對地鐵車輛受電弓故障分析研究

劉宇曦

摘 要：地鐵車輛運行能源主要來自于電力供電系統，而受電弓作為機電系統的心臟，一旦發生故障，嚴重影響機車的運行。為此，本文通過文獻綜述法，在概述地鐵車輛受弓電工作原理的基礎上，對目前地鐵車輛受弓電常見故障進行概述，據此提出相應的改進措施，為確保地鐵車輛的安全、穩定運行提供保障。

關鍵詞：地鐵車輛；受電弓；故障；分析研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.040

1 前言

城市人口日益增加，城市規模擴大，城市交通供需矛盾不斷加劇，城市地鐵的出現，極大的緩解了城市交通擁擠的現狀。而城市地鐵車輛運行能源主要來自于電力供電系統，而受電弓作為機電系統工作的核心，一旦發生故障，嚴重影響地鐵車輛的正常運行。為此，本文在概述受電弓工作原理的基礎上，對目前地鐵車輛受電弓常見故障的進行概述，并提出相應的改進措施，為地鐵車輛的安全、穩定運行提供保障。

2 受電弓工作原理

地鐵車輛受電弓主要通過從額定電壓接觸網獲取能源，為整個地鐵車輛的運行提供能源；與此同時，還可通過再生系統將動能轉化為電能，以供其他通過的地鐵車輛運行。地鐵車輛受電弓主要由以下結構構成，包括底架、拉桿、上臂桿、下臂桿、平衡桿等。其中，底架的主要由無縫矩形鋼管焊接而成，主要起到支撐的目的；而拉桿主要由無縫的碳鋼材料焊接形成，位于底架和上臂桿之間；上臂桿，主要由強度高、質量輕的鋁合材料焊接而成；而下臂桿主要由無縫鋼管焊接形成，同時通過轉動軸承技術，增加受電弓的靈活性；平衡桿主要有鋁合金材質加工而來，能夠消除外力對弓頭的干擾；除此之外，受電弓結構還包括弓頭、減震器等。其中，共投安裝于上支架的軸上，主要用于減少碳花瓣之間的磨損；減震器主要安裝于上下支架之間，用于減弱機械震蕩的目的，電氣設備。

3 受電弓常見故障

（1）上框架裂紋。上框架主要由拉桿、上臂桿和弓頭通過軸承連接而成，這種設計不僅有助于提高電弓網的跟隨性，又可減少受電弓質量。地鐵車輛高速運行的過程中，受電弓承受了巨大的壓力，實踐證明，地鐵受電弓上框架經常出現裂縫，而裂縫的位置主要集中在上框架肘接處，而且多見于焊縫一側，頂管焊縫出和底部加固處則很少出現裂縫。

由此可以看出，上框架裂縫主要集中于肘接和焊縫位，其中，肘接裂縫一方面與材料的焊接質量，另外在車輛的持續運行過程中，弓網受到持續的沖擊，導致肘接裂縫；通過對焊接位的裂縫進行分析，其裂縫一方面與焊接參數計算錯誤有關，另外，與動態的交變負荷的沖擊下，應力過于集中，導致薄弱處出現開裂現象。

（2）碳滑板磨損。地鐵車輛正常運行的情況下，受電弓碳滑板磨損相對均勻，當磨損嚴重時即可進行更換，但由于碳滑板與接觸網工作環境不同，導致碳滑板經常下呼吸斷裂、磨損度不一致、裂縫等，影響了碳滑板的正常使用。

碳滑板出現偏磨的主要是由于運行過程中的機械作用，使得碳滑板兩側受力不一致，進而形成偏磨；碳滑板出現掉塊的主要由于是由于弓網撞擊形成的，而掉塊經常出現于滑板薄弱處，因此，掉塊的滑板后期很容易出現斷裂；導致滑板縱向裂縫的主要原因是由于斷裂后的碳條在運行過程中，需要承擔原先整個碳條的沖擊；導致碳滑板拉弧異常損傷的主要由于是由于持續大電流作用下，穩定升高，進而導致粘結層燒損，嚴重時，甚至出現碳滑板薄弱位置被電擊穿。

（3）受電弓位置指示器故障。受電弓位置指示器主要為后續車輛提供升降弓信號。實踐研究發現，受電弓位置指示器出現的故障主要包括：升降弓信號無法顯示，網線掉閘等。其中導致升降弓無法顯示的主要原因與啟動件的卡滯后有關，由于啟動件脆性大、硬度小，而受電弓降到位時，啟動件在單邊力的持續作用下，很容易出現磨損，使得啟動件與安裝架之間空間增大，極易出現卡滯；而網線掉閘主要與陰雨天氣下，指示器上的絕緣子表面的燒傷有關。

4 受電弓常見故障的保養

（1）技術措施。為了避免碳滑板出現的故障，首先，需要根據車

輛、線路的工作環境，做好碳滑板的選型，避免碳滑板在長時間負荷下持續工作；其次，在碳滑板制備過程中，還需綜合考慮碳滑板的耐溫度、材質、硬度等。

（2）受電弓的日常保養。受電弓的日常保養，不僅能夠大大降低受電弓的故障率，而且大大延長了受電弓的使用壽命。因而，受電弓的日常保養成了確保避免受電弓故障的常見措施之一。受電弓日常保養內容主要包括清洗和定期檢查兩方面內容，其中清洗內容和定期檢查內容分別詳見如下表1、表2所示。

5 小結

城市人口密度逐年增加，城市規模日趨擴大，導致城市交通壓力逐年增加，而城市地鐵的出現極大的緩解了城市交通壓力，而城市地鐵車輛運行的能力主要來源于電力供電系統，而受電弓作為地鐵電力供電系統的核心，一旦發生故障，地鐵運行受阻。而通過實踐發現，上框架、碳滑板等故障時常發生。為此，本文在概述地鐵車輛受弓電工作原理的基礎上，對目前地鐵車輛受弓電常見故障進行概述，并分析其原因，據此提出相應的改進措施，為確保地鐵車輛的安全、穩定運行提供保障。

參考文獻：

[1]黃清健.地鐵列車受電弓的應用與故障淺析[J].科技信息，2015（10）：97-99.

[2]方松，高紅星.地鐵車輛受電弓故障分析[J].機械，2014，11（41）：8-10.