地鐵列車(chē)氣動(dòng)受電弓安全性控制措施

仇中正

摘要：地鐵列車(chē)、城市軌道交通現(xiàn)已廣泛運(yùn)用氣動(dòng)受電弓進(jìn)行列車(chē)行駛的電路支持，不僅是地鐵列車(chē)結(jié)構(gòu)的必要設(shè)施結(jié)構(gòu)，還能有效保證地鐵列車(chē)上各種電氣設(shè)備的運(yùn)行以及電路的支持。所以，地鐵列車(chē)的氣動(dòng)受電弓的安全性日益重要，做好氣動(dòng)受電弓安全性的保障能有效提升地鐵列車(chē)等軌道交通的運(yùn)輸安全性。

關(guān)鍵詞：地鐵列車(chē);氣動(dòng)受電弓;出現(xiàn)故障;優(yōu)化方案

引言

氣動(dòng)受電弓是地鐵列車(chē)、城市軌道交通一切電氣設(shè)備的電力來(lái)源，通過(guò)氣動(dòng)受電弓與高壓電供電系統(tǒng)連接進(jìn)行地鐵列車(chē)供電，為了地鐵列車(chē)行駛的安全性考慮，相關(guān)監(jiān)管、檢測(cè)部門(mén)務(wù)必對(duì)氣動(dòng)受電弓使用工況、可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行合理并全面的分析與優(yōu)化，做出完善的解決預(yù)案，降低地鐵列車(chē)因氣動(dòng)受電弓故障帶來(lái)的行駛危險(xiǎn)性，提高城市軌道交通的運(yùn)輸穩(wěn)定性。

一、常見(jiàn)的受電弓結(jié)構(gòu)

（一）單臂式受電弓。顧名思義單臂式受電弓即為只有一條集電弓的高壓電接電系統(tǒng)，呈“之”字形，它擁有較低的電磁噪音，而且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，故障率較低且不會(huì)在出現(xiàn)故障時(shí)影響整車(chē)其他供電系統(tǒng)，現(xiàn)今大部分軌道交通、高速鐵路動(dòng)車(chē)都已應(yīng)用單臂式受電弓供電。如圖1所示，是最為普遍的單臂式受電弓構(gòu)造。

（二）雙臂式受電弓。雙臂式受電弓是我國(guó)最早、最傳統(tǒng)的集電弓，其雙臂組成的造型猶如一個(gè)“菱形”，如圖2所示。但由于其技術(shù)水平較為落后，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且故障率較高，導(dǎo)致后期維修保養(yǎng)費(fèi)用過(guò)高，許多鐵路公司軌道交通車(chē)輛都已更換至單臂式受電弓。

（三）垂直式受電弓。除此之外還有一種垂直的呈“T”字形的集電弓系統(tǒng)，它的初始設(shè)計(jì)意圖旨在降低列車(chē)高速行駛下的風(fēng)阻，減少傳導(dǎo)到車(chē)廂內(nèi)的風(fēng)噪與電磁噪音，但是由于其經(jīng)濟(jì)效益不高現(xiàn)已很少出現(xiàn)在軌道交通車(chē)輛上。

二、受電弓的基本組成與運(yùn)行流程

（一）受電弓氣動(dòng)操控系統(tǒng)。每列擁有氣動(dòng)受電弓的軌道交通車(chē)輛都有空壓機(jī)，在開(kāi)車(chē)前駕駛員會(huì)開(kāi)啟空壓機(jī)進(jìn)行加壓，當(dāng)氣壓達(dá)到氣動(dòng)系統(tǒng)的額定工作氣壓時(shí)，進(jìn)行升弓操作，高壓氣體隨即穿過(guò)受電弓系統(tǒng)電磁閥門(mén)進(jìn)入空氣彈簧中，彈簧與臂桿經(jīng)過(guò)一系列物理轉(zhuǎn)化將集電弓升高，平衡桿會(huì)在此時(shí)介入保持集電弓在設(shè)定的工作高度內(nèi)保持水平，平穩(wěn)地與電網(wǎng)相接，減少高壓電對(duì)集電弓以及電網(wǎng)的損害。在收車(chē)進(jìn)行降弓時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)會(huì)釋放出空氣彈簧中的高壓氣體，由于重力的原因集電弓和臂桿會(huì)進(jìn)行下降，此時(shí)平衡桿和底部的阻尼器會(huì)同時(shí)工作，確保集電弓安全落到車(chē)頂，防止沖擊造成機(jī)械設(shè)備老化、損壞[1]。

（二）車(chē)輛電路供電系統(tǒng)及其運(yùn)行流程。軌道交通車(chē)輛受電弓系統(tǒng)升起與電網(wǎng)接觸進(jìn)行工作，集電弓從電網(wǎng)獲得電流，并傳輸?shù)杰?chē)輛的電路系統(tǒng)中，為車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)以及所有電氣系統(tǒng)進(jìn)行供電。集電弓接觸后輸入電流后，經(jīng)過(guò)集電弓上的碳滑板依次通過(guò)受電弓系統(tǒng)的上下臂桿，最后通入受電弓底部的電流板再經(jīng)由車(chē)廂頂部線路接入車(chē)廂內(nèi)電路系統(tǒng)。

（三）受電弓系統(tǒng)故障保護(hù)措施。在列車(chē)行進(jìn)過(guò)程與受電弓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受電弓是長(zhǎng)時(shí)間呈升起狀態(tài)，但當(dāng)故障發(fā)生時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致受電弓系統(tǒng)元件損壞，影響電路系統(tǒng)接電，還有可能導(dǎo)致高壓電外泄引發(fā)明火，此時(shí)受電弓的故障保護(hù)措施就十分重要?，F(xiàn)在的受電弓系統(tǒng)都配備自動(dòng)降弓保護(hù)措施，一旦系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到受電弓出現(xiàn)故障，受電弓可以在此系統(tǒng)的操作下自動(dòng)降下，保護(hù)受電弓系統(tǒng)，避免高壓電外泄或是持續(xù)接觸故障受電弓系統(tǒng)造成更大的安全事故。

三、故障原因分析及優(yōu)化方案

（一）地鐵受電弓系統(tǒng)故障原因分析。由于有些線路行駛速度快，距離跨度較大，工作時(shí)間較長(zhǎng)，出車(chē)前的檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)不到位，容易造成行車(chē)過(guò)程中受電弓系統(tǒng)頂部與電網(wǎng)接觸的集電弓溫度異常，可能在影響供電效應(yīng)的同時(shí)，使高壓線網(wǎng)及受電弓系統(tǒng)溫度急劇升高，導(dǎo)致集電弓線路高溫熔斷，進(jìn)一步可能會(huì)使集電弓高壓電持續(xù)外泄致使氣動(dòng)系統(tǒng)損壞，集電弓與高壓電網(wǎng)間的接觸距離逐漸變大，高壓電弧的放電高溫可能會(huì)造成更多不可控的后果。

（二）地鐵受電弓系統(tǒng)安全性優(yōu)化措施。為了避免受電弓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)下故障的出現(xiàn)，每輛列車(chē)出車(chē)前的檢測(cè)以及調(diào)試必須做到萬(wàn)無(wú)一失。氣動(dòng)系統(tǒng)通風(fēng)管的壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否正常，空氣壓縮機(jī)以及備用空氣壓縮機(jī)是否能正常工作，故障自動(dòng)降弓保護(hù)措施是否正常運(yùn)作，這三項(xiàng)工作如有疏忽，都有可能導(dǎo)致受電弓系統(tǒng)升弓進(jìn)入工作狀態(tài)后通風(fēng)管漏氣，氣動(dòng)系統(tǒng)氣壓不足的情況下又無(wú)法及時(shí)啟動(dòng)空壓機(jī)進(jìn)行補(bǔ)氣，受電弓出現(xiàn)空隙引發(fā)故障后也無(wú)法自動(dòng)降下實(shí)行保護(hù)措施，造成極大的安全隱患[2]。

對(duì)于此類故障的出現(xiàn)，鐵路系統(tǒng)及其相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)一套更能體現(xiàn)適應(yīng)性的氣動(dòng)系統(tǒng)故障保護(hù)裝置?？梢岳米钚滦偷能壍澜煌ㄜ?chē)輛受電弓故障快降緩沖裝置，它不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要過(guò)多的電路系統(tǒng)支持，實(shí)現(xiàn)手癌女工故障快降氣動(dòng)緩沖的同時(shí)還能減少受電弓系統(tǒng)掉落使車(chē)廂頂部受損。它由簡(jiǎn)單的氣室、氣缸、以及換向彈簧構(gòu)成，氣缸與裝有限流氣嘴的氣室連接，另一頭與換向彈簧連接，氣缸內(nèi)的換向活塞與進(jìn)氣與排氣通風(fēng)管相連，另一頭與升弓氣動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)連接，以實(shí)現(xiàn)軌道交通受電弓系統(tǒng)故障快降緩沖器的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，軌道交通車(chē)輛以及地鐵列車(chē)的受電弓安全性控制，必須做好出車(chē)前高壓受電弓系統(tǒng)的狀況檢查以及車(chē)輛主空壓機(jī)、備用空壓機(jī)的工作情況，并跟進(jìn)配備依據(jù)鐵路行駛線路、實(shí)際工況、環(huán)境溫度等條件相對(duì)適應(yīng)性強(qiáng)的故障保護(hù)性措施，提升地鐵形式的穩(wěn)定性。對(duì)于沒(méi)有配備氣動(dòng)系統(tǒng)故障自動(dòng)降弓系統(tǒng)的地鐵列車(chē)，前期研發(fā)與調(diào)試中可以引用新型受電弓故障快降氣動(dòng)緩沖裝置，或是原裝受電弓保護(hù)裝置，以降低地鐵列車(chē)、軌道交通車(chē)輛的運(yùn)行故障率，有效提升軌道交通運(yùn)行的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)凡，王景宏.地鐵列車(chē)受電弓控制改造[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2019（6）.

[2]劉良富.地鐵列車(chē)受電弓的應(yīng)用與故障探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，000（010）：2642-2642.

（作者單位：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)一分公司）