張世友 袁沛洪

(東莞市軌道交通有限公司,廣東東莞 523000)

城軌車(chē)輛受電弓控制電路原理及故障排除方法

張世友 袁沛洪

(東莞市軌道交通有限公司,廣東東莞 523000)

近幾年來(lái),我國(guó)城市軌道交通發(fā)展迅速,為緩解城市交通壓力做出巨大的貢獻(xiàn)。城市列車(chē)控制電路作為城市軌道交通車(chē)輛的重要組成部分,為保證列車(chē)上的各項(xiàng)電氣控制與電路運(yùn)行提供了良好的前提條件。論文簡(jiǎn)述了城軌車(chē)輛的受電弓控制電路的電氣控制組成工作原理等進(jìn)行重點(diǎn)講述并指出其常見(jiàn)的故障現(xiàn)象,并詳細(xì)的說(shuō)明排除故障的方法。

受電弓 電氣控制 故障處理

受流器是靠電力驅(qū)動(dòng)的軌道車(chē)輛從接觸網(wǎng)或第三軌獲取電能的一種受流裝置。通常安裝于車(chē)頂?shù)氖芰髌鳎糜阼F路干線(xiàn)牽引列車(chē)的電力機(jī)車(chē)以及采用接觸網(wǎng)供電的地下鐵道和輕軌車(chē)輛等。城軌車(chē)輛受電弓作為電客車(chē)的動(dòng)力受流裝置，長(zhǎng)期處于高速摩擦的受流的工作之中，其發(fā)生故障的概率和頻次是最多的。此論文以東莞R2線(xiàn)項(xiàng)目為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試中工作中總結(jié)出方式方法結(jié)論，列出一些受電弓的問(wèn)題點(diǎn)以及故障處理方式方法。為方便新進(jìn)調(diào)試員工和售后運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員快速有效的掌握理論和處理方法，方便運(yùn)營(yíng)保障技術(shù)員能夠快速準(zhǔn)確的找到解決受電弓故障問(wèn)題點(diǎn)，快速找到解決受電弓故障和排除故障點(diǎn)。對(duì)于提高調(diào)試人員技術(shù)水平和運(yùn)營(yíng)保障人員的水平能夠有很大的幫助。

1 受電弓的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)如圖(1-1)所示

1-1 單臂受電弓結(jié)構(gòu)圖

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

地鐵列車(chē)上裝有2架受電弓安裝在兩個(gè)B車(chē)上，屬于氣動(dòng)弓;受電弓通過(guò)絕緣子安裝在首尾兩節(jié)動(dòng)車(chē)車(chē)頂，弓頭升起后與接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)接觸，從接觸網(wǎng)上汲取電流供動(dòng)車(chē)使用。東莞R2線(xiàn)項(xiàng)目地鐵受電弓的參數(shù)如下表1-2：

2 受電弓的控制電路及工作原理

下面以實(shí)際的控制電路圖來(lái)分析介紹氣動(dòng)受電弓的升弓和降弓工作原理。

2.1 受電弓的控制電路圖(如圖1-圖2)

2.2 受電弓工作原理簡(jiǎn)介

(1)升弓控制原理;升弓裝置包含電磁閥和緩沖閥，電磁閥得電，使壓縮空氣通過(guò)，從而使受電弓升起。司機(jī)可以操作升弓開(kāi)關(guān)2S01來(lái)執(zhí)行“升弓”指令，通過(guò)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)2F31、列車(chē)控制線(xiàn)21103，使升弓啟動(dòng)繼電器2K31得電。2K31控制各自單元車(chē)輛受電弓保持繼電器2K33，2K33得電后開(kāi)啟受電弓驅(qū)動(dòng)電路受電弓電磁閥 2Y01得電，使受電弓升弓并保持受電弓處在合適工作位置。(2)升弓條件;受電弓能夠升起來(lái)，升弓氣壓不能小于3bar。當(dāng)升弓氣壓小于3bar時(shí)，可以利用A車(chē)8號(hào)座位下的腳踏泵來(lái)提供足夠的升弓氣壓。當(dāng)列車(chē)在“有電無(wú)氣”狀態(tài)下升弓時(shí)，可以先按下升弓按鈕，使電磁閥2Y01得電，連接受電弓的氣路被打開(kāi)，然后踩腳踏泵升弓，這就是通常說(shuō)的“有電無(wú)氣”升弓方法。(3)降弓控制原理;降弓裝置包含電磁閥和緩沖閥，電磁閥失電，使壓縮空氣流過(guò)，從而使受電弓降弓。司機(jī)可以通過(guò)使用降弓控制開(kāi)關(guān)2S02來(lái)降弓，按下降弓控制開(kāi)關(guān)2S02的常閉觸點(diǎn)(2l-22)分?jǐn)?，先?K31失電，同時(shí)2S02的常開(kāi)觸點(diǎn)13-14閉合，使降弓繼電器2K32得電，通過(guò)常閉觸點(diǎn)(21-22)和(31-32)使得2K33和2Y01失電，受電弓落弓，2K6由降弓自動(dòng)空氣2F32保護(hù)。在緊急情況時(shí)，單只受電弓可以通過(guò)操作設(shè)在A車(chē)司機(jī)控制面板的緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)使受電弓降弓(雙弓)，當(dāng)該開(kāi)關(guān)被激活2K10繼電器失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)(54-53)和(64-63)直接分?jǐn)?K33和2Y01。緩沖閥上分別裝有調(diào)節(jié)螺栓，用來(lái)調(diào)節(jié)控制受電弓弓頭的升、降速度與時(shí)間。受電弓控制回路(如上圖所示)由列車(chē)電源線(xiàn)(DC110V)正端30420提供電源，經(jīng)過(guò)受電弓和高速斷路器控制保護(hù)空氣開(kāi)關(guān)2F30。受電弓控制回路(如圖1-2所示)由列車(chē)電源線(xiàn)(DC110V)正端30420提供電源，經(jīng)過(guò)受電弓和高速斷路器控制保護(hù)空氣開(kāi)關(guān)2F30。當(dāng)列車(chē)激活后列車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)，列車(chē)控制啟動(dòng)繼電器2K04和緊急制動(dòng)繼電器2K10分別得電工作。

2.3 受電弓常見(jiàn)故障現(xiàn)象分析及排查處理

2.3.1 升不起弓或自動(dòng)降弓

原因：(1)受電弓扳鈕接觸不良;(2)受電弓故障開(kāi)關(guān)SDK在故障位或接觸不良;(3)升弓電空閥1SDF(2SDF)故障或接線(xiàn)松脫;(4)BHF故障或接線(xiàn)松脫;(5)門(mén)未關(guān)好或門(mén)聯(lián)鎖頂桿未頂?shù)轿?(6)風(fēng)路塞門(mén)143號(hào)(144號(hào))未打開(kāi)或風(fēng)壓過(guò)低;(7)升弓彈簧折損或機(jī)械故障。

表1-2

1-2受電弓的控制電路圖

處理：(1)檢查升弓氣路風(fēng)壓是否高于600Kpa，如低于此值使用輔助壓縮機(jī)泵風(fēng);(2)檢查控制電器柜上的各種電器開(kāi)關(guān)位置，應(yīng)置于正常位置;(3)換弓升弓試;(4)自動(dòng)降弓，停車(chē)確認(rèn)受電弓損壞程度，記錄刮弓的地點(diǎn)。

2.3.2 受電弓升起后放電

原因：(1)車(chē)頂導(dǎo)體部件上存有導(dǎo)電異物;(2)瓷瓶過(guò)臟或雨、霧天造成瓷瓶爬電;(3)雷擊等過(guò)電壓擊穿放電間隙;(4)車(chē)頂支持瓷瓶已經(jīng)炸裂。

處理：(1)如為原因前三個(gè)時(shí)立即降弓，請(qǐng)求停電驗(yàn)電后掛好接地線(xiàn)再上車(chē)檢查，處理完后可維持運(yùn)行;(2)瓷瓶破裂嚴(yán)重時(shí)可將導(dǎo)電趕軟連接線(xiàn)拆除后，用另一端受電弓維持運(yùn)行。

2.3.3 受電弓受流時(shí)拉弧

原因：(1)100號(hào)調(diào)壓閥調(diào)整壓力不夠或調(diào)壓閥故障;(2)受電弓鉸鏈座油抗勁;(3)受電弓碳滑板有凹槽或滑板到限;(4)升弓彈簧斷一根或更換新滑板后彈簧壓力過(guò)小;(5)接觸網(wǎng)故障。

處理：(1)故障原因序號(hào)1時(shí)，調(diào)整壓力到規(guī)定值，若故障時(shí)，可卸下堵，抽出上、下堵，直接用總風(fēng)維持運(yùn)行，若時(shí)間不允許，可用輔助壓縮機(jī)打風(fēng)維持運(yùn)行到前方車(chē)站后再作處理;(2)故障原因序號(hào)2、3、4時(shí)升另一端弓維持運(yùn)行;(3)故障原因序號(hào)5時(shí)降弓滑行一段距離后再升弓，并報(bào)告前方車(chē)站。

2.3.4 壓力開(kāi)關(guān)故障

故障現(xiàn)象：實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，壓縮氣體在通過(guò)受電弓氣閥板給受電弓氣囊充氣時(shí)，受電弓氣囊中的氣壓上并接近壓力開(kāi)關(guān)的初始值，受電弓開(kāi)始動(dòng)作升弓。完成升弓過(guò)程中大概需要6—10s左右時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)壓力開(kāi)關(guān)氣路的氣壓值會(huì)一直維持在這種壓力范圍;而當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)的設(shè)定初始值發(fā)生細(xì)小偏差時(shí)，在受電弓的升弓預(yù)備過(guò)程中，壓力開(kāi)關(guān)有可能一直不會(huì)給出信號(hào)，15s后機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)將給出受電弓故障的信號(hào)。

原因分析處理：壓力開(kāi)關(guān)故障的根本原因是機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)定的自動(dòng)封鎖時(shí)間為15s過(guò)短，而開(kāi)關(guān)的設(shè)定值又剛好處于受電弓升弓準(zhǔn)備過(guò)程的氣壓臨界值上，這樣就會(huì)造成受電弓工作不穩(wěn)定的故障現(xiàn)象，解決壓力開(kāi)關(guān)故障的處理建議一般有兩點(diǎn)：

(1)延長(zhǎng)機(jī)車(chē)系統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)閥的自動(dòng)封鎖時(shí)間;(2)減小壓力開(kāi)關(guān)的設(shè)定值。

2.3.5 滑板條磨耗

故障現(xiàn)象：受電弓的滑板異常磨耗，滑板接觸線(xiàn)接觸的地方出現(xiàn)凹槽。

故障分析：(1)機(jī)械磨耗：新建線(xiàn)接觸網(wǎng)剖面底部為圓弧形，而且接觸線(xiàn)表面有不少比較堅(jiān)硬的毛刺，這是新開(kāi)通線(xiàn)路滑板條急劇磨耗的主要原因。經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行后，接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)漸趨平整光滑，摩擦系數(shù)減小，達(dá)到一定的摩擦次數(shù)后，機(jī)械磨耗量將大大減小并保持在一定的范圍內(nèi)。(2)電氣磨耗：新開(kāi)通線(xiàn)接觸導(dǎo)線(xiàn)毛刺多，加上開(kāi)通前一段時(shí)間內(nèi)由于暴露于空氣中，表面污染，當(dāng)與受電弓滑板初期接觸時(shí)接觸不佳，電火花往往比較大，電氣磨耗自然突出。為了使新接觸網(wǎng)線(xiàn)盡早磨出平整光滑的接觸面同時(shí)減少滑板的過(guò)速磨耗，可采用鐵基滑板。

處理：為保證受電弓碳滑板與接觸網(wǎng)之間的良好配合，可以從以下方面著手：

(1)保證正線(xiàn)接觸網(wǎng)“之”字布置的均勻;(2)在受電弓處于不同的升弓高度時(shí)確保升弓保持力保持不變;(3)受電弓設(shè)計(jì)是應(yīng)注意弓頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需保證其上的碳滑板在磨耗不均勻的情況下都能與接觸網(wǎng)接觸良好。

3 結(jié)語(yǔ)

受電弓作為一種從接觸網(wǎng)取得電能的一種受流裝置，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于城軌車(chē)輛上面。然而由于受電弓裝置經(jīng)常處于高速和高強(qiáng)度的運(yùn)營(yíng)負(fù)荷中，也是極其容易出現(xiàn)故障的一個(gè)裝置。該裝置一旦出現(xiàn)問(wèn)題就必然會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛失去動(dòng)力造成清客和列車(chē)晚點(diǎn)等情況。當(dāng)然，我們也不需要懼怕問(wèn)題的出現(xiàn)，問(wèn)題總比辦法多，積極的學(xué)習(xí)受電弓的結(jié)構(gòu)和控制原理，認(rèn)真總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和積極開(kāi)展這方面的研究和試驗(yàn)工作，逐步積累充實(shí)這方面原始數(shù)據(jù)，為后續(xù)實(shí)際應(yīng)用指導(dǎo)奠定基礎(chǔ)，也為城軌車(chē)輛的受電弓的設(shè)計(jì)選型提供為理論依據(jù)。

[1]徐麗娟,張瑩.電力電子技術(shù)[M].高等教育出版社,北京：2006.

[2]吳冰.電機(jī)電器.機(jī)械工業(yè)出版社,中國(guó)電力出版社,北京：2000.

[3]黃俊,王兆安．電力電子變流技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.北京：1999.

[4]華平,唐春林.城軌車(chē)輛電氣控制.機(jī)械工業(yè)出版社,北京：2011.

[5]王超.狀態(tài)維修理論與實(shí)施.高等教育出版社,北京：2000.

張世友(1985—),男,江西萍鄉(xiāng)人,本科,研究方向：城市軌道交通車(chē)輛控制方向。