CRH2型動車組軸端接地裝置的結構及運用

林強波

（青島四方川崎車輛技術有限公司，山東 青島 266061）

0 引言

CRH2型動車組的接地是依靠動車轉向架上齒輪箱接地裝置來實現的，拖車沒有設置專門的接地裝置，由此也帶來拖車軸箱軸承電蝕的風險，特別是在安裝LKJ傳感器的軸端電蝕更易發生。電蝕問題造成軸承提前分解檢修甚至報廢的情況，產生了不必要的浪費，并存在一定安全風險。

1 接地裝置結構

接地裝置能為軸承提供簡單、有效、經濟的保護，防止工作電流或系統故障電流以及雷電電流通過軸承造成的軸承損傷。其工作原理是：由接地線將車體上的電流通過接地裝置直接傳遞至車軸，再通過車輪與鋼軌形成接地回路，如圖1所示。

圖1 車輛接地系統

目前在地鐵、客車及動車組車輛上較為常見的軸端接地裝置結構（見圖2-圖4）為：接地體為軸承電流提供導通電路并實現與軸箱的絕緣；軸箱蓋實現接地體與軸箱的安裝；摩擦盤與位于接地體上的碳刷配合為軸承電流提供可靠導通電路并實現低磨耗；軸承壓板實現軸承定位及摩擦盤安裝。

圖2 一種地鐵用接地裝置

圖3 客車用接地裝置

對比圖2-圖4可以看出，地鐵和客車接地裝置用軸箱蓋具有金屬迷宮結構，實現軸承密封。CRH1型動車組并沒有在軸箱蓋設置迷宮結構來實現軸承密封，而是依靠軸承本身具有的良好密封性能。以上幾種結構碳刷接觸點靠近旋轉中心，具有線速度低，磨耗小的優點。

CRH3、CRH 5型動車組軸端接地裝置與CRH1型接地裝置結構基本相似。由于空心車軸在運用中都需按一定周期進行探傷，在探傷時需要拆卸軸端接地裝置，拆卸過程較為繁瑣，拆裝的零部件多。以CRH1型動車組探傷時軸端拆卸為例，除了拆除帶軸端接地裝置的軸箱蓋（6）外，每次探傷均需要松開接觸盤（3）連接到軸承壓蓋（7）上的緊固螺栓（4），拆下接觸盤（圖5），加大了運用維護人員的工作量，并且頻繁拆裝也對組裝質量提出很高要求。

圖4 CRH1動車組接地裝置

圖5 CRH1型動車組軸端拆卸

2 CRH2型動車組軸端接地裝置情況

為了解決拖車接地問題，消除電蝕風險，四方股份CRH2型動車組選用了一種與前面所提結構不同的接地裝置，并專門選取了一列車進行長期運營考核。該接地裝置安裝于在CRH2036A動車組兩個頭車轉向架3、5位軸端，其結構特點有以下幾個方面：特殊設計的軸端抱軸式接地裝置與AG43速度傳感器安裝接口完全相同，保持了CRH2型動車組空心車軸探傷時軸端裝置免拆卸的優勢，探傷時仍只需要打開軸端橡膠蓋和軸端防塵堵即可，拆裝的零部件少；另外考慮了軸箱端蓋的互易性和盡量減少轉向架的改動工作。軸端抱軸式接地裝置整體位于轉向架軸端位置，采用抱軸式結構，設置碳刷支架和摩擦環，其中碳刷支架安裝于軸箱前蓋上；摩擦環安裝于車軸軸頭上。

抱軸式接地裝置碳刷接觸點處線速度相對較大，為此特別考慮了磨耗問題，碳刷的磨耗量為（1～2）mm/10萬公里，設計的碳刷長度為29mm。該裝置首先在試驗室完成了模擬實驗，包括接口尺寸檢查、彈簧力測量、阻值測量、功能試驗等，然后在CRH2036A動車組進行了現車試驗，以考核接地裝置的機械和電氣可靠性。現車試驗時制定了嚴格的試驗大綱，對CRH2036A動車組配置的接地系統及其各設備在試驗期間內的測試要求和計劃做出了規定，并制定了接地系統各組成設備的日常檢查維護和檢修要求的內容。

現車運用6個月后在動車運用所對該列車試裝的接地裝置進行了全面檢查，并拆卸了相關部件以作測量，內容包括碳刷檢查外觀、接線及安裝狀態；碳刷支架內部結構；將碳刷從支架從取出，對碳刷的磨耗量及剩余長度進行檢查；為確定接地裝置磨耗下的碳粉對軸承的影響，打開1、8號車3、5位軸端軸箱前蓋，檢查碳粉在前蓋內的情況，并對接地裝置集流環磨耗狀態進行檢查。檢查結果如下：

（1）接地裝置的本體、電刷的外觀及安裝狀態良好。

（2）碳刷支架的內部結構檢查發現，除1車5位Serial-no.0002的接地碳刷被大量探傷油污染外其余均比較干燥，只有少量碳粉和油的混合油污附著。分析原因為1車5位在探傷時操作不規范，沒有完全排凈探傷耦合油。

（3）將碳刷從支架從取出，對碳刷的磨耗量及剩余長度進行檢查，無異常磨耗，1號車與8號車雖然磨耗量存在差異，是由于使用的是前期型式試驗用過的碳刷。

（4）磨耗產生的碳粉大多集中于軸箱前蓋內，在軸端鎖緊大螺母開槽上有少量碳粉附著，軸承密封處未發現碳粉聚集。接地裝置集流環基本沒有磨耗，用指甲刮動集流環的接觸區與非接觸區的交界處，有輕微卡滯感。

過在運用6個月后的運用現場的檢查，可以看出該接地裝置狀態良好。對于發現的探傷油污染問題，在裝用前已經有過考慮，為此特意在摩擦環上設置了防油凸臺，這種設置對探傷操作時的探傷油污染摩擦表面能起到防護作用，但對于未排除干凈殘存在軸箱蓋內的大量探傷油沒有防護效果。由于在運用中無法檢查軸承內部狀態，需在檢修時對相應軸承分解檢查再做出最終評價。

CRH2036A動車組運用達到一個三級檢修周期時，對裝有接地裝置端的軸承進行了分解檢查，結果表明軸承磨耗狀態良好，碳刷磨耗粉末沒有通過密封結構進入軸承內部。因此對于磨耗粉末是否會進入軸承內部的擔心可以排除，自密封軸承本身具有良好的密封性能，不需要再設置另外的密封結構。

3 結束語

根據一個三級檢修周期的運營考核以及對應軸承的分解情況，該試裝驗證用接地裝置可滿足CRH2型動車組使用要求。建議：（1）使用中，需對運用檢修人員探傷操作提出更嚴格的要求，特別是強調探傷時應完全排出探傷耦合油，防止接地不良；（2）制訂定期檢查要求，規范更換碳刷的操作。