基于地鐵車輛受電弓故障的相關分析與論述

孫彤

摘 要：目前，由于城市的快速發展，城市內的交通建設也越來越完善。地鐵作為一種重要的城市交通工具，不僅能夠為人們的出行提供便利，而且也緩解了城市內部的交通壓力。但是，地鐵運行過程中往往會發生一些故障，為此，本文主要對地鐵車輛受電弓故障進行相關分析，以供同行參考。

關鍵詞：地鐵車輛;受電弓;故障;分析

中圖分類號：U121 文獻標識碼：A

如今，城市建設水平不斷提高，越來越多的人們選擇在城市中居住與生活，這樣一來，在無形之中就增加了城市的交通壓力，而通過地鐵則能夠有效緩解城市內的交通壓力，解決城市交通道路擁擠的問題。對于城市內的地鐵建設來說，地鐵運行的主要能量來源就是供電系統，連接電力系統與牽引車之間的裝置則叫受電弓，但是受多種因素的影響，該裝置非常容易損壞，對地鐵運行的安全性與穩定性造成影響，所以為了能夠確保地鐵安全穩定運行，應及時發現與排除故障。

1 受電弓的工作原理

1.1 基本結構

受電弓基本類型有兩種，分別為單臂與雙臂。組成受電弓的基本結構包括底架、拉桿、下臂桿、阻尼器、平衡桿、肘接電流連接、上框架、弓頭、氣囊、氣閥箱以及降弓位置指示器等。底架具有支持作用，是一個由矩形鋼管焊接而成的口字形鋼結構;拉桿由碳鋼材料制作而成;上框架由低質量、高強度的鋁合材料通過焊接而成;下臂桿由無縫鋼管通過焊接而成。將上述結構組合，就可以提升受電弓的敏捷性與靈活性。此外，利用平衡桿可以有效減少弓頭運動干擾，平衡桿的構成材料為鋁合金材料。

1.2 受電弓電氣系統的工作原理

在地鐵車輛中，受電弓屬于一種受流部件。該部件需要直接與電網進行接觸，在進行接觸時，可以將電流傳送到地鐵車輛內部的電氣系統中[1]。接觸網電流最先通過碳滑板進入到受電弓的弓頭，再分別通過上框架、下臂桿，最后流入底架，利用底架內含有的線纜與地鐵車輛的電氣系統進行連接，為地鐵車輛的正常運行提供充足的電力支持。在受電弓“工作”位置上，受電弓在車頂的部分都處于帶電狀態。

2 地鐵車輛受電弓常見故障分析

2.1 受電弓上框架發生裂紋故障

地鐵車輛受電弓的上框架，主要包括階梯鋁管、頂管以及其他連接管等多個部分，每個部分之間采用焊接的方式進行連接，為了能夠提高上框架具有的剛度，通常采用安裝對角線桿的方式。在上框架中，利用軸承與弓頭、拉桿以及下臂桿進行連接，采用上框架可以降低整體受電弓的質量，并進一步提升受電弓弓網跟隨性，但是這樣一來，對受電弓結構具有的強度提出了比較高的要求。

受電弓上框架發生的裂紋故障，具體位置包括頂管焊縫處，上框架肘接處以及底部加強筋的位置等，這些部位都可能出現裂紋故障，而發生故障的主要原因是，焊接操作有誤或者相關參數不正確，導致焊接縫無法完全相容，出現了薄弱焊接區域。如圖1、圖2、圖3所示，分別為上框架肘接處裂紋故障、上框架頂管焊接縫處裂紋故障[2]，底部加強筋的裂紋故障。

2.2 受電弓無法正常升降

導致受電弓無法正常升降的原因有很多，具體可以分為以下幾種不同情況。第一，有電無氣。當蓄電池內的電壓高出地鐵負載工作情況下的最低電壓但升弓壓力不足時，可以檢查氣路各閥的狀態有無泄漏，檢查升弓氣囊是否有缺陷，若風管壓力不足，嘗試使用腳踏升弓的方式運行受電弓，當接觸網與受電弓接觸傳輸高壓，列車啟動空壓機，在主風管內的壓力達到升弓壓力后，停止踩踏腳踏泵，受電弓可以恢復正常運行。第二，有氣無電。當蓄電池內的電壓不能滿足負載工作的最低要求風管壓力正常時，應操作升弓氣閥，確保受電弓可以與接觸網直接接觸[3]，另外需要注意的是，在這種情況下應啟動列車應急充電設備，充電一段時間后恢復正常電壓，受電弓即可正常升降。第三，除了發生蓄電池電壓不足的情況，還有一種無電情況會導致受電弓無法正常升降，即控制升降的電路回路中有斷路或者某些電氣元件的故障，導致控制電路無法將電壓輸送至受電弓控制機構，此時需要檢查相關電路問題。

2.3 碳滑板異常磨損

理想的狀態下，受電弓在運行時會受到比較均勻的受力作用，在這種情況下，碳滑板發生磨損平均不超過1mm/萬公里，表現為以中心對稱向兩側延伸范圍基本一致的均勻的磨損現象。但是，在地鐵車輛的實際運行時，會發生碳滑板裂塊、磨損呈局部凹坑等故障，如圖4所示，對整個地鐵車輛的穩定、安全運行造成嚴重的影響。原因一方面與碳滑板自身材質相關，但從實際狀況分析看，主要還是受接觸網與碳滑板之間不能有效配合的影響，在受電弓通過某些特定區間的接觸網時產生打火現象，打火嚴重時導致碳滑板裂塊，甚至出現明顯的溝狀磨耗。一般這種情況的發生是全線車輛大批量同時出現問題，而且每列車磨損點的位置基本一致，需要通過對弓網配合運行狀態的視頻監控，找到不能有效配合的區間，再進一步由接觸網專業人員進行接觸網狀態的調整。車輛的維修人員需要加大對碳滑板的檢查頻次，持續跟蹤磨損情況，防止磨耗到極限，同時，對于接觸網調整后受電弓碳滑板磨耗情況是否改善及時給予反饋。

2.4 指示器故障

在運營或日常檢修時，也會發現列車故障顯示屏中顯示“受電弓指令故障”，受電弓打叉，激活鑰匙降弓后受電弓處于半降弓狀態，經檢查確認是降弓到位指示器故障。電感式降弓位置指示器的電感應器用安裝在受電弓底架的絕緣安裝板，對著上框架頂管上的感應板組焊，兩者之間的距離最大不超過10mm。降弓時，感應板組焊進入電感應器的感應范圍，電感應器自動閉合，列車收到受電弓降弓到位信號;升弓時，感應板組焊超出電感應器的感應范圍，電感應器斷開，列車收到受電弓升弓信號。引發指示器發生故障的原因主要與感應板的變形有關，對于感應板來說，其特點為硬度小、脆性大，經常面臨單邊受力的情況，從而造成磨損，導致感應器與感應板之間感應功能失效。

3 結語

總而言之，受電弓作為地鐵車輛內的核心部件，其在使用的過程中經常會發生一些問題，所以應明確受電弓常見的各種故障，根據不同故障對其進行有效的檢修與養護，從而確保地鐵車輛能夠穩定

運行。

參考文獻

[1] 秦登，李田，張繼業，等.升弓高度對列車受電弓氣動性能的影響[J].中國科學：技術科學，2019，50（3）： 335-345.

[2] 鄧定雙，黎琦，朱珠，等.地鐵剛性接觸網常見故障及對策[J].安裝，2019（2）：19-53.

[3] 石穎.地鐵車輛弓網監控系統的構成與主要技術[J].城市軌道交通研究，2019，23（2）：106-108.