常见故障主要有无法升弓、接触电网的弓头放电、升弓过慢，动作卡滞、降弓砸车顶、无法降弓等。无法升弓可能是控制电路故障，也可能是空气管路故障或者快排阀故障；铰接部位故障将导致升弓过慢，动作卡滞；阻尼器松动或漏油可能会造成降弓砸车顶；机车无法降弓主要原因是控制电路故障。三、受电弓日常维护与保养受电弓的正常运用与平时维
7、护有很大关系，若维护不当，受电弓故障率会大大升高，其使用寿命也会大大下降。因而受电弓需定期进行检修维护，并根据当地运行环境（如风沙、温度、温差等情况）确定维护频次。1.受电弓日常维护内容如下：1）机车区段往返后应用干燥压缩空气（压力不大于4kPa）清除受电弓各部位的灰尘和脏物。2）保持活动框架）转轴）铰链部分清洁，可用WD-40清洁剂喷洗，然后用布擦净并涂以适量润滑脂。3）受电弓支持绝缘子必须进行维护保养，清洁并擦净绝缘子。4）定期检查受电弓各铰接部分是否转动灵活。5）定期检查受电弓气囊和空气管道部分有无泄漏现象。6）检查所有紧固件有无松动，是否紧固到位，各软编织线有无断裂破损现象。7）定期检
8、查碳滑板是否有严重缺损、磨耗极限现象，安装是否牢固；检查弓角组焊有无裂损、变形、碳滑板支架顶面是否平整，有无严重锈蚀锈，弓角与滑板条间是否平滑过渡，间隙是否超限。8）应经常检测受电弓静态压力，修理、调整和更换碳滑板后应重新测定接触压力是否符合要求。2.受电弓日常检查注意事项首先，如果受电弓未与接触网出现脱离现象时，或是如果没有确保断电之前，坚决不能登车顶；另外，在对机车进行检查前，一定要确保是在无电的情况下进行；再次，车顶作业须配备安全带等防护措施，不得在无安全保障的情况下作业；最后，作业前保证所处区电网断电，受电弓处于降弓位置，高压隔离开关处于断开状态，确保无触电危险。四、结束语本文主要介绍
9、了一种常见的受电弓类型以及各自的优势所在，并对受电弓常见的故障类型进行了分析，最后还阐明了受电弓日常维护保养所需注意的要点。通过本文的阐述我们可以发现，不同国家的受电弓类型都有各自的特色，这就要求我们在引进先进的受电弓技术后首先要对其进行是个我国国情的改造后才能投入使用。另外，只有做好受电弓的日常维护与保养工作，才能尽可能的减少受电弓故障发生的概率，提高其使用寿命。参考文献1马果垒.受电弓系统研究D.西南交通大学，2009.2张娟.现代CAD/CAE技术在受电弓设计中的应用研究D.湖南大学，2004.3龙木勇.广州地铁三号线受电弓上框架裂纹原因分析及处理措施J.机电工程技术，2012.7.4陶余莹.基于逆向工程技术的产品外观设计J.科技信息，2012（20）.
