某地鐵機場線QKZ5 型電動客車受流器起復裝置設計研發及應用

秦棟

（北京京城地鐵有限公司，北京 101300）

1 受流器起復裝置設計方案和工作原理

1.1 設計方案

（1）總體視圖（如圖1）

圖1

（2）部件明細（如表1）

表1

（3）組成結構。受流器起復裝置主體由裝夾固定裝置、關節鎖緊裝置、間隙調整裝置三部分組成，并配有起復壓桿，方便正線進行受流器起復作業：①裝夾固定裝置。裝夾固定裝置用于起復裝置主體與受流器的連接固定，通過掛耳、掛鉤使起復裝置主體吊掛在受流器背板上，并可調節螺桿實現起復裝置的安裝與拆卸。②關節鎖緊裝置。關節鎖緊裝置在受流器與三軌脫離后，鎖緊關節，實現受流器與三軌脫離的功能。關節鎖緊裝置分為工作狀態與非工作狀態，如圖2、圖3。③間隙調整裝置。間隙調整裝置可調整補償間隙（裝置裝車時、受流器滑塊磨損后），確保受流器與第三軌之間的脫離間隙在合理范圍內（如圖4）。④起復壓桿。起復壓桿作為受流器起復裝置配件，方便列車出現接地故障時乘務員在車上下壓受流器，實現受流器起復裝置起復功能，更為高效地處理現場。

圖2 工作狀態

圖3 非工作狀態

1.2 工作原理

圖4

當車輛發生接地故障需要起復裝置將受流器滑塊脫離三軌時，操作人員使用起復壓桿按壓受流器滑塊支臂，起復裝置彎曲的關節伸直，直線軸承在彈簧力的作用下向下做直線動作，將關節鎖緊伸直狀態，實現受流器滑塊與第三軌分離。當車輛回段后，手動操作起復裝置的直線軸承上移，受流器滑塊完成復位。

2 受流器起復裝置裝車試驗

2.1 實驗前準備情況

（1）關鍵部件有限元分析（吊耳，部件明細序號1）。靜應力分析結論：在外加1000N 作用力時，吊耳最大變形量為3.946e-001mm。疲勞分析結論：在外加500N 循環應力作用下，吊耳最小疲勞壽命1.684+003 次，最大疲勞壽命1e+006 次。振動頻率分析結論：車輛最大震動為500Hz，設備部件最小震動為2869.7Hz 發生在1 階震動，不會發生共振。

以上數據來源第三方有限元分析報告、北京地鐵機場線車輛維護手冊。

（2）車輛限界分析。根據北京地鐵機場線車輛限界圖，車輛限界最低點距軌面18mm。受流器起復裝置樣件經過上車靜態調試，測得起復裝置工作狀態受流器滑塊固定螺栓最低點（安裝起復裝置后的受流器極限位置）距軌面29mm，高于車輛限界11mm，不會出現侵界現象。

2.2 裝車試驗

（1）試驗對象。①試驗車輛：機場線104 號列車。②試驗設備（如表2、圖5）。

表2

圖5 受流器起復裝置裝車照片

（2）試驗地點。北京地鐵機場快軌天竺車輛段停車列檢庫及正線。

（3）試驗項目。①靜態試驗；地點：列檢庫，靜態驗證受流器起復裝置起復功能。②動態試驗；地點：正線，動態監控受流器起復裝置工作狀態、站臺驗證起復功能。

（4）試驗情況說明。2018 年2 月2 日，4 套受流器起復裝置安裝在機場線104 車1#車位置，并在周圍固定了4 套高清夜視攝像頭，實時監控裝置狀態。2 月3 日～5 日白天為靜態試驗階段，技術人員多次在列檢庫對受流器起復裝置起復功能進行試驗；2 月5 日夜間機場線運營結束后進行動態試驗，試驗車輛按照機場線正常運行速度運行，技術人員通過攝像頭觀察受流器起復裝置狀態，并在東直門站進行了起復功能試驗。

（5）試驗結論。①車輛限界驗證。試驗車輛在運行過程中，受流器運行平穩，起復裝置固定牢靠，無撞擊、侵界現象，符合車輛限界要求。②受流器起復裝置起復功能驗證北京地鐵機場線技術人員分別在列檢庫、正線東直門站進行受流器起復裝置起復功能驗證，試驗結果符合要求。③受流器滑塊與第三軌脫開距離確認。受流器起復裝置裝車后，車輛正常運營過彎道時由于車體傾斜，常因起復裝置設置的受流器滑塊與第三軌脫開距離（間隙調整裝置可調節）設置的不合理造成受流器異常脫開，將使得受流器無法正常受電。裝車試驗階段通過多次車輛牽出線試驗、正線驗證，最終確定脫開距離設置為40±2mm。在此參數下，受流器運行平穩，不易發生異常脫開現象。

3 受流器起復裝置載客運營考核試驗

3.1 制定載客運營考核指標

為驗證受流器起復裝置具有符合要求的可靠性及后續投入運營的能力，北京京城地鐵有限公司（機場線運營公司）設定載客運營考核指標，以開展后續載客運營考核試驗工作。

（1）一輛車（4 套受流器起復裝置）載客運營考核指標。考核運營時間1 個月，考核期間受流器起復裝置故障率≤0.05 件/百車公里，不得造成責任事故。

（2）一列車（16 套受流器起復裝置）載客運營考核。考核運營時間兩個月，考核期間受流器起復裝置故障率≤0.02 件/百車公里，不得造成責任事故。

3.2 載客運營考核試驗

（1）一輛車（4 套受流器起復裝置）試驗。

①試驗方案。試驗車輛：機場線105 號列車，4#車。試驗時間：2018 年4 月20 日（裝置裝車）—5 月20 日（運營結束）。試驗地點：北京地鐵機場線天竺車輛段及正線。

②試驗結果。4 套受流器起復裝置于2018 年5 月30 日下車，累計考核40 天（多于規定試驗時間1 個月），載客運營考核試驗期間受流器起復裝置未出現故障，達成載客運營考核指標，試驗結果合格。

（2）一列車（16 套受流器起復裝置）試驗。

①試驗方案。試驗車輛：機場線105 號列車，全列車。試驗時間：2018 年7 月18 日（裝置裝車）—9 月18 日（運營結束）。試驗地點：北京地鐵機場線天竺車輛段及正線。

②試驗結果。16 套受流器起復裝置于2018 年10 月11 日下車，累計考核83 天（多于規定試驗時間2 個月），載客運營考核試驗期間受流器起復裝置未出現故障，達成載客運營考核指標，試驗結果合格。下車后的16 套受流器起復裝置進行探傷處理，未發現缺陷（依據第三方測試報告）。

4 專家評審

2018 年11 月29 日，北京京城地鐵有限公司組織召開了關于受流器起復裝置結題驗收項目的專家評審會，與會專家一致同意機場線QKZ5 型電動客車受流器起復裝置評審通過。