城市地铁车辆受电弓常见故障及维修策略

柳宇昊

摘 要：在整个地铁车辆供电系统中，受电弓能量的发起源头，是整个地铁车辆的重要组成部件之一。受电弓通过架空接触网获取电能，将其传递至辅助逆变器以及牵引逆变器，它的性能好坏直接决定了地铁车辆能否稳固运营。本文集中调研当前我国城市地铁车辆受电弓使用工况，探索和挖掘受电弓常见故障，并指出相应的对策，进一步优化和完善我国受电弓检修方面。

关键词：受电弓 常见故障 优化和完善

中图分类号：F416 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（a）-0038-02

随着我国城市规模的不断扩大，地铁车辆在大中城市交通运输方面承载了越来越大的负荷，这也为地铁的安全运营提出了更高的要求。近年来，城市地铁因为受电弓故障导致地铁运输系统大面积瘫痪的事件时有发生，可见受电弓不仅关系到车辆的运行，也在城市轨道交通中占据越来越重要的地位。对受电弓故障进行系统的统计和分析，查找其主要故障模式及位置，提出相应的维修策略是当前我国城市轨道交通受电弓领域的热门方向。

1 受电弓产品概述

受电弓作为核心部件与地铁车辆安全运营息息相关，其主要由：底架、上部框架、下部框架、升弓装置、弓头、休息位置传感器、落弓气缸等部分组成。受电弓又存在单臂式、双臂式、石津式以及垂直式4种形式上的区分。受电弓主要有电动驱动和气动驱动两种驱动方式。

国外受电弓技术比较成熟，其架空接触网供电技术相对起步较早，最初是电力机车应用此技术，后经改进应用于城市轨道交通车辆。如Siemens Melecs、Schunk、Stammenn等，这些公司均为国际受电弓大型生产商，其产品主要应用于瑞士、德国、西班牙、韩国以及中国等国家。

我国受电弓技术起步较晚，但是城市轨道交通发展较为迅速，国内受电弓生产商的技术多为技术引进和自主研发，并逐步开发出一套适用于我国国情的城市轨道交通受电弓生产技术。例如：上海天海受电弓制造有限公司自主研发生产的多种型号的单臂受电弓产品就被我国许多城市轨道交通车辆广泛应用。

2 受电弓常见故障分析

2.1 受电弓杆件断裂或裂纹

首先，受电弓框架部分通常采用6系铝合金或5系铝合金焊接而成，例如深圳地铁5号线，其受电弓（TSG18E 型的铝合金框架就在投入运行6个月后出现开裂现象；广州地铁3号线的手电共框架在其对接焊缝边缘处也出现裂纹故障；南京地铁2号线受电弓框架肘接处也有开裂故障。多数受电弓框架断裂或裂纹是因为材料局部强度不足以及生产工艺不符合标准而造成的。地铁车辆在实际运行过程中，由于受电弓接触网硬点的弹性不均、列车运行不平稳、隧道内接触网刚性悬挂等因素影响，车体易产生高频振动，这种长期复杂的受力状态会造成受电弓框架故障。

其次，多数城市地铁线路也会经常出现受电弓拉杆断裂的故障，造成这种现象的主要原因就是拉杆存在较大的焊接残余应力。此时拉杆在焊接残余应力和拉力的共同作用下，极易产生应力腐蚀和应力疲劳，进而造成拉杆断裂。

2.2 受电弓滑板磨耗过快或不均匀

碳系滑板、粉末冶金滑板以及纯金属滑板是当前我国地铁受电弓滑板的主要使用类型。其中，碳系滑板又分为浸金属型、烧结型以及纯碳。作为受电弓与接触网直接接触部分，滑板在列车运行的正常损耗是难以避免的，其损耗机制多分为：电气磨耗和机械磨耗。电气磨耗多只滑板因与接触网接触不良，在受电弓之间容易产生拉弧或电火花，造成滑板损伤；机械磨耗则是指在城市地铁车辆运行过程中，由于弓网接触力过大、撞击导致滑板快速磨损或造成掉块等异常现象。

2.3 受电弓离线

城市地铁车辆在运行过程中，若滑板与金属导线脱离，则在两者之间容易产生电弧（电压击穿空气层产物），进而产生受电弓拉弧现象。一旦受电弓脱线产生拉弧现象就会向周围发射高频噪声，严重干扰地铁沿线的一切通信信号设施。通常造成受电弓离线故障是由于受电弓与接触导线接触力不稳定、受电弓跟随性差、接触导线表面不光滑造成的。

3 受电弓检修策略优化方法

3.1 故障针对性策略

首先，受电弓部件断裂或裂痕现象可通過改进材料制 造工艺或提升材料自身质量来实现，而受电弓拉杆问题可 通过提升焊接工艺和改进受电弓拉杆结构来解决。

其次，降低受电弓滑板磨耗可采取：配置受电弓检测装置，确保其动态及静态时的使用要求，减少拉弧、降低受电弓离线率、电火花现象；增设受电弓主控控制系统，将弓网之间的接触力保持在合理范围。

最后，降低受电弓离线率可采取：确保弓网之间的接触 力；在确保受电弓结构强度前提下，合理降低受电弓归算 质量，提升其跟随性；优化受电弓结构，提升其抗侧片性能 力；强化线路质量，减少车辆行进间的激烈振动状况，组 织起传递至弓网系统。

3.2 受电弓检修流程优化方案

城市轨道交通车辆维修通常分为：预防性维修和事后维修。预防性维修通过对产品系统的检测、检查等动作及时发现安全隐患并进行及时排除，确保车辆以绝对安全状态下进行运营。这是强化安全、节能降耗的根本路线，经过分析和总结可将受电弓检修流程工作优化为以下动作。

（1）目视检查：肉眼可见部位需通过经验判断技术状态，对可见范围内的不良部位进行检修或更换。

（2）清洁：对受电弓表面及衔接处进行擦拭、吹扫工作。

（3）润滑：对轴承、齿轮等运动件或配件进行油脂加注。

（4）限度检查：对关键部位或关键部件依照限度要求进行检测以及测量确认，确定其是否符合运行标准。

（5）功能检查：利用手工对设备设施、外部工具进行功能性检查。

（6）性能测试：通过外部检测设备、工具及设施检测产品当前的运行状态，紧固力矩的校核也应看作性能测试。

（7）更换或修复：对不满足技术要求的部件和产品进行更换或修复。

（8）分解检修：对受电弓进行拆解，针对每一个分解部件进行上述工作。

（9）组装调试：对分解后的部件进行重新组装和调试，以满足正常运行需求。

4 结语

作为城市地铁车辆安全、稳定运营的核心部件之一，受电弓应当引起城市轨道交通检修部门的高度重视。当前我国所使用的受电弓技术基本可以满足我国城市地铁线路的正常运营，但为了迎合城市的高速发展，为了追随城市建设更高、更快的步伐，城市轨道交通应大力研发受电弓技术，全面优化和完善其控制系统，如机械结构、生产工艺以及滑板材料等。

参考文献

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