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        軌道交通車輛受電弓維修策略探討

        2021-05-10 07:44:56吳佩瓊
        電氣化鐵道 2021年2期
        關(guān)鍵詞:弓頭電弓車頂

        吳佩瓊

        0 引言

        隨著我國軌道交通技術(shù)的不斷進(jìn)步,軌道交通運(yùn)行車輛從蒸汽機(jī)車向內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車牽引的發(fā)展格外引人注目。電氣化鐵路在中國的軌道交通里程中占據(jù)了很大部分,針對軌道車輛的日常及故障檢修尤為重要。在已有的電氣化鐵路運(yùn)營線路中,根據(jù)歷年的各類事故統(tǒng)計,由受電弓引起的車輛設(shè)備故障的占比較大。受電弓是車輛的重要部件,同時也是與接觸網(wǎng)直接接觸的部分,在車輛高速行駛中受磨損較大,具有較高的失效概率。

        軌道交通車輛供電和運(yùn)行中斷嚴(yán)重影響線路運(yùn)輸秩序,是軌道交通車輛面臨的一個非常突出的問題。因此,對受電弓常見故障的分析和處理,對于軌道交通的安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。

        1 受電弓概述

        1.1 受電弓的結(jié)構(gòu)

        受電弓結(jié)構(gòu)種類繁多,按其傳動方式可分為彈出式和充氣式;按臂形可分為單臂受電弓和雙臂受電弓;按使用速度可分為高速受電弓和普速受電弓;按受電弓架的數(shù)量可分為單受電弓、雙受電弓等。目前,單臂受電弓在我國軌道交通車輛上應(yīng)用最多。受電弓主要由弓頭、機(jī)架、底盤和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等部分組成。底盤支撐架經(jīng)絕緣體安裝在車輛上部,支撐架通過提升弓簧支撐弓頭。從結(jié)構(gòu)角度分析,整個機(jī)架由2個四桿機(jī)構(gòu)組成,傳動裝置安裝在機(jī)架的下臂,實現(xiàn)受電弓的上下運(yùn)動。

        受電弓弓頭工作時會伴隨接觸網(wǎng)高度的起伏,作用位置改變的同時需維持弓頭的基本水平。弓頭若不能保持水平方向運(yùn)動,接觸線與滑板之間產(chǎn)生的接觸面就不可能連續(xù),可能引起弓頭磨損進(jìn)而導(dǎo)致接觸線離線。圖1所示為單臂受電弓結(jié)構(gòu)。

        圖1 單臂受電弓結(jié)構(gòu)

        1.2 受電弓主要部件

        車輛運(yùn)行過程中,經(jīng)受電弓從接觸網(wǎng)取流。根據(jù)單臂受電弓的設(shè)計,其結(jié)構(gòu)主要由滑板機(jī)構(gòu)、機(jī)架和滾輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)三部分組成。

        (1)滑板機(jī)構(gòu)主要由滑板和支架組成,一般采用鋁制材料,其直線長度可達(dá)1 200 mm,前后兩端成彎角,可以有效阻止線岔處接觸線竄入滑板底部?;逋ㄟ^支架安裝在上機(jī)架上,支架由薄鋼板制成,并配有小圓柱螺旋彈簧。車輛在行駛過程中,整個滑板隨著接觸導(dǎo)線松弛度的起伏進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動,有利于受流處于最佳狀態(tài)。為了改善滑板磨損狀況,接觸線與軌道中心線之間采用“之”字形布置。

        (2)機(jī)架由上機(jī)架、平衡桿、下臂、推桿和底盤等部分組成。底盤由槽鋼和球墨鑄鐵支架組裝而成,采用3個支撐絕緣子安裝在列車車頂上。受電弓受流運(yùn)動部件安裝在底盤上。下臂轉(zhuǎn)軸由無縫鋼管組成,安裝在底盤上。下臂通過鑄鐵制成的中間鉸鏈座與上機(jī)架和推桿連接。推桿由34 mm×4 mm無縫鋼管制成,前后兩端分別通過正負(fù)按鈕與推桿鉸鏈連接,有利于改善弓頭的下降位置和最大抬升量。

        2 受電弓常見故障原因分析及處理

        2.1 弓頭不能升高或自動降低

        出現(xiàn)該類故障可能是由于受電弓故障開關(guān)SDK處在故障位置或按鍵接觸不良,受電弓氣動閥故障或連接松動,門未關(guān)閉或門聯(lián)鎖頂桿不到位,風(fēng)塞關(guān)閉或風(fēng)壓偏低,彈簧斷裂或其他故障。

        處理措施:(1)查看各電氣開關(guān)狀態(tài)并確認(rèn)控制電氣柜上的開關(guān)位置是否正確;(2)查看升弓氣路風(fēng)壓的數(shù)值是否正常,在低于正常值時采用輔助壓縮機(jī)泵風(fēng);(3)車輛停止運(yùn)行并自動降弓,仔細(xì)查看受電弓損壞程度,記錄受損的位置。

        2.2 弓升起后出現(xiàn)電弧現(xiàn)象

        出現(xiàn)該類故障可能是由于非絕緣物質(zhì)附著在車輛頂部、表面污臟或雨水引起的瓷瓶爬電,雷擊時導(dǎo)致的電壓擊穿放電,并引起車頂瓷瓶裂開。

        處理措施:需立即停車進(jìn)行降弓檢測,在斷電并做好相應(yīng)絕緣防護(hù)后進(jìn)行仔細(xì)檢查,如果結(jié)構(gòu)未破損,處理完畢后可繼續(xù)運(yùn)行;若檢查出結(jié)構(gòu)破損,如瓷瓶損壞,可將損壞處的導(dǎo)電桿軟連接完全斷開,利用另一端受電弓繼續(xù)運(yùn)行。

        2.3 受電弓受流時拉弧

        受電弓受流時拉弧的可能原因:(1)受電弓與接觸線的接觸磨損已達(dá)極限;(2)升弓彈簧中的其中一根發(fā)生斷裂或彈簧壓力不足;(3)調(diào)壓閥調(diào)整發(fā)生故障;(4)受電弓鉸鏈座潤滑油不足;(5)接觸網(wǎng)產(chǎn)生的故障,非受電弓問題。

        出現(xiàn)上述(1)、(2)、(4)情況時,應(yīng)立即停止使用故障受電弓,并將另一端完好的受電弓升起,維持車輛運(yùn)行。出現(xiàn)(3)情況時,可在規(guī)定值的范圍內(nèi)改變壓力值,或直接使用總風(fēng)系統(tǒng)維持車輛運(yùn)行。出現(xiàn)(5)情況時,可先收回受電弓,行駛一段距離后再嘗試升弓,并及時向運(yùn)控中心報告情況。

        3 軌道交通車輛受電弓的維護(hù)維修管理

        3.1 受電弓維護(hù)策略

        軌道交通車輛每行駛4 000~5 000 km,根據(jù)車輛類型的不同進(jìn)行一級修理。一級修理的主要內(nèi)容是對車輛進(jìn)行全面檢查和試驗。指定項目的二級修理以每月或運(yùn)行一定的公里數(shù)(如30 000或100 000 km)進(jìn)行。二級修理的內(nèi)容是對特殊零件或系統(tǒng)進(jìn)行檢查、測量和試驗。一級修理和二級修理統(tǒng)稱為作業(yè)修理。在運(yùn)行維護(hù)中,應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并加以解決,避免軌道交通車輛在線運(yùn)行時出現(xiàn)故障。受電弓是軌道交通車輛的關(guān)鍵部件,也是日常維護(hù)的重點(diǎn)部件。受電弓的維護(hù)應(yīng)注意以下問題:

        (1)提升關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量水平,特別是金屬件與橡膠件,在設(shè)計和制造環(huán)節(jié)保證一定強(qiáng)度,能承受軌道車輛在高速運(yùn)行過程中產(chǎn)生的高頻振動及空氣流動形成的壓力,抗磨損且不輕易斷裂。

        (2)保持受電弓及車頂周圍的清潔,每天需對受電弓的關(guān)鍵位置進(jìn)行清理并及時掃除表面的臟污,如遇極端的雨雪天氣,可增加頂部絕緣子的擦拭頻率。

        由受電弓引起的故障對線路的運(yùn)行將產(chǎn)生重大影響,當(dāng)運(yùn)行中的車輛發(fā)生受電弓故障時,列車工作人員或隨車工程師需及時進(jìn)行故障診斷并完成排除。如受電弓故障不能及時排除,應(yīng)立即停止車輛運(yùn)行,并降下故障受電弓,引導(dǎo)車輛返回車庫后進(jìn)行修復(fù)與問題排查。如果受電弓的故障可以及時排除,且排除后不影響車輛的正常行駛,可繼續(xù)車輛行駛。

        鑒于線路運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,為及時發(fā)現(xiàn)線路的隱患,可在車頂添加輔助設(shè)備,如添加攝像頭記錄受電弓和接觸網(wǎng)狀態(tài),或增設(shè)防飛行類動物裝置以防止受電弓受到?jīng)_擊。通過在車頂上安裝監(jiān)控攝像頭,可為技術(shù)人員提供受電弓和接觸網(wǎng)影像資料,為診斷、排除故障提供可靠手段。飛行類動物驅(qū)散技術(shù)在民航系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用較多,但動車組與民用客機(jī)不同,不適合安裝固定驅(qū)散設(shè)備,可以考慮在頭車的車頂上安裝干擾裝置,以驅(qū)散飛行類動物,減少對受電弓的影響。

        3.2 受電弓檢修指導(dǎo)

        受電弓日常檢修包括性能檢查、外觀檢查和表面清理三部分,并制定受電弓檢修作業(yè)指導(dǎo)書,檢修質(zhì)量應(yīng)參考相關(guān)的維護(hù)操作標(biāo)準(zhǔn)。檢修過程中的攀爬作業(yè)必須在其未與接觸網(wǎng)接觸的情況下進(jìn)行,并需及時清除車頂?shù)漠愇铩?/p>

        3.2.1 受電弓性能檢查

        (1)受電弓靜態(tài)接觸力測量。受電弓的壓縮空氣壓力應(yīng)在額定范圍內(nèi)(340~420 kPa)。駕駛室發(fā)出升弓指令后,車頂操作員應(yīng)目視確認(rèn)升弓。使用輕彈簧秤連接頂管弓形件的中部,將弓形件漸漸向下拉動時測量接觸壓力,最大下降速度不大于0.l m/s;提升弓的高度從0.5 m緩慢向上升至2.4 m時測量接觸壓力,最大上升速度不大于0.1 m/s;向下移動時的接觸力范圍為(90+5)N,向上移動時的接觸力范圍為(70+5)N。假如靜態(tài)接觸力超出了規(guī)定的范圍,則需要通過受電弓閥板上的安全閥重新對靜態(tài)接觸力進(jìn)行調(diào)整。

        (2)升弓提升試驗。受電弓靜態(tài)壓力試驗合格后,司機(jī)室發(fā)出受電弓升弓指令,車頂人員觀察受電弓升弓是否平穩(wěn),并記錄升弓時間。受電弓從平臺位置上升到絕對位移0.9 m,用時應(yīng)小于4 s,在升弓過程中不允許反彈。司機(jī)室發(fā)出降弓命令,車頂工作人員觀察受電弓是否平穩(wěn)降弓,并記錄降弓時間。受電弓從絕對位移0.9 m下降到受電弓平臺位置的用時應(yīng)小于4 s,降弓時注意觀察,頂架頂管應(yīng)落在橡膠減震器上。

        3.2.2 受電弓外觀檢查

        受電弓的外觀檢查主要確認(rèn)是否需要更換易損部件(如碳滑板),以及受電弓的零部件是否存在破損與開裂現(xiàn)象。

        目視檢查碳滑板的外觀,并計算出碳帶的剩余厚度。當(dāng)受電弓的碳滑板厚度超過規(guī)定的極限或磨損至規(guī)定的極限時,需要對其進(jìn)行更換。檢查完成后,在鋁支架上標(biāo)記出碳滑板的厚度,然后進(jìn)行拍照。

        4 結(jié)語

        受電弓是軌道交通車輛的取流裝置,在車輛運(yùn)行過程中其與接觸線接觸,獲取車輛的牽引動力。受電弓的狀態(tài)直接影響車輛的安全可靠運(yùn)行,受電弓故障甚至可能導(dǎo)致車輛運(yùn)行中斷。由于車輛運(yùn)行中受電弓處于高速運(yùn)動狀態(tài),在運(yùn)行過程中受其結(jié)構(gòu)的影響容易發(fā)生各類問題。通過對受電弓的實時監(jiān)控以及日常維護(hù)維修,可以及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并采取措施排除故障,保障車輛的運(yùn)行安全。

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