浅谈轻轨车辆受电弓自动降弓故障原因分析及对策

摘要：本文叙述了轻轨车辆受电弓的分类形式，根据不同形式的受电弓阐述了其各自的特点。分析受电弓自动降弓故障原因，并提出钟对性的对策措施。

关键词：受电弓自动降弓；故障分析；气囊驱动式受电弓；弹簧驱动式受电弓

中图分类号：U239.3文献标识码： A

一、背景

随着城市经济的快速发展、城市人口密度的不断递增、城市交通拥挤不断加剧、环境压力逐渐增大，轨道交通以它独有的特点有效的缓解了城市交通的压力。受电弓作为城市轨道交通电力机车车辆的受流装置，起到了接触网与电力机车车辆之间能源传递的桥梁作用，它通过直接与接触网接触将电流引入到电力机车供车辆的牵引系统、辅助系统使用，同时车辆的再生制动产生的电能也将通过受电弓同馈线网。受电弓的性能、结构形式以及故障时的应急对策直接影响到城市轨道交通车辆的整体运行品质。

二、轻轨车辆的受电弓类型

轻轨车辆的受电弓从驱动形式上划分为两种，分别气囊驱动式受电弓、弹簧驱动式受电弓。其不同形式的受电弓在实际应用中有着各自的特点。

1、气囊驱动式受电弓

1）驱动原理及特点

气囊驱动式受电弓以压缩空气作为动力源，完成受电弓的升、降，通过气囊膨胀维持受电弓与接触网的接触压力，保障弓头与接触网之间的可靠接触。一般气囊式受电弓自带ADD自动降弓装置，可以在滑板条磨损到达下限或运行过程中弓网间出现较大冲击时快速降弓避免造成更大的损失，因此被广泛应用于高速列车及城市轨道交通车辆。同时，气囊式受电弓以压缩空气作为动力源，可以很容易的实现车辆在特殊情况的快速降弓，尤其当车辆出现异常情况下，需要迅速降弓来实现线网高压与车辆间的快速分断时，气囊式受电弓快速降弓的特点大大提高了车辆的安全保证性。同时气囊式受电弓的降弓电磁阀为失电降弓型，受电弓的紧急情况的降弓极易实现。

由于气囊式受电弓以压缩空气作为动力源，因此需要配置一套单独的气源装置及控制单元来配合受电弓来实现其功能。该装置一般由气泵、储气瓶、干燥装置、除尘过滤装置、油水分离装置、加热装置、压力控制装置、升降弓控制装置等组成。

气囊式受电弓在初期升弓时需要从蓄电池取电驱动气泵的直流永磁式电机进行首次泵风，当风缸压力满足升弓条件时，升弓电磁阀开启，驱动气囊带动连杆机构实现受电弓升弓。当受电弓与接触网结合后辅助逆变器启动，为车辆提供必要的辅助电源，受电弓风泵取电由蓄电池转为辅助逆变供电。从以上的升弓环节可以看出，气囊式受电弓的初次启动必须依靠蓄电池取电才能实现，一旦出现蓄电池过度放电就无法实现受电弓的正常升弓。由于气囊式受电弓采用压缩空气作为动力源，在压缩过程中会产生大量的水分，如果压缩空气中的水分不能够及时过滤、排除，极易在管路或阀体中结冰造成受电弓故障，其典型的故障为自动降弓，造成车辆运营的延误。因此在冬季对压缩空气的含水量有较高的要求，尽管受电弓气源箱设置了保温加热装置及干燥过滤装置，但仍需要每天的列检人员对受电弓进行细微检查及人工排水作业以保证车辆的正常运营。

2、弹簧驱动式受电弓

1）驱动原理及特点

弹簧驱动式受电弓以驱动弹簧作为动力源，完成受电弓的升弓作业，通过调节弹簧的张紧力可调节受电弓与接触网之间的张力，保障弓头与接触网之间的可靠接触。轻轨弹簧驱动式受电弓车辆其降弓过程一般通过两种方式实现：一种为气动降弓装置，第二种为电机驱动降弓装置。前者依靠压缩空气进入风缸驱动连杆机构克服升弓弹簧作用力使受电弓落下最终由锁闭装置将受电弓锁止。后者是在直流永磁式电机驱动机械执行机构最终将受电弓降弓锁止。

弹簧驱动式受电弓由于其结构简单的特点在实际应用中大大减少了其维护量，在实际的应用中运行稳定、故障率低，受季节性因素影响较小。由于弹簧驱动式受电弓采用弹簧作为升弓动力源，因此弹簧式受电弓对于车辆辅助供电故障的应急恢复变得易于实现。由于弹簧式受电弓的脱钩机构只需要很小的电流即可实现受电弓的脱钩机构动作，因此车辆可以在蓄电池供电不足的情况下正常启动，即便蓄电池供电无法满足脱钩机构动作仍可通过人工驱动受电弓机械升降弓装置依靠弹簧自身的回复力实现受电弓的升弓过程，从而启动辅助变流器DC——DC装置为车辆提供辅助供电启动车辆。而且整个过程在车厢内即可完成。

由于弹簧式受电弓的降弓过程需要依靠其他装置克服升弓弹簧作用力实现降弓，因此弹簧式受电弓紧急的快速降弓不易实现。同时一旦出现车辆辅助供电故障、供风系统保压不良将造成受电弓无法正常降弓。

一般弹簧式受电弓可配备脚踏泵由人工方式实现受电弓的降弓或配备应急升、降弓装置实现受电弓的升弓、降弓。

三、受电弓自动降弓故障原因分析

3．1异物打击导致受电弓破损、碳滑板漏风、管路漏风。自动降弓装置动作造成自动降弓

动车组高速运行，任何细小的物件如飞鸟、树枝、接触网悬吊件、隧道顶小石子、线路高架桥掉落的垃圾等的击打都可能使受电弓破损，造成弓头损坏变形、供风管破裂和碳滑板损坏，自动降弓装置动作而自动降弓。表现突出的情况有：新线路开通，接触网质量较差，受电弓击打破损自动降弓故障；夏季大风暴雨，接触网悬吊件固定不良，掉落击打受电弓引起自动降弓故障；冬季冻雨大雪接触网冰凌，碳滑板击打漏风，自动降弓故障。

3．2运行途中受电弓因无网压、网压过高、瞬间过流、受流不良等原因造成的保护性自动降弓

3．3动车组自身故障原因造成受电弓自动降弓

四、受电弓自动降弓故障对策措施

根据故障情况分析，按照强化安全、提高效率的目标，提出以下对策措施。

4．1受电弓自动降弓故障应急处理办法

动车组列车运行途中发生突然自动降弓后，动车组应立即停车，确认接触网是否停电或有其它异常情况，确认是否因自身故障原因造成自动降弓，如不能判明原因时应按规定下车检查受电弓情况，发现受电弓变形、部件移位翘起、放电烧灼变色、部件侵限时必须登顶进行处理，并在终到后安排启动热备动车组替换。

4．2减少受电弓自动降弓故障发生措施

(1)加强受电弓的检查和检修。对入库动车组受电弓状态进行认真检查确认，测量碳滑板尺寸，检查受电弓有无部件变形、裂损，升降弓是否正常；彻底处理遗留故障，杜绝受电弓带故障出库情况。

(2)加强辆供联控。动车组入库检修时，发现受电弓碳滑板非正常磨耗或有异物击打痕迹时，应及时与供电部门辆供联控。

(3)加强固定设备检查。特别是在夏季大风暴雨、冬季冻雨大雪期间要加强接触网设备状态检查确保接触网各部件安装牢固，作用良好；加强沿线树木、跨线桥梁、隧道的检查与整治，防止树木侵入限界、桥梁隧道物件脱落打坏接触网和受电弓。

4．3加强受电弓自动降弓故障应急处理措施

(1)加强动车组受电弓故障应急处置演练。配齐动车组各类应急备品，组织随车机械师开展登顶检查处置实作演练，并把动车组受电弓故障应急处理演练常态化，确保随车机械师人人过关，切实提高应急处置水平。

(2)采用先进手段监控受电弓状态。利用视频网像技术，开发动车组受电弓视频监测装置，提供安全、便捷的手段，便于随车机械师在车内掌握受电弓故障情况，利于动车组自动降弓故障处理。

参考文献：

1】张建辉，杨炯，姚勇．高速列车受电弓减阻的风洞试验研究[J]．铁道科学与工程学报，201 0，7(6)：116—121

2】王伯铭．动车组运用与检修[M]．北京：中国铁道出版社，2011