TSGD－300型受電弓刮弓的原因分析及改進措施

盧林科

（廈門軌道交通集團車輛部檢修中心，福建 廈門361000）

1 TSGD－300型受電弓介紹

TSGD－300型受電弓使用單臂結構，全碳滑條，滑條耐用且檢修方便，使用最為普遍。現今福州機務段是一個以電力機車為主型機車的綜合性機務段，當前電力機車有：HXD3C型35臺、HXD1型23臺、SS3型84臺、SS4型103臺，共計245臺。福州機務段由原福建片區4個機務段合并而來，因此電力機車所用受電弓的型號比較多且雜，主要有：DSA－200型受電弓、TSGD－300型、LV－2600－JC7－1－600／25型受電弓、TSG3－600／25型受電弓、TSG3－1－600／25型受電弓、TSGC－1－600／25型受電弓。而福州機務段里采用最多的就是TSGD－300型受電弓（圖1、圖2）。

圖1 TSGD－300型受電弓三維圖

圖2 TSGD－300型受電弓結構示意圖

通過日常運用檢修發現，TSGD－300型受電弓主要故障（日常報修活）包括無法升弓、升弓慢、砸車頂、途中拉弧、快降動作（自動降弓）、升弓氣囊裂（變形）、刮弓等，以及滑條到限、軟扁線線斷股、弓頭支撐架彈片斷（無彈力）、快降風管老化等小故障。

其中危害最大的故障就是刮弓，即弓網事故。一旦發生刮弓事故，司機必須立即停車并按規定程序進行檢查處理（申請接觸網停電—上車頂檢查處理—切除故障受電弓），往往會造成較為嚴重的列車晚點，從而嚴重影響運輸秩序。而且，受電弓發生刮弓后，往往無法修復，必須整體更換，經濟損失較大。據統計，近年來機務段每年發生刮弓事故均在2～3件。如何消除TSGD－300型單臂受電弓的刮弓故障是機務段當前亟待解決的問題。

2 原因分析

受電弓刮弓的原因很多：受電弓本身的質量問題、供電段方面（接觸網自身缺陷）、工務段方面（撥道移軌改變弓網相對位置）、機車乘務員方面（操縱不當，未及時采取降弓帶電過分相），還有一些外在因素（接觸網上懸掛異物、自然災害等）。本文著重從機車運用檢修的角度對TSGD－300型單臂受電弓的刮弓原因進行剖析及總結。

2.1 受電弓典型故障案例分析

2.1.1 故障現象與現場處理結果

（1）2013年1月12—20日，SS3－4049機車Ⅰ端受電弓滑條連續幾趟均發生滑條的導角被接觸網線硬點擊壞，先后更換了4根滑條，從幾根受損的滑條來看，其受損的位置均相同。期間，通過向供電段安全科反饋相關信息，由其組織對相關區段接觸網懸掛狀態進行了檢查也未能查出具體原因。對機車進行扣修，檢查其升弓高度、接觸壓力、升降弓時間等相關技術性能，發現該機車Ⅰ端受電弓升弓接觸壓力太高，達180 N（標準為60～80 N）。打開控制箱檢查發現穩壓閥壓力表顯示460 k Pa，將其調為420 k Pa后，重新測量受電弓接觸壓力為75 N后投入運用，該車受電弓的故障現象消失。

（2）2014年6月28日，SS3－0120機車Ⅱ端受電弓刮弓。回段檢查發現Ⅱ端受電弓翻轉180°，平衡桿拉斷，滑條中部偏左處有一硬點、整個滑板向上后部嚴重變形。更換新弓后檢查測試相關數據發現：升弓接觸壓力太高，達200 N以上（因所用的彈簧稱最大量值只有200 N）。打開控制箱檢查發現穩壓閥壓力表顯示500 k Pa，將其調整為420 k Pa后，測量受電弓接觸壓力為80 N后投入運用，受電弓運用狀態良好。

2.1.2 故障案例發生的原因分析

大部分機車由于刮弓后，部件已經損壞嚴重，刮弓主要原因比較難以判斷，但從損壞部件看，滑條上均存在硬接觸點，并且位置均靠近滑條左右兩側而非中間部分。以SS3－4049機車為例，該車尚未造成刮弓，且經處理后故障消除，可以斷定故障點即在接觸壓力調整上，由于控制箱穩壓閥壓力調整不當（460 k Pa），造成Ⅰ端受電弓的升弓接觸壓力過大，升弓后接觸網向上抬高量過大（經測量向上抬高量較接觸壓力正常的受電弓約高15 c m，如圖3所示）；當機車運行至線岔過渡區，滑條與接觸網線接觸點移到滑條邊緣位置時，另一側滑條在作用力作用下猶如蹺蹺板就會上翹，輕則造成受電弓滑板被接觸網線硬點擊傷（如案例中SS3－4049機車）；重則如案例SS3－0120機車，其Ⅱ端受電弓的升弓接觸壓力達到200 N以上，直接導致線岔區接觸網線進入滑板的下部，弓頭在接觸網線、吊弦的拉扯下翻轉，刮弓在所難免。

圖3 電力機車受電弓過線岔區時滑條與接觸網線作用示意圖

綜合以上原因分析，受電弓的刮弓與升弓接觸壓力關系密切。升弓接觸壓力，標準為60～80 N。

（1）當升弓接觸壓力低于60 N，會造成升弓困難、受電弓與接觸網離線跳弓、拉弧等故障；

（2）當升弓接觸壓力高于80 N，輕則造成受電弓滑條受硬點撞擊損傷，重則發生刮弓事故。

通過對刮弓機車的事后檢查發現，有部分故障受電弓的升弓接觸壓力超過正常值（高于80 N），甚至超過200 N；造成這種現象的主要原因是受電弓控制箱的穩壓閥壓力調整不當。對于TSGD－300型這種新型受電弓，有相當多的現場檢修者認為：要使受電弓工作可靠，控制箱上穩壓閥壓力應在500 k Pa以上（由檢修老式弓帶來的老“經驗”）。而事實上，500 k Pa這個壓力值是指氣閥柜300＃調壓閥的壓力調整值。根據現場的使用經驗控制箱穩壓閥的壓力只能調為400～420 k Pa，才能保證升弓接觸壓力在標準值60～80 N以內。

因此，TSGD－300型受電弓的控制箱是一個關鍵部件，在不了解其構造作用原理的情況下盲目檢修，隨意調節控制箱內的穩壓閥壓力值，必然會使受電弓的工作狀態發生變化。受電弓整備檢修作業過程中出現這種現象的原因主要是控制箱經過一段時間的使用，氣路管道因壓縮空氣本身附帶的油塵等原因存在受堵現象，造成受電弓升弓困難；乘務員報修后，檢修工作者由于對該新型受電弓了解不夠，打開控制箱后發現穩壓閥的壓力為420 k Pa，認為是該閥的壓力值調整太低所致，將穩壓閥的壓力調高到450～500 k Pa。這種做法確實可以使受電弓容易升起來，但此時的升弓接觸壓力已經遠大于標準值，輕則造成滑條受損，重則發生刮弓事故。

2.2 控制箱的原理分析

控制箱是TSGD－300型受電弓的動力控制核心部件，其工作原理如圖4所示。

圖4 TSGD－300型受電弓控制箱工作原理圖

（1）升弓：氣源從升弓電空閥進入空氣濾清器，經穩壓閥及壓力表后進入升弓調節閥，通過控制調節閥的開度實現升弓時間控制，再進入氣囊及自動降弓裝置，使氣囊膨脹，推動鋼絲繩從而將受電弓升起。

（2）降弓：當升弓電空閥失電排風時，氣囊內的氣壓一路進入微調閥的大小兩孔迅速排向大氣，一路經降弓調節閥使微調閥在一定時間后關閉微調閥大孔，使剩余氣囊內的氣壓只經微調閥的小孔緩慢排向大氣，實現先快后慢的降弓要求。

2.3 結論

通過以上分析，判定TSGD－300型受電弓發生故障的原因主要是：在檢查維護過程中，控制箱穩壓閥壓力調整過高而引發刮弓故障。

3 改進措施

針對控制箱內壓力表壓力超高問題，除了加強培訓，提高專修人員的業務素質，解決人員因素問題外，還可以從設備改造方面考慮如何進一步控制該故障現象的發生。

方案1：在控制箱內做一些改動。在壓力表三通接頭處加裝限壓閥，其作用是確保送往氣囊的壓縮空氣壓力不超過430 k Pa。

如何確定限壓閥工作壓力，從長期故障處理及檢測接觸壓力掌握情況來看，控制箱內壓力與升弓接觸壓力關系如下：控制箱壓力每變化10 k Pa，接觸壓力變化10 N，控制壓力為430 k Pa時，接觸壓力為90 N，雖然不符合標準，但此時接觸壓力不會造成滑條受擊打而刮弓，又能有效升弓，因此確定限壓閥壓力為430 k Pa，而非標準上限420 k Pa。

方案2：在控制箱出風口處加裝壓力繼電器，其作用是當出風口壓力超過430 k Pa時，切除受電弓升弓電空閥得電電路，使受電弓自動降弓，起到保護作用。

以上兩方案均能有效地解決因控制箱壓力超高造成的刮弓。其中方案2雖需進行電路改造（將壓力繼電器常閉聯鎖并入受電弓升弓電空閥得電電路），相對復雜，但由于加裝的壓力繼電器可以安裝在升弓電空閥下方，如果不考慮故障提示電路，改造線路不超過1 m，改造工程量小；方案1必須分解控制箱并進行鉆孔，看似簡單，實際操作相對麻煩。

從試驗效果看，方案2更簡單易行，文中案例SS3－0120機車加裝后經試驗證明能正常運用，并且使用半年以來無任何弓網問題，且加裝電路無需進行特別宣傳學習，因為加裝部件及電線路均在升弓電空閥附近，布局簡單、易于查找故障，方案切實可行。

［1］劉友梅.韶山3型4000系電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2000.

［2］莊仲生.TSG－300型單臂受電弓使用說明書［Z］，2004.