【摘要】該文從電氣控制原理和氣動控制原理兩方面介紹CRH380AL型動車組用DSA380型受電弓的控制策略。對DSA380型受電弓投入運行以來的故障情況進(jìn)行了分析，為以后交流傳動機(jī)車受電弓控制方式的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。

【關(guān)鍵詞】受電弓；控制策略；CRH380AL型動車組；故障分析

一、概述

CRH380AL受電弓應(yīng)滿足動車組在中國新建的300km/h速度等級的客運專線（以下簡稱300線）上運營，并能滿足在中國鐵路200km/h速度等級新建的客運專線（以下簡稱200線）上以200km/h速度級正常運行（在200線與300線接觸網(wǎng)高度相同的條件下）。時速350公里速度級動車組（16編組）滿足持續(xù)運營速度350km/h，最高運營速度為380km/h，最高試驗速度為420km/h。

CRH380AL動車組使用的受電弓型號為DSA380型單臂受電弓，該受電弓弓頭支承部分大量采用鈦合金，并有獨特的空氣動力翼片設(shè)計，適合于高速度等級電力機(jī)車/動車組使用。其主要特性符合國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，弓頭外形符合國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)。該受電弓在德國、法國、芬蘭、西班牙等歐洲多條鐵路線路亦得到廣泛運用。受電弓弓頭長1950mm，滑板長1576mm，質(zhì)量（不包括絕緣子和閥板）不超過130kg，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

二、主要參數(shù)：

DSA380型單臂受電弓主要參數(shù)如下：

最小絕緣距離：>310mm；

最大電流：1000A；

車輛靜止時最大電流：80A；

受電弓落弓時高度：666mm；

靜態(tài)接觸壓力為80N、可調(diào)；

最大集電頭（弓頭）寬度：1950mm（+0/-10mm）；

兩根滑板中心線距離：約580mm；

滑板材料：碳滑板；

弓角材料：不銹鋼；

最大上升時間：10s；

最大下降時間：10s；

輸入空氣壓力：4～10bar，接觸壓力在80N時，壓縮空氣氣壓約：3.3～3.9bar。

三、工作原理

DSA380型受電弓工作原理圖如圖2所示。

當(dāng)受電弓的電磁閥得電時，壓縮空氣經(jīng)過減壓閥、電控閥一路向氣囊（HU1）充氣，同時一路向受電弓的滑板氣腔內(nèi)充氣。當(dāng)氣囊內(nèi)氣壓達(dá)到一定壓力時，受電弓開始升弓，與接觸網(wǎng)接觸集取電流。

當(dāng)受電弓的電磁閥失電時，壓縮氣體由電控閥（ED1）排向大氣，氣囊中的壓縮空氣壓力迅速減小，受電弓靠自重落弓。

四、DSA380型受電弓控制策略

DSA380型受電弓的升降弓控制策略包括氣動控制和電氣控制，二者主要通過閥板（受電弓氣動控制單元）與閥板上的控制單元B1（電氣控制單元）來共同實現(xiàn)。

閥板為受電弓的氣動控制單元，其主要作用為：將來自車輛側(cè)的壓縮空氣調(diào)整為適合受電弓正常工作的氣壓，通過安裝在閥板上的壓力開關(guān)DS1，將受電弓的工作狀態(tài)反饋給車輛。閥板主要由空氣過濾器，減壓閥壓力開關(guān)，安全閥，直流電壓等部分組成。閥板的外形如圖3所示。

受電弓電氣控制單元（B1）位于閥板上，主要包括旋轉(zhuǎn)開關(guān)，接觸壓力調(diào)節(jié)按鈕及相關(guān)的指示燈等。其外觀如圖4所示：

電氣控制單元（B1）的主要功能有：

①整個速度范圍內(nèi)的接觸壓力優(yōu)化；

②3種不同類型接觸網(wǎng)下的接觸壓力優(yōu)化；

③雙向（開口和閉口）下的接觸壓力的優(yōu)化；

④升降弓動作的優(yōu)化；

⑤自我診斷；

⑥通過控制單元上的按鈕可相對于靜態(tài)接觸壓力調(diào)節(jié)±0.5bar的壓力（約±50N的接觸壓力）；

⑦可以識別的車內(nèi)受電弓位置調(diào)整；

⑧可以通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)選擇3種類型的接觸網(wǎng)。

⑨可以通過按鈕調(diào)整接觸壓力。

如果按“+”鈕，接觸壓力會上升，如果按“-”鈕，接觸壓力會下降。

受電弓整個工作范圍內(nèi)接觸壓力曲線已在出廠前調(diào)節(jié)好，如要調(diào)整，須要生產(chǎn)廠家指導(dǎo)下進(jìn)行。

受電弓運行過程中，通過自動降弓裝置可以對碳滑板的使用情況進(jìn)行監(jiān)測。如果碳滑板磨耗到限或者受沖擊斷裂，受電弓自動降弓裝置會確保受電弓自動降下，從而避免弓網(wǎng)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。受電弓自動降弓裝置工作原理圖如圖6所示。

壓縮空氣通過受電弓升弓裝置進(jìn)入到帶有氣腔的碳滑板，如果碳滑板出現(xiàn)空氣泄漏，該故障會導(dǎo)致升弓裝置（HU1）中的氣體從快速降弓閥（SV1）中迅速排出，從而實現(xiàn)自動降弓。

五、故障分析處理

CRH380AL動車組使用的DSA380型受電弓投入運行以來，未出現(xiàn)過由于受電弓控制系統(tǒng)的原因而導(dǎo)致其它設(shè)備損害的現(xiàn)象。其故障主要出自受電弓的緊固件，受電弓故障原因分析及故障處理如表1所示。

六、結(jié)束語

CRH380AL動車組使用的受電弓型號為DSA380型受電弓，其受電弓運行狀態(tài)良好，未出現(xiàn)過由于受電弓控制系統(tǒng)的原因而導(dǎo)致其它設(shè)備損害的現(xiàn)象。這充分驗證了受電弓在控制策略上的合理性和可靠性，對DSA380型受電弓進(jìn)行的控制策略與故障分析，為以后交流傳動機(jī)車受電弓控制方式的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]南車四方機(jī)車車輛股份有限公司.CRH2型時速300公里動車組培訓(xùn)資料[Z].青島：南車四方機(jī)車車輛股份有限公司，2010.

[2]唐滿林，楊杰.DSA200受電弓自動降弓控制方式的改進(jìn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2005（6）.

[3]鐵道部運輸局裝備部.CRH2型動車組運用檢修實作培訓(xùn)教材[Z].北京：鐵道部運輸局裝備部，2007.

[4]鐵道部運輸局，北京交通大學(xué).動車組概論[M].北京：鐵道部運輸局，北方交通大學(xué)，2005.

[5]Stemmann-Technik GMBH.Single-arm Pantograph DSA-250[Z].[S.l]：[S.n.]，2003.