南玉才

（福州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，福州 350001）

0 引言

福州地鐵1號(hào)線車輛選用上海天海受電弓制造有限公司的QG-120(B-FZL1)型單臂受電弓，該受電弓采用4根碳滑條集取電流，整弓質(zhì)量（150±4.5）kg，適于時(shí)速在120 km/h以下的各類輕軌、地鐵車輛使用[1]。每Mp車配置1套受電弓，每列車共計(jì)2套。運(yùn)營初期弓網(wǎng)處于磨合階段，受電弓故障較多，例如受電弓拉弧、碳滑條貫穿性裂紋、氣囊膨脹變形、碳滑條偏磨、部件焊縫裂紋等典型故障，受電弓在弓網(wǎng)磨合期的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)很大程度地影響了受電弓的維修作業(yè)[2]。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際維修，從工藝角度考慮，提高受電弓檢修效率主要有兩個(gè)方向，一是碳滑條的檢測及打磨；二是部件清潔與焊縫裂紋檢查。為提高受電弓檢修效率，降低作業(yè)強(qiáng)度，收集受電弓檢修工藝中的困難點(diǎn)，對(duì)困難點(diǎn)進(jìn)行全面分析，制定有效的對(duì)策顯得尤為重要[3]。

1 受電弓檢修困難點(diǎn)

參考其他地鐵公司的受電弓維修經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合福州地鐵受電弓維修實(shí)際，受電弓維修的主要困難點(diǎn)，一是碳滑條的檢測和打磨；二是部件清潔與焊縫裂紋檢查。

1.1 碳滑條檢測及打磨

1.1.1 碳滑條檢測

每個(gè)受電弓碳滑條數(shù)量4根，每列車共8根[4]。碳滑條工作部分長度1 050 mm，弓網(wǎng)接觸壓力120±10 N[5]。在接觸壓力一定的情況下，如果正線“之”字型的剛性接觸網(wǎng)分布不勻，碳滑條某個(gè)或幾個(gè)部位的弓網(wǎng)接觸時(shí)間將大于其他部位，導(dǎo)致碳滑條該部位的磨耗量較大，從而形成小的凹槽，整根碳滑條表面呈現(xiàn)波浪狀。福州地鐵1號(hào)線列車跟蹤至今，基本所有車受電弓的碳滑條左、中、右部均有明顯凹槽，如圖1所示。

圖1 碳滑條左、中、右部普遍性存在凹槽

凹槽檢測標(biāo)準(zhǔn)：凹槽曲率半徑為106～158 mm的，需對(duì)碳滑條進(jìn)行打磨，使其曲率半徑大于158 mm，即50 mm范圍內(nèi)凹槽深度少于2 mm；凹槽曲率半徑小于106 mm，但50 mm范圍內(nèi)凹槽深度小于3 mm的，同上打磨處理；若50 mm范圍內(nèi)凹槽深度大于3 mm，或厚度t＜26.5 mm，更換該受電弓的4根碳滑條。

凹槽檢測方法：未使用凹槽檢測模塊前，需先使用游標(biāo)卡尺測量凹槽最低點(diǎn)處的碳滑條厚度t1，再測出最低點(diǎn)50 mm范圍內(nèi)（最低點(diǎn)左右各25 mm）厚度最大值t2，計(jì)算出厚度差值t=t2-t1。若t＜2，該凹槽無需打磨；若2＜t≤3，對(duì)該凹槽進(jìn)行打磨，使得t＜2；若t＞3，更換碳滑條。用游標(biāo)卡尺檢測凹槽方法較繁瑣，且精度不高。

1.1.2 碳滑條打磨

受電弓的碳滑條主要由銅、碳纖維和石墨等在特定壓力、溫度下燒結(jié)而成，有良好的導(dǎo)電性、摩擦、磨損性能及沖擊韌性[6]。碳滑條的打磨作業(yè)，前期主要使用銼刀，銼刀一般是用碳素工具鋼T12或T13經(jīng)熱處理后，再將工作部分淬火制成的。使用銼刀打磨的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、經(jīng)久耐用，但手動(dòng)打磨碳滑條的作業(yè)強(qiáng)度大。用銼刀打磨碳滑條，打磨形成的碳粉非常容易吸附在銼刀的銼齒上，當(dāng)銼齒被碳粉填平，將大大影響使用，所以在打磨過程中，需頻繁地清除銼齒上的碳粉，如此一來，用銼刀打磨碳滑條的效率較低。

1.2 部件清潔與焊縫裂紋檢查

受電弓的部件清潔，焊縫裂紋檢查是檢修作業(yè)中最重要的內(nèi)容之一。列車運(yùn)行期間，弓網(wǎng)摩擦產(chǎn)生碳粉，很大一部分黏附在受電弓部件上，特別是絕緣子、浪涌吸收器表面上的碳粉若未及時(shí)清潔，將大大影響受電弓的絕緣性能，帶來安全隱患；同時(shí)，潔凈的部件表面也更利于發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋等異常[7]。每套受電弓有焊點(diǎn)66處，關(guān)鍵焊縫29處。需確認(rèn)的焊縫數(shù)量多，且這些焊縫分布在弓頭、上臂桿、下臂桿及底架等部件中，關(guān)鍵焊縫位置如表1所示。

表1 關(guān)鍵焊縫位置

受電弓檢修作業(yè)時(shí)，列車斷電，受電弓處于降弓狀態(tài)。受電弓降弓后的折疊高度只有（220±5）mm（不包括絕緣子），質(zhì)量約150 kg[8]，因折疊后的受電弓部件間相互遮擋、可操作空間小，在對(duì)一些部件的緊固防松線、關(guān)鍵焊縫進(jìn)行檢查時(shí)，人就需要趴在車頂進(jìn)行檢查，個(gè)別作業(yè)例如鋼絲繩長度調(diào)整等甚至需要一人短時(shí)間將上臂桿抬起，另一人進(jìn)行作業(yè)。此種作業(yè)方式強(qiáng)度大，同時(shí)存在安全隱患。

2 改進(jìn)解決方案

通過對(duì)受電弓檢修難點(diǎn)的整理分析，針對(duì)碳滑條的檢測與打磨、部件清潔與焊縫裂紋檢查進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化[9]。

2.1 碳滑條檢測改進(jìn)

碳滑條檢測的難點(diǎn)在于凹槽數(shù)量較多（碳滑條8根/列），且左、中、右部普遍性存在明顯凹檢，作業(yè)量大；用游標(biāo)卡尺檢測凹槽的方法較繁瑣，且精度不高。按照碳滑條凹槽檢測標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出凹槽檢測模塊工裝，設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)物如圖2所示。凹槽檢測工裝的參數(shù)與凹槽標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)：模塊寬度為50 mm，一端為R106 mm的圓弧，另一端則為R158 mm的圓弧，由厚2 mm的不銹鋼板制作，身形小巧，使用方便。

圖2 碳滑條凹槽檢測工裝圖紙及實(shí)物

凹槽檢測工裝的使用：先用R106 mm弧度靠在碳滑條凹槽上，若R106 mm模塊弧頂與凹槽底部有間隙，則說明此凹槽曲率半徑小于106 mm，需進(jìn)行打磨；若R106 mm弧頂與凹槽底部吻合，則用模塊另一端的R158 mm圓弧進(jìn)行檢測，按吻合情況判斷是否對(duì)凹槽進(jìn)行打磨，直至凹槽的曲率半徑大于158 mm（R158 mm端的圓弧與凹槽底部吻合），相較于游標(biāo)卡尺檢測凹槽的方法，使用凹槽檢測模塊操作簡單方便，且精度更高。

2.2 碳滑條打磨改進(jìn)

碳滑條打磨的難點(diǎn)在于碳滑條材質(zhì)較硬，用銼刀手動(dòng)打磨的作業(yè)強(qiáng)度大，打磨過程中，需頻繁地清除黏附在銼齒上的碳粉，效率較低。用電動(dòng)角磨機(jī)加砂紙?zhí)娲S刀，電動(dòng)工具的使用減小了作業(yè)強(qiáng)度、提高效率，如圖3所示。

圖3 電動(dòng)工具打磨碳滑條

2.3 部件清潔與焊縫裂紋檢查改進(jìn)

部件清潔與焊縫裂紋檢查的難點(diǎn)在于受電弓在降弓時(shí)，各部件交織、互相遮擋、區(qū)域面積小、操作空間窄。分析受電弓可供支撐的位置，設(shè)計(jì)出受電弓支撐桿工裝，設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)物如圖4所示。該受電弓支撐桿為鋁合金材質(zhì)，在硬度滿足需求的前提下，重量輕，便于攜帶；桿的頂部設(shè)計(jì)成弧度狀且包裹了泡棉條，在撐起受電弓時(shí)，弓頭天平連接桿在弧底不容易滑出，也不會(huì)損傷到表面油漆；桿的底部則設(shè)計(jì)成U形，卡在受電弓底架上，安全系數(shù)高。

圖4 受電弓支撐桿圖紙及實(shí)物

受電弓被支撐桿撐起后，各部件間沒有相互遮擋情況、可操作空間變大，方便受電弓弓頭部件清潔及機(jī)構(gòu)件焊縫裂紋的檢查。此時(shí)鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，使其長度調(diào)整也能游刃有余地進(jìn)行。受電弓支撐桿的使用示意圖如圖5所示。

圖5 受電弓支撐桿的使用

3 結(jié)束語

電動(dòng)打磨工具、碳滑條凹槽檢測模塊、受電弓支撐桿的使用，提高受電弓檢修效率30%以上；降低受電弓檢修作業(yè)強(qiáng)度，增強(qiáng)員工滿意度。