地鐵車輛弓網關系研究

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地鐵列車由碳滑板受流方式逐漸轉變為受電弓受流方式，受流系統是列車動力的重要組成部分。受電弓作為列車受流裝置，其運行狀態直接關系列車運行質量。因線路條件限制，不易觀察到受電弓運行狀態及弓網配合是否良好，特別是極端天氣下出現接觸網結冰后受流能力大幅下降，其運行狀態直接關系列車運行安全與質量。現階段接觸網檢修模式多以計劃檢修為主，檢修方式為步行巡視、工程車巡視、梯車巡視、電客車巡視等，現有方式無法實時獲得受電弓與接觸網的配合關系，查找故障點位時依賴作業人員的細心程度。因此，如何迅速查找故障點位，獲得實時弓網運行狀態等成為弓網關系研究方向。

1 受電弓系統介紹

受電弓主要由底架、升弓裝置、鋼絲繩、下臂、下導桿、上臂、上導桿、弓頭組成。氣動升弓裝置安裝在底架上，通過鋼絲繩作用于下臂。

①底架。底架由下臂、下導桿、升弓裝置、絕緣子、阻尼器組成。②下臂。下臂安裝在底架上，由氣囊驅動鋼絲繩、上導桿、上臂、阻尼器組成。③上臂。弓頭、下導桿連接在上臂上。④下導桿。⑤弓頭。弓頭直接與接觸網接觸，弓頭安裝在上臂頂部，碳滑板懸掛在板簧上。⑥上導桿。上導桿防止受電弓在升降過程中弓頭翻轉。⑦升弓裝置。升弓裝置安裝在底架和下臂之間。車輛壓縮空氣氣源經閥板、管路與受電弓進氣口連接[1]。

2 弓網關系研究方法

現在的接觸網檢修方式根據各城市線路特點制定，各城市之間根據線路條件的不同制定適用于于所轄線路的接觸網檢修修程，接觸網檢修嚴重依靠作業人員的業務水平。受電弓作為列車的受流系統重要組成部分，其和接觸網的配合程度對列車運行的穩定性有較大影響，依靠人力測量及檢修方式存在局限性。同時，入冬季節偶發凍雨天氣，氣溫偏低，接觸網經極易發生結冰現象，在列車運行過程中，會影響碳滑板受流，容易產生電弧，會導致鋁托表面被大面積破壞、燒蝕，影響列車正常運營。因此可考慮通過信息監測與改造相結合的方式，提升故障響應速度，縮短故障處理時間，提高受流系統運行穩定性，同時結合運行情況分析傳輸數據，優化受流系統檢修修程。

2.1 信息檢測——弓網監測系統

弓網監測系統一般包括車載檢測裝置及地面服務器終端設備，由激光光源、高清工業相機、傳感器等設備及處理分析軟件組成。實現列車運行時對弓網燃弧、接觸網幾何參數、弓網實時配合程度等信息。地面服務器可接收實時狀態視頻及故障信息，如位置、故障種類等，檢修人員可及時發現設備異常狀態，做好故障修復的準備工作。受限于列車運行環境，弓網檢測系統設備要求能在惡劣環境下工作，地下段區間光線較差，應滿足灰暗環境下的使用需求。同時，要充分考慮防水、抗震特性及檢修作業人員的維護周期，避免因維護周期過長導致設備拍攝檢測不清晰的情況出現。

①實現實時定位功能。弓網監測系統的檢測設備應實現精準定位，可通過采集列車網絡系統數據將位置信息反饋在圖像或視頻上，也可通過加裝相應設備，實現位置信息采集。②實現實時檢測功能。弓網檢測系統應實現惡劣工況下的檢測功能，實現對弓網燃弧參數（如時間、燃弧率等）、幾何參數（如拉出值、錨段關節、跨距高差、平行線間距等）的高精度檢測。③實現高清成像監測功能。該系統應實現列車運行、靜止狀態下的高清成像功能。所拍攝的區域應覆蓋接觸網的關鍵零部件，如懸掛、定位裝置。④實現數據實時傳輸功能。該系統應具有數據無線傳輸功能，傳輸至地面終端設備。用戶可選擇性地傳輸視頻及圖片信息。若選擇實時傳輸狀態，可能會因傳輸量較大難以發現及選擇有效數據，因此，使用者可根據自身使用需求，選擇故障信息進行傳輸。該故障信息建議包含故障發生前的一段時間及故障發生后的一段時間，時長可由使用者確定，便于使用者初步確認設備狀態，做好排故準備，查找相應原因[2]。⑤實現視頻圖像數據存儲功能。視頻圖像應實現司機室實時查看功能，并根據用戶使用需求確認存儲時長。⑥實現數據管理及分析功能。該系統應滿足視頻圖像的查詢、回放功能，傳輸至地面服務器的數據經地面分析軟件分析檢測設備的狀態，從而對檢修修程提供理論依據。

3 硬件改造——除冰碳滑板

碳滑板是車輛受流系統中的重要部件，碳滑板安裝于受電弓弓頭，是車輛運行必不可少的重要配件。單架受電弓上一般成對或兩對出現。目前國內軌道交通行業多數使用浸金屬碳滑板，冬季接觸網易發生結冰現象，在列車運行過程中，影響碳滑板受流，容易產生電弧，對列車運行產生影響。現有浸金屬碳滑板無法在運行過程中刮走因凍雨產生的接觸網結的冰，因此可考慮改造現有浸金屬碳滑板組成結構，保障在不影響其受流的情況下，同時兼具除冰性能。可考慮將浸金屬部分材質換成銅或銅合金，安裝時注意銅條朝向運行方向，列車于上下行區間行走時，確認銅條部分先接觸接觸網。使用時需注意銅條磨耗到限情況，因增加合金部分，碳滑板重量增加，因此具有除冰功能的碳滑板可磨耗量較普通浸金屬碳滑板有所減少，檢修人員應注意除冰碳滑板的使用情況[3]。

4 結束語

通過信息監測與設備改造相結合的方式，提高受流系統運行穩定性，形成合理系統修程。弓網可視化設備具有獨立實時錄像、檢索回放、錄像查詢、下載等功能，可對跟蹤過程中的報警數據進行查詢、統計、分析、管理，方便技術人員隨時評估受電弓運行狀態，技術人員根據評估結果，編制形成合理的系統修程。除冰碳滑板提升受電弓隨網性，保障后續列車運行安全。