國內既有地鐵項目受電弓換型技術剖析

向俊　李軍　王秋紅

摘要：國內剛性懸掛供電網線的使用，對受電弓弓網動態匹配性能及緩沖吸震性能提出了更高的要求。但國內各廠家受電弓使用性能差異大，部分項目受電弓使用過程中出現了較多的問題，導致受電弓使用故障率較高，各地鐵公司對受電弓使用維護成本較大，部分地鐵公司對既有項目使用的受電弓提出了換型要求?，F以國內某地鐵項目為例，從受電弓技術參數、機械接口和電連接接口、電氣性能及限界等方面，對所替換受電弓如何保證能夠適用于既有項目進行了剖析。

關鍵詞：剛性懸掛供電網線;受電弓;限界;安裝空間

1 國內現狀及技術背景

考慮到地鐵項目對供電網線使用穩定性高的要求，國內地鐵項目主要采用剛性懸掛供電網線，對受電弓弓網動態跟隨性、結構件強度及受電弓緩沖吸震性能都提出了很高的要求。國內前期使用的地鐵受電弓都是采用國外數十年前的干線受電弓技術，對國內剛性懸掛供電網線技術沒有進行過深入研究，導致受電弓在使用過程中存在不同程度的框架結構開裂或者是弓網動態匹配問題，對地鐵列車的運行穩定性產生了較為嚴重的影響。

隨著國內剛性懸掛供電網線受電弓使用經驗的不斷積累，部分受電弓廠家結合隧道內剛性懸掛供電網線的獨特應用環境，有針對性地研制出了使用穩定性更高的地鐵受電弓，基于此，部分地鐵公司結合車輛架大修作業對受電弓進行了換型。

2 換型受電弓適用既有項目的技術說明

2.1? ? 技術參數

為保證換型受電弓能夠滿足既有項目的使用要求，受電弓主要技術參數（表1）需盡量保持與既有項目上使用的受電弓參數一致或優于既有受電弓，不一致的參數，也需校核是否能夠滿足列車或者供電網線的實際要求。

通過上述技術參數對比可知，換型受電弓的技術參數與既有受電弓基本一致，部分技術參數優于既有受電弓，受電弓帶絕緣子的最小工作高度與既有受電弓有差異，但能夠滿足供電網線的實際使用要求。

2.2? ? 安裝接口

受電弓上的安裝接口能夠保證受電弓順利與車輛接口正常連接，其包括機械接口、主電路接口、氣路接口及信號線接口，為了保證換型受電弓能夠滿足既有車輛的安裝要求，上述接口都需按照既有受電弓進行接口設計，以確保換型受電弓能夠順利安裝在現有列車上。安裝接口示意圖如圖1所示。

2.3? ? 安裝空間

地鐵列車因車頂布置有空調，空調布局差異導致了受電弓在車頂的安裝空間存在差異，目前地鐵列車車頂有兩種安裝空間形式，分別為半敞開式及凹坑式，如圖2、圖3所示。

半敞開式安裝空間對受電弓長度尺寸沒有嚴格要求，國內既有受電弓都可滿足該類型安裝空間的尺寸要求。但凹坑式安裝空間對受電弓長度有著嚴格的尺寸要求，需協調好受電弓弓頭位置及上框架尾部與車體之間的距離，保證高低壓部件之間的電氣間隙。根據標準要求，考慮到國內環境的差異性，在OV4、PD4B條件下，高低壓導體之間的距離最好在43 mm以上。

2.4? ? 信號輸出

地鐵受電弓可以通過接近式電感應器或行程開關輸出降弓到位信號和開始升弓信號，也可以通過壓力開關輸出升弓到位信號和降弓到位信號，有些項目選其中一種，有些項目兩種方式都選，這需要根據列車既有受電弓自帶的信號輸出方式確定。需特別注意的是，對采用行程開關傳輸信號的受電弓進行改造時，如果改進為接近式電感應器形式，考慮到電感應器存在一定的漏電電流，由于車體內的電阻值巨大，信號傳輸過程中會放大電壓，導致該信號不是絕對的開斷信號，使得終端無法識別該信號。所以在信號傳輸電路中，需加入一個繼電器，對該電壓進行隔離，保證信號的正常識別。

2.5? ? 限界的復合性

地鐵列車運行環境復雜，線路上布置有各種設備，為避免使用過程中列車上的部件與線路沿線設備干涉的風險，需對安裝新受電弓后的地鐵列車進行限界評估。一般情況下，改造的受電弓需主機廠重新進行限界核算，但限界核算非常復雜且列車交付業主多年，主機廠一般不會進行該限界的核算。為保證項目安全，需對換型受電弓的相關尺寸與既有受電弓進行對比，保證限界的復合性。

限界主要包括靜態限界和動態限界。靜態限界主要考慮受電弓折疊高度、弓頭長度、弓頭高度及弓頭輪廓尺寸。動態限界主要考慮受電弓弓頭長度、弓頭高度、弓頭輪廓、受電弓橫向剛度、受電弓安裝公差、碳滑板最大磨耗量等參數。在允許的條件下，換型受電弓的相關尺寸最好與既有受電弓一致或優于既有受電弓。滿足了上述要求，即可視為換型受電弓能夠滿足既有項目的使用限界要求。

3 結語

綜上所述，要保證換型后的受電弓能夠較好地滿足既有地鐵列車的使用要求，除需考慮受電弓的基本安裝接口外，還需認真分析對比受電弓的性能參數、信號輸出方式及限界滿足情況，在上述條件都能達到要求的情況下，換型受電弓可視為滿足了項目要求。

[參考文獻]

[1] 安孝廉.受電器[M].北京：中國鐵道出版社，1984.

收稿日期：2020-02-26

作者簡介：向?。?984—），男，湖南益陽人，助理工程師，研究方向：軌道交通受流電器。