摘 要：蘇州高新有軌電車運(yùn)營3年以來，有軌電車刮雨器系統(tǒng)故障頻發(fā)，導(dǎo)致列車下線、退出服務(wù)等運(yùn)營事件時(shí)有發(fā)生，針對此問題，從刮雨器構(gòu)造、工作原理出發(fā)，對刮雨器故障電機(jī)重點(diǎn)分析，找到刮雨器故障的主要原因，最后，提出合理改進(jìn)方案并進(jìn)行裝車驗(yàn)證，效果良好，有效降低了刮雨器系統(tǒng)故障。通過對有軌電車刮雨器系統(tǒng)故障的研究，對在露天運(yùn)行環(huán)境下的有軌電車刮雨器的設(shè)計(jì)工作有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：有軌電車；刮雨器系統(tǒng)；電機(jī)故障；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.004

0 引言

有軌電車刮雨器是用來清掃車輛前窗玻璃雨水、雜質(zhì)，給駕駛員提供一個(gè)清晰的駕駛視線從而確保行駛安全的關(guān)鍵部件，其廣泛應(yīng)用于軌道交通車輛。本文主要針對蘇州高新有軌電車運(yùn)營3年以來多次出現(xiàn)的刮雨器故障進(jìn)行分析，提出合理的處理對策，保證雨雪季節(jié)列車安全運(yùn)行。

1 刮雨器基本結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)組成

蘇州高新有軌電車刮雨器系統(tǒng)總成是由電機(jī)、曲柄、連桿、刮臂、刮刷、水箱等六大基本部件組成，其可以通過司機(jī)室IDD觸摸屏實(shí)現(xiàn)低速、高速、停止回位等功能，詳見圖1。

根據(jù)刮雨器的工作要求，刮雨器的電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為高速、低速兩個(gè)檔位。當(dāng)關(guān)閉刮水器開關(guān)后，電機(jī)軸通過自動(dòng)回位裝置停止在固定位置或使刮雨器刮臂停止在初始位置（車輛運(yùn)行方向的右側(cè)）。

刮雨器刮臂采用的是雙搖臂雙刷桿結(jié)構(gòu)，在刮臂頭部配備了洗滌器噴頭，通過洗滌液箱電動(dòng)泵輸送含有壓力的洗滌液，噴灑在車窗玻璃的表面上，使刮雨器更好的清理車窗玻璃表面的污物。刮雨器主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

在檢修過程中，需定期更換刮雨器刮條，以及定期查看水箱水位指示燈，水位較低時(shí)及時(shí)補(bǔ)充水至要求水位。

1.2 刮雨器工作原理

刮雨器電機(jī)是有軌電車刮雨器系統(tǒng)的組成核心，共有三個(gè)檔位：高速、低速、停止，刮雨器系統(tǒng)工作電氣原理圖如圖2所示。其中，三個(gè)檔位分別對應(yīng)觸點(diǎn)6、4、2，電機(jī)快慢檔通過電機(jī)內(nèi)部低速和高速碳刷作用實(shí)現(xiàn)，電機(jī)內(nèi)部設(shè)置回位功能觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)司機(jī)將開關(guān)打至刮雨器停止位時(shí)，無論刮雨器動(dòng)作到何位置，刮臂均能夠回到初始位置（列車行駛方向最右側(cè)）。

2 有軌電車刮雨器系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及原因分析

2.1 常見故障現(xiàn)象

蘇州高新有軌電車試運(yùn)營3年以來，刮雨器系統(tǒng)發(fā)生多次故障，其中各類型故障統(tǒng)計(jì)如表2、表3：

通過分析，有軌電車刮雨器系統(tǒng)故障主要由電機(jī)故障而導(dǎo)致，具體表現(xiàn)為刮雨器卡滯、刮條無法正常回位等問題，在雨雪天氣環(huán)境下，直接影響有軌電車的安全運(yùn)行。

2.2 故障分析及前期采取的措施

2.2.1 故障分析

現(xiàn)場多次發(fā)生刮雨器卡滯、無法回位等故障后，工作人員在第一時(shí)間更換新電機(jī)，并對故障電機(jī)進(jìn)行了分析。根據(jù)電機(jī)工作原理，結(jié)合故障現(xiàn)象，初步判定故障原因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)部回位功能失效，對拆下來的故障電機(jī)進(jìn)一步拆解發(fā)現(xiàn)，所有故障電機(jī)回位觸點(diǎn)周圍存在大量灰塵，表面有拉弧痕跡，其測量阻值數(shù)值非常大，電流時(shí)有時(shí)無，正是因?yàn)檫@些雜質(zhì)的堆積，導(dǎo)致觸點(diǎn)阻值變大，刮雨器電機(jī)回位開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致刮雨器無法回位或者卡滯。通過制定電機(jī)回位開關(guān)觸點(diǎn)清潔方法，并組織供應(yīng)商分析刮雨器電機(jī)內(nèi)部進(jìn)雜質(zhì)的原因，最終，刮雨器電機(jī)慣性故障的根本原因得出結(jié)論：由于刮雨器電機(jī)回位開關(guān)保護(hù)蓋密封不良，導(dǎo)致外界灰塵進(jìn)入回位觸點(diǎn)間隙，回位觸點(diǎn)電阻增大，從而刮雨器電機(jī)導(dǎo)電不良，產(chǎn)生回位失效或卡滯等問題。

2.2.2 前期采取措施

針對上述原因，前期工作人員制定了解決方案：通過打磨電機(jī)回位開關(guān)觸點(diǎn)，并用酒精擦拭去除表面雜物，干燥后進(jìn)行阻值測量（正常阻值為0，可在0-0.3Ω波動(dòng)）；同時(shí)，對回位開關(guān)保護(hù)罩進(jìn)線口，使用不干膩?zhàn)舆M(jìn)行密封，圖4為密封處理情況。

對所有有軌電車整改完畢后，前期雨刮器系統(tǒng)功能良好，但運(yùn)行了一個(gè)多月后，再次發(fā)生刮雨器無法回位故障，前期整改方案驗(yàn)證不成功。在對拆解后的電機(jī)進(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)，除了電機(jī)進(jìn)線口空隙較大，回位開關(guān)保護(hù)罩邊緣也有間隙，長時(shí)間運(yùn)行后，灰塵等雜質(zhì)容易進(jìn)入，導(dǎo)致故障發(fā)生。針對此問題，工作人員提出了最終防塵優(yōu)化方案-----更換回位開關(guān)防護(hù)罩，更換易于產(chǎn)生卡滯的回位觸點(diǎn)接觸方式。

3 電機(jī)改進(jìn)方案

針對上述原因分析，從以下幾點(diǎn)對電機(jī)密封進(jìn)行優(yōu)化：（1）將電機(jī)塑料外殼更換為鑄鋁殼，與電機(jī)密封處完全重合，提高防塵密封水平；（2）改變電機(jī)回位開關(guān)的接觸型式：由原來的觸點(diǎn)常開式更改為圓盤摩擦常開式，圓盤、觸點(diǎn)采用紫銅合金材質(zhì)，相較舊型號(hào)回位觸點(diǎn)新型觸點(diǎn)結(jié)合方式更耐磨、接觸更好；（3）增加緊固螺栓數(shù)量，使外殼受力均勻；（4）在進(jìn)線孔裹絕緣膠帶、再進(jìn)行打膠密封；（5）在接口處增加密封圈，增大防水防塵性能。如圖5所示。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

刮雨器新型電機(jī)裝車前，需要按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電機(jī)密封性能試驗(yàn)和200萬次的耐疲勞試驗(yàn)。

4.1 電機(jī)密封試驗(yàn)

首先對電機(jī)密封性能進(jìn)行驗(yàn)證：在自動(dòng)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)上，持續(xù)對電機(jī)噴淋3分鐘，試驗(yàn)后電機(jī)內(nèi)部無水汽進(jìn)入，各功能良好，防護(hù)等級(jí)滿足IP66（GB4208-2008/IEC60529：2001 外殼防護(hù)等級(jí)）要求。

4.2 電機(jī)疲勞試驗(yàn)

將配備新型電機(jī)的刮雨器安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，噴淋裝置持續(xù)噴水。刮雨器保證每天刮刷至少9小時(shí)，共持續(xù)X天，高、低速檔位每天循環(huán)運(yùn)行，試驗(yàn)后刮雨器各個(gè)功能正常，新電機(jī)能順利通過200萬次刮刷試驗(yàn)。

4.3 裝車試改、跟蹤、批量整改

根據(jù)供應(yīng)商提交的資料以及新電機(jī)疲勞試驗(yàn)和密封試驗(yàn)報(bào)告，選取兩輛有軌電車進(jìn)行安裝，裝車后刮雨器各功能表現(xiàn)正常，在日常檢修中對這兩個(gè)試改雨刮器進(jìn)行重點(diǎn)檢查，并持續(xù)跟蹤一個(gè)月，在雨水天氣環(huán)境下，未出現(xiàn)相關(guān)故障。隨即對剩余有軌電車刮雨器電機(jī)進(jìn)行批量更換。

刮雨器新型電機(jī)更換四個(gè)月內(nèi)，未發(fā)生一起刮雨器卡滯或回位失效故障，表明采取新型電機(jī)的措施可以有效的解決有軌電車刮雨器電機(jī)故障。

5 結(jié)束語

刮雨器電機(jī)觸點(diǎn)氧化導(dǎo)致卡滯的根本原因是回位開關(guān)外部保護(hù)罩密封不良以及觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)不當(dāng)，設(shè)計(jì)者未充分考慮有軌電車的露天運(yùn)行環(huán)境。通過對有軌電車刮雨器系統(tǒng)故障的分析、處理，不僅提高了有軌電車運(yùn)營安全性，也可為有軌電車刮雨器的設(shè)計(jì)帶來一些啟示。

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作者簡介：李為勝（1987-），男，江蘇徐州人，本科，學(xué)士，助理工程師，研究方向：軌道交通車輛機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)管理。