地铁车辆弓网关系研究

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地铁列车由碳滑板受流方式逐渐转变为受电弓受流方式，受流系统是列车动力的重要组成部分。受电弓作为列车受流装置，其运行状态直接关系列车运行质量。因线路条件限制，不易观察到受电弓运行状态及弓网配合是否良好，特别是极端天气下出现接触网结冰后受流能力大幅下降，其运行状态直接关系列车运行安全与质量。现阶段接触网检修模式多以计划检修为主，检修方式为步行巡视、工程车巡视、梯车巡视、电客车巡视等，现有方式无法实时获得受电弓与接触网的配合关系，查找故障点位时依赖作业人员的细心程度。因此，如何迅速查找故障点位，获得实时弓网运行状态等成为弓网关系研究方向。

1 受电弓系统介绍

受电弓主要由底架、升弓装置、钢丝绳、下臂、下导杆、上臂、上导杆、弓头组成。气动升弓装置安装在底架上，通过钢丝绳作用于下臂。

①底架。底架由下臂、下导杆、升弓装置、绝缘子、阻尼器组成。②下臂。下臂安装在底架上，由气囊驱动钢丝绳、上导杆、上臂、阻尼器组成。③上臂。弓头、下导杆连接在上臂上。④下导杆。⑤弓头。弓头直接与接触网接触，弓头安装在上臂顶部，碳滑板悬挂在板簧上。⑥上导杆。上导杆防止受电弓在升降过程中弓头翻转。⑦升弓装置。升弓装置安装在底架和下臂之间。车辆压缩空气气源经阀板、管路与受电弓进气口连接[1]。

2 弓网关系研究方法

现在的接触网检修方式根据各城市线路特点制定，各城市之间根据线路条件的不同制定适用于于所辖线路的接触网检修修程，接触网检修严重依靠作业人员的业务水平。受电弓作为列车的受流系统重要组成部分，其和接触网的配合程度对列车运行的稳定性有较大影响，依靠人力测量及检修方式存在局限性。同时，入冬季节偶发冻雨天气，气温偏低，接触网经极易发生结冰现象，在列车运行过程中，会影响碳滑板受流，容易产生电弧，会导致铝托表面被大面积破坏、烧蚀，影响列车正常运营。因此可考虑通过信息监测与改造相结合的方式，提升故障响应速度，缩短故障处理时间，提高受流系统运行稳定性，同时结合运行情况分析传输数据，优化受流系统检修修程。

2.1 信息检测——弓网监测系统

弓网监测系统一般包括车载检测装置及地面服务器终端设备，由激光光源、高清工业相机、传感器等设备及处理分析软件组成。实现列车运行时对弓网燃弧、接触网几何参数、弓网实时配合程度等信息。地面服务器可接收实时状态视频及故障信息，如位置、故障种类等，检修人员可及时发现设备异常状态，做好故障修复的准备工作。受限于列车运行环境，弓网检测系统设备要求能在恶劣环境下工作，地下段区间光线较差，应满足灰暗环境下的使用需求。同时，要充分考虑防水、抗震特性及检修作业人员的维护周期，避免因维护周期过长导致设备拍摄检测不清晰的情况出现。

①实现实时定位功能。弓网监测系统的检测设备应实现精准定位，可通过采集列车网络系统数据将位置信息反馈在图像或视频上，也可通过加装相应设备，实现位置信息采集。②实现实时检测功能。弓网检测系统应实现恶劣工况下的检测功能，实现对弓网燃弧参数（如时间、燃弧率等）、几何参数（如拉出值、锚段关节、跨距高差、平行线间距等）的高精度检测。③实现高清成像监测功能。该系统应实现列车运行、静止状态下的高清成像功能。所拍摄的区域应覆盖接触网的关键零部件，如悬挂、定位装置。④实现数据实时传输功能。该系统应具有数据无线传输功能，传输至地面终端设备。用户可选择性地传输视频及图片信息。若选择实时传输状态，可能会因传输量较大难以发现及选择有效数据，因此，使用者可根据自身使用需求，选择故障信息进行传输。该故障信息建议包含故障发生前的一段时间及故障发生后的一段时间，时长可由使用者确定，便于使用者初步确认设备状态，做好排故准备，查找相应原因[2]。⑤实现视频图像数据存储功能。视频图像应实现司机室实时查看功能，并根据用户使用需求确认存储时长。⑥实现数据管理及分析功能。该系统应满足视频图像的查询、回放功能，传输至地面服务器的数据经地面分析软件分析检测设备的状态，从而对检修修程提供理论依据。

3 硬件改造——除冰碳滑板

碳滑板是车辆受流系统中的重要部件，碳滑板安装于受电弓弓头，是车辆运行必不可少的重要配件。单架受电弓上一般成对或两对出现。目前国内轨道交通行业多数使用浸金属碳滑板，冬季接触网易发生结冰现象，在列车运行过程中，影响碳滑板受流，容易产生电弧，对列车运行产生影响。现有浸金属碳滑板无法在运行过程中刮走因冻雨产生的接触网结的冰，因此可考虑改造现有浸金属碳滑板组成结构，保障在不影响其受流的情况下，同时兼具除冰性能。可考虑将浸金属部分材质换成铜或铜合金，安装时注意铜条朝向运行方向，列车于上下行区间行走时，确认铜条部分先接触接触网。使用时需注意铜条磨耗到限情况，因增加合金部分，碳滑板重量增加，因此具有除冰功能的碳滑板可磨耗量较普通浸金属碳滑板有所减少，检修人员应注意除冰碳滑板的使用情况[3]。

4 结束语

通过信息监测与设备改造相结合的方式，提高受流系统运行稳定性，形成合理系统修程。弓网可视化设备具有独立实时录像、检索回放、录像查询、下载等功能，可对跟踪过程中的报警数据进行查询、统计、分析、管理，方便技术人员随时评估受电弓运行状态，技术人员根据评估结果，编制形成合理的系统修程。除冰碳滑板提升受电弓随网性，保障后续列车运行安全。