軌道交通車輛受電弓維修策略探討

吳佩瓊

0 引言

隨著我國軌道交通技術的不斷進步，軌道交通運行車輛從蒸汽機車向內燃機車、電力機車牽引的發展格外引人注目。電氣化鐵路在中國的軌道交通里程中占據了很大部分，針對軌道車輛的日常及故障檢修尤為重要。在已有的電氣化鐵路運營線路中，根據歷年的各類事故統計，由受電弓引起的車輛設備故障的占比較大。受電弓是車輛的重要部件，同時也是與接觸網直接接觸的部分，在車輛高速行駛中受磨損較大，具有較高的失效概率。

軌道交通車輛供電和運行中斷嚴重影響線路運輸秩序，是軌道交通車輛面臨的一個非常突出的問題。因此，對受電弓常見故障的分析和處理，對于軌道交通的安全可靠運行具有十分重要的意義。

1 受電弓概述

1.1 受電弓的結構

受電弓結構種類繁多，按其傳動方式可分為彈出式和充氣式；按臂形可分為單臂受電弓和雙臂受電弓；按使用速度可分為高速受電弓和普速受電弓；按受電弓架的數量可分為單受電弓、雙受電弓等。目前，單臂受電弓在我國軌道交通車輛上應用最多。受電弓主要由弓頭、機架、底盤和驅動機構等部分組成。底盤支撐架經絕緣體安裝在車輛上部，支撐架通過提升弓簧支撐弓頭。從結構角度分析，整個機架由2個四桿機構組成，傳動裝置安裝在機架的下臂，實現受電弓的上下運動。

受電弓弓頭工作時會伴隨接觸網高度的起伏，作用位置改變的同時需維持弓頭的基本水平。弓頭若不能保持水平方向運動，接觸線與滑板之間產生的接觸面就不可能連續，可能引起弓頭磨損進而導致接觸線離線。圖1所示為單臂受電弓結構。

圖1 單臂受電弓結構

1.2 受電弓主要部件

車輛運行過程中，經受電弓從接觸網取流。根據單臂受電弓的設計，其結構主要由滑板機構、機架和滾輪驅動機構三部分組成。

（1）滑板機構主要由滑板和支架組成，一般采用鋁制材料，其直線長度可達1 200 mm，前后兩端成彎角，可以有效阻止線岔處接觸線竄入滑板底部。滑板通過支架安裝在上機架上，支架由薄鋼板制成，并配有小圓柱螺旋彈簧。車輛在行駛過程中，整個滑板隨著接觸導線松弛度的起伏進行往復運動，有利于受流處于最佳狀態。為了改善滑板磨損狀況，接觸線與軌道中心線之間采用“之”字形布置。

（2）機架由上機架、平衡桿、下臂、推桿和底盤等部分組成。底盤由槽鋼和球墨鑄鐵支架組裝而成，采用3個支撐絕緣子安裝在列車車頂上。受電弓受流運動部件安裝在底盤上。下臂轉軸由無縫鋼管組成，安裝在底盤上。下臂通過鑄鐵制成的中間鉸鏈座與上機架和推桿連接。推桿由34 mm×4 mm無縫鋼管制成，前后兩端分別通過正負按鈕與推桿鉸鏈連接，有利于改善弓頭的下降位置和最大抬升量。

2 受電弓常見故障原因分析及處理

2.1 弓頭不能升高或自動降低

出現該類故障可能是由于受電弓故障開關SDK處在故障位置或按鍵接觸不良，受電弓氣動閥故障或連接松動，門未關閉或門聯鎖頂桿不到位，風塞關閉或風壓偏低，彈簧斷裂或其他故障。

處理措施：（1）查看各電氣開關狀態并確認控制電氣柜上的開關位置是否正確；（2）查看升弓氣路風壓的數值是否正常，在低于正常值時采用輔助壓縮機泵風；（3）車輛停止運行并自動降弓，仔細查看受電弓損壞程度，記錄受損的位置。

2.2 弓升起后出現電弧現象

出現該類故障可能是由于非絕緣物質附著在車輛頂部、表面污臟或雨水引起的瓷瓶爬電，雷擊時導致的電壓擊穿放電，并引起車頂瓷瓶裂開。

處理措施：需立即停車進行降弓檢測，在斷電并做好相應絕緣防護后進行仔細檢查，如果結構未破損，處理完畢后可繼續運行；若檢查出結構破損，如瓷瓶損壞，可將損壞處的導電桿軟連接完全斷開，利用另一端受電弓繼續運行。

2.3 受電弓受流時拉弧

受電弓受流時拉弧的可能原因：（1）受電弓與接觸線的接觸磨損已達極限；（2）升弓彈簧中的其中一根發生斷裂或彈簧壓力不足；（3）調壓閥調整發生故障；（4）受電弓鉸鏈座潤滑油不足；（5）接觸網產生的故障，非受電弓問題。

出現上述（1）、（2）、（4）情況時，應立即停止使用故障受電弓，并將另一端完好的受電弓升起，維持車輛運行。出現（3）情況時，可在規定值的范圍內改變壓力值，或直接使用總風系統維持車輛運行。出現（5）情況時，可先收回受電弓，行駛一段距離后再嘗試升弓，并及時向運控中心報告情況。

3 軌道交通車輛受電弓的維護維修管理

3.1 受電弓維護策略

軌道交通車輛每行駛4 000～5 000 km，根據車輛類型的不同進行一級修理。一級修理的主要內容是對車輛進行全面檢查和試驗。指定項目的二級修理以每月或運行一定的公里數（如30 000或100 000 km）進行。二級修理的內容是對特殊零件或系統進行檢查、測量和試驗。一級修理和二級修理統稱為作業修理。在運行維護中，應及時發現安全隱患并加以解決，避免軌道交通車輛在線運行時出現故障。受電弓是軌道交通車輛的關鍵部件，也是日常維護的重點部件。受電弓的維護應注意以下問題：

（1）提升關鍵設備質量水平，特別是金屬件與橡膠件，在設計和制造環節保證一定強度，能承受軌道車輛在高速運行過程中產生的高頻振動及空氣流動形成的壓力，抗磨損且不輕易斷裂。

（2）保持受電弓及車頂周圍的清潔，每天需對受電弓的關鍵位置進行清理并及時掃除表面的臟污，如遇極端的雨雪天氣，可增加頂部絕緣子的擦拭頻率。

由受電弓引起的故障對線路的運行將產生重大影響，當運行中的車輛發生受電弓故障時，列車工作人員或隨車工程師需及時進行故障診斷并完成排除。如受電弓故障不能及時排除，應立即停止車輛運行，并降下故障受電弓，引導車輛返回車庫后進行修復與問題排查。如果受電弓的故障可以及時排除，且排除后不影響車輛的正常行駛，可繼續車輛行駛。

鑒于線路運行環境復雜，為及時發現線路的隱患，可在車頂添加輔助設備，如添加攝像頭記錄受電弓和接觸網狀態，或增設防飛行類動物裝置以防止受電弓受到沖擊。通過在車頂上安裝監控攝像頭，可為技術人員提供受電弓和接觸網影像資料，為診斷、排除故障提供可靠手段。飛行類動物驅散技術在民航系統中的研究和應用較多，但動車組與民用客機不同，不適合安裝固定驅散設備，可以考慮在頭車的車頂上安裝干擾裝置，以驅散飛行類動物，減少對受電弓的影響。

3.2 受電弓檢修指導

受電弓日常檢修包括性能檢查、外觀檢查和表面清理三部分，并制定受電弓檢修作業指導書，檢修質量應參考相關的維護操作標準。檢修過程中的攀爬作業必須在其未與接觸網接觸的情況下進行，并需及時清除車頂的異物。

3.2.1 受電弓性能檢查

（1）受電弓靜態接觸力測量。受電弓的壓縮空氣壓力應在額定范圍內（340～420 kPa）。駕駛室發出升弓指令后，車頂操作員應目視確認升弓。使用輕彈簧秤連接頂管弓形件的中部，將弓形件漸漸向下拉動時測量接觸壓力，最大下降速度不大于0.l m/s；提升弓的高度從0.5 m緩慢向上升至2.4 m時測量接觸壓力，最大上升速度不大于0.1 m/s；向下移動時的接觸力范圍為（90+5）N，向上移動時的接觸力范圍為（70+5）N。假如靜態接觸力超出了規定的范圍，則需要通過受電弓閥板上的安全閥重新對靜態接觸力進行調整。

（2）升弓提升試驗。受電弓靜態壓力試驗合格后，司機室發出受電弓升弓指令，車頂人員觀察受電弓升弓是否平穩，并記錄升弓時間。受電弓從平臺位置上升到絕對位移0.9 m，用時應小于4 s，在升弓過程中不允許反彈。司機室發出降弓命令，車頂工作人員觀察受電弓是否平穩降弓，并記錄降弓時間。受電弓從絕對位移0.9 m下降到受電弓平臺位置的用時應小于4 s，降弓時注意觀察，頂架頂管應落在橡膠減震器上。

3.2.2 受電弓外觀檢查

受電弓的外觀檢查主要確認是否需要更換易損部件（如碳滑板），以及受電弓的零部件是否存在破損與開裂現象。

目視檢查碳滑板的外觀，并計算出碳帶的剩余厚度。當受電弓的碳滑板厚度超過規定的極限或磨損至規定的極限時，需要對其進行更換。檢查完成后，在鋁支架上標記出碳滑板的厚度，然后進行拍照。

4 結語

受電弓是軌道交通車輛的取流裝置，在車輛運行過程中其與接觸線接觸，獲取車輛的牽引動力。受電弓的狀態直接影響車輛的安全可靠運行，受電弓故障甚至可能導致車輛運行中斷。由于車輛運行中受電弓處于高速運動狀態，在運行過程中受其結構的影響容易發生各類問題。通過對受電弓的實時監控以及日常維護維修，可以及時發現故障隱患并采取措施排除故障，保障車輛的運行安全。