CRH380A型動車組自動降弓故障原因分析及措施處置

張煒琨 中國鐵路鄭州局集團有限公司

前言：受電弓作為動車組高壓牽引系統的重要組成部分，通過支持絕緣子安裝于車輛車頂，通過弓頭上的碳滑板與接觸網接觸集取電流，為動車組提供牽引動力，對動車組的安全運行具有十分重要的意義。CRH380A 型動車組使用的受電弓型號為 TSG19A（株洲九方），弓頭長1950mm，滑板長1576mm，質量（不包括絕緣子和閥板）為117kg。TSG19A型受電弓為單臂式受電弓，由底架、阻尼器、升弓裝置、下臂、上臂和弓頭等組成，具有重量輕，弓頭歸算質量小的特點。

1 自動降弓故障統計

由于受電弓安裝于動車組車頂位置，工作環境為露天高速，受到飛鳥等異物擊打造成自動降弓的概率較高；另外，受電弓本身質量也是一個重要因素，如ADD閥自身發生偶發性故障而導致自動降弓。因此受電弓自動降弓故障根據故障部位可分為以下3類：

（1）受電弓供風管受異物擊打漏風；

（2）碳滑板受異物擊打漏風；

（3）ADD閥自身故障漏風；

據不完全統計，2017年全路CRH380A型動車組自動降弓故障33件，其中供風管遭異物擊打漏風共27件，碳滑板受異物擊打漏風4件，ADD閥自身故障漏風2件，故障分布統計情況如圖2所示。

圖2 受電弓自動降弓故障分布統計情況

2 受電弓自動降弓原因分析

2.1 正常升弓

2.1.1 氣路原理

在司機室按下受電弓升弓按鈕，升弓電磁閥得電動作，向動車組受電弓供應壓縮空氣。壓縮空氣首先進入受電弓氣閥板，依次經過氣閥板的空氣過濾、壓力調整、流量調節，再經過車頂空氣管路、受電弓絕緣軟管和受電弓底架上的空氣管路的傳輸后，氣路分成為兩條支路，一條支路向受電弓升弓氣囊供氣，另一條支路經由ADD閥向滑板、氣閥板壓力開關（DS2）供氣。受電弓升弓氣路原理圖如圖3所示。

圖3 受電弓升弓氣路原理圖

壓縮空氣進入升弓氣囊，氣囊膨脹抬升，氣囊在抬升的過程中同時帶動鋼絲繩拉拽下臂，使受電弓逐漸升起，直到弓頭與接觸網接觸并保持在規定的接觸壓力。受電弓正常工作時，氣囊被持續供以壓縮空氣，弓、網間的接觸壓力保持恒定。

2.1.2 電路原理

圖4 受電弓升弓電路原理圖

受電弓升弓電路主要由升弓信號回路和升弓保持回路兩部分組成，升弓信號回路中PanUR繼電器得電，兩個常開觸點自鎖閉合，使升弓保持回路得電導通，PanUV升弓電磁閥得電受電弓得以升起并保持。受電弓升弓電路原理圖如圖4所示。

2.2 ADD自動降弓

ADD閥是受電弓實現自動降弓的部件，它分為上下兩腔。上腔與受電弓自動降弓氣路（碳滑板、受電弓供風管）相通，下腔與受電弓主氣路相通，上、下腔間通過膜片隔開，膜片上有連通上、下腔的導流小孔。

當受電弓自動降弓氣路（碳滑板、受電弓供風管）漏風時，上腔壓力下降，膜片下表面受到的支持力大于膜片上表面受到的下壓力，膜片因而向上凸起，造成下腔與快排口相連，從而進入ADD閥的壓縮空氣經由排氣口排向大氣，受電弓靠自重降下，同時氣閥板壓力開關（DS2）輸出電信號，提示車輛緊急停車，切斷對受電弓的壓縮空氣供應。除此之外，ADD閥自身故障，內部產生形變的膜片與排氣口間的接觸間隙增大、不均勻或壓緊力降低，作用在膜片上的壓緊力即使達到規定值，也不能將排氣口完全關閉，從而產生間接性排風，導致受電弓自動降弓。ADD閥結構圖如圖5所示。

圖5 ADD閥結構圖

3 處置措施

3.1 途中應急處理

（1）裝有受電弓視頻監控裝置的動車組，隨車機械師應立即通過受電弓視頻監控裝置確認受電弓外觀狀態，并及時查看回放視頻，如能夠確認受電弓狀態可見部分無明顯異常或不超限、無脫落風險時，通知司機換弓后正常運行。

（2）未裝有受電弓視頻監控裝置的動車組，隨車機械師按照下車檢查流程下車檢查，隨車機械師在車下使用望遠鏡進行進一步檢查確認。經初步檢查確認受電弓外觀可見部分無明顯異常或超限但未能判明降弓原因時，隨車機械師應立即將檢查情況及前方站停車的要求報告司機，通知司機切除已降下的受電弓，換弓運行，限速160km/h運行至前方站。

（3）如檢查時發現受電弓輕微損壞，且無部件脫落危險時，隨車機械師應立即將檢查情況及前方站停車的要求報告司機，通知司機切除受損的受電弓，換弓運行，限速120km/h運行至前方車站停車檢查。停車后，隨車機械師下車使用望遠鏡進一步檢查確認，如確認受電弓無部件脫落危險時，通知司機限速160km/h運行；如發現受電弓損壞部位有擴展趨勢，則必須登頂檢查處理。

（4）如檢查時發現受電弓刮弓或損壞較嚴重，有部件脫落危險時，隨車機械師應按照登頂檢查、處理故障流程進行登頂作業。

3.2 庫內重點檢查

（1）充分利用動車組受電弓及車頂狀態動態檢測系統（SJ）數據，加強數據分析，按要求組織做好受電弓復查工作。

（2）嚴格落實動車組一、二級修檢修標準，加強動車組受電弓庫內檢查、運行監測，發現隱患及時處理，確保動車組出庫狀態良好。

3.受電弓升級改造

（1）CRH380A型動車組結合運用修和高級修已經將原有的PU風管更換為性能更優的TPEE風管。

（2）對于弓頭部位的防護，在弓頭柱頭連接處和碳滑板接頭處采用特制橡膠護套進行防護。