城軌車輛受電弓控制電路原理及故障排除方法

張世友 袁沛洪

(東莞市軌道交通有限公司,廣東東莞 523000)

城軌車輛受電弓控制電路原理及故障排除方法

張世友 袁沛洪

(東莞市軌道交通有限公司,廣東東莞 523000)

近幾年來,我國城市軌道交通發展迅速,為緩解城市交通壓力做出巨大的貢獻。城市列車控制電路作為城市軌道交通車輛的重要組成部分,為保證列車上的各項電氣控制與電路運行提供了良好的前提條件。論文簡述了城軌車輛的受電弓控制電路的電氣控制組成工作原理等進行重點講述并指出其常見的故障現象,并詳細的說明排除故障的方法。

受電弓 電氣控制 故障處理

受流器是靠電力驅動的軌道車輛從接觸網或第三軌獲取電能的一種受流裝置。通常安裝于車頂的受流器，用于鐵路干線牽引列車的電力機車以及采用接觸網供電的地下鐵道和輕軌車輛等。城軌車輛受電弓作為電客車的動力受流裝置，長期處于高速摩擦的受流的工作之中，其發生故障的概率和頻次是最多的。此論文以東莞R2線項目為例，根據現場實際調試中工作中總結出方式方法結論，列出一些受電弓的問題點以及故障處理方式方法。為方便新進調試員工和售后運營維護人員快速有效的掌握理論和處理方法，方便運營保障技術員能夠快速準確的找到解決受電弓故障問題點，快速找到解決受電弓故障和排除故障點。對于提高調試人員技術水平和運營保障人員的水平能夠有很大的幫助。

1 受電弓的結構和主要技術參數

1.1 結構如圖(1-1)所示

1-1 單臂受電弓結構圖

1.2 主要技術參數

地鐵列車上裝有2架受電弓安裝在兩個B車上，屬于氣動弓;受電弓通過絕緣子安裝在首尾兩節動車車頂，弓頭升起后與接觸網導線接觸，從接觸網上汲取電流供動車使用。東莞R2線項目地鐵受電弓的參數如下表1-2：

2 受電弓的控制電路及工作原理

下面以實際的控制電路圖來分析介紹氣動受電弓的升弓和降弓工作原理。

2.1 受電弓的控制電路圖(如圖1-圖2)

2.2 受電弓工作原理簡介

(1)升弓控制原理;升弓裝置包含電磁閥和緩沖閥，電磁閥得電，使壓縮空氣通過，從而使受電弓升起。司機可以操作升弓開關2S01來執行“升弓”指令，通過自動空氣開關2F31、列車控制線21103，使升弓啟動繼電器2K31得電。2K31控制各自單元車輛受電弓保持繼電器2K33，2K33得電后開啟受電弓驅動電路受電弓電磁閥 2Y01得電，使受電弓升弓并保持受電弓處在合適工作位置。(2)升弓條件;受電弓能夠升起來，升弓氣壓不能小于3bar。當升弓氣壓小于3bar時，可以利用A車8號座位下的腳踏泵來提供足夠的升弓氣壓。當列車在“有電無氣”狀態下升弓時，可以先按下升弓按鈕，使電磁閥2Y01得電，連接受電弓的氣路被打開，然后踩腳踏泵升弓，這就是通常說的“有電無氣”升弓方法。(3)降弓控制原理;降弓裝置包含電磁閥和緩沖閥，電磁閥失電，使壓縮空氣流過，從而使受電弓降弓。司機可以通過使用降弓控制開關2S02來降弓，按下降弓控制開關2S02的常閉觸點(2l-22)分斷，先讓2K31失電，同時2S02的常開觸點13-14閉合，使降弓繼電器2K32得電，通過常閉觸點(21-22)和(31-32)使得2K33和2Y01失電，受電弓落弓，2K6由降弓自動空氣2F32保護。在緊急情況時，單只受電弓可以通過操作設在A車司機控制面板的緊急制動開關使受電弓降弓(雙弓)，當該開關被激活2K10繼電器失電，其常開觸點(54-53)和(64-63)直接分斷2K33和2Y01。緩沖閥上分別裝有調節螺栓，用來調節控制受電弓弓頭的升、降速度與時間。受電弓控制回路(如上圖所示)由列車電源線(DC110V)正端30420提供電源，經過受電弓和高速斷路器控制保護空氣開關2F30。受電弓控制回路(如圖1-2所示)由列車電源線(DC110V)正端30420提供電源，經過受電弓和高速斷路器控制保護空氣開關2F30。當列車激活后列車控制系統進入工作準備狀態，列車控制啟動繼電器2K04和緊急制動繼電器2K10分別得電工作。

2.3 受電弓常見故障現象分析及排查處理

2.3.1 升不起弓或自動降弓

原因：(1)受電弓扳鈕接觸不良;(2)受電弓故障開關SDK在故障位或接觸不良;(3)升弓電空閥1SDF(2SDF)故障或接線松脫;(4)BHF故障或接線松脫;(5)門未關好或門聯鎖頂桿未頂到位;(6)風路塞門143號(144號)未打開或風壓過低;(7)升弓彈簧折損或機械故障。

表1-2

1-2受電弓的控制電路圖

處理：(1)檢查升弓氣路風壓是否高于600Kpa，如低于此值使用輔助壓縮機泵風;(2)檢查控制電器柜上的各種電器開關位置，應置于正常位置;(3)換弓升弓試;(4)自動降弓，停車確認受電弓損壞程度，記錄刮弓的地點。

2.3.2 受電弓升起后放電

原因：(1)車頂導體部件上存有導電異物;(2)瓷瓶過臟或雨、霧天造成瓷瓶爬電;(3)雷擊等過電壓擊穿放電間隙;(4)車頂支持瓷瓶已經炸裂。

處理：(1)如為原因前三個時立即降弓，請求停電驗電后掛好接地線再上車檢查，處理完后可維持運行;(2)瓷瓶破裂嚴重時可將導電趕軟連接線拆除后，用另一端受電弓維持運行。

2.3.3 受電弓受流時拉弧

原因：(1)100號調壓閥調整壓力不夠或調壓閥故障;(2)受電弓鉸鏈座油抗勁;(3)受電弓碳滑板有凹槽或滑板到限;(4)升弓彈簧斷一根或更換新滑板后彈簧壓力過小;(5)接觸網故障。

處理：(1)故障原因序號1時，調整壓力到規定值，若故障時，可卸下堵，抽出上、下堵，直接用總風維持運行，若時間不允許，可用輔助壓縮機打風維持運行到前方車站后再作處理;(2)故障原因序號2、3、4時升另一端弓維持運行;(3)故障原因序號5時降弓滑行一段距離后再升弓，并報告前方車站。

2.3.4 壓力開關故障

故障現象：實際運用過程中，壓縮氣體在通過受電弓氣閥板給受電弓氣囊充氣時，受電弓氣囊中的氣壓上并接近壓力開關的初始值，受電弓開始動作升弓。完成升弓過程中大概需要6—10s左右時間，在這段時間內壓力開關氣路的氣壓值會一直維持在這種壓力范圍;而當壓力開關的設定初始值發生細小偏差時，在受電弓的升弓預備過程中，壓力開關有可能一直不會給出信號，15s后機車控制系統將給出受電弓故障的信號。

原因分析處理：壓力開關故障的根本原因是機車控制系統設定的自動封鎖時間為15s過短，而開關的設定值又剛好處于受電弓升弓準備過程的氣壓臨界值上，這樣就會造成受電弓工作不穩定的故障現象，解決壓力開關故障的處理建議一般有兩點：

(1)延長機車系統壓力開關閥的自動封鎖時間;(2)減小壓力開關的設定值。

2.3.5 滑板條磨耗

故障現象：受電弓的滑板異常磨耗，滑板接觸線接觸的地方出現凹槽。

故障分析：(1)機械磨耗：新建線接觸網剖面底部為圓弧形，而且接觸線表面有不少比較堅硬的毛刺，這是新開通線路滑板條急劇磨耗的主要原因。經過多次運行后，接觸網導線漸趨平整光滑，摩擦系數減小，達到一定的摩擦次數后，機械磨耗量將大大減小并保持在一定的范圍內。(2)電氣磨耗：新開通線接觸導線毛刺多，加上開通前一段時間內由于暴露于空氣中，表面污染，當與受電弓滑板初期接觸時接觸不佳，電火花往往比較大，電氣磨耗自然突出。為了使新接觸網線盡早磨出平整光滑的接觸面同時減少滑板的過速磨耗，可采用鐵基滑板。

處理：為保證受電弓碳滑板與接觸網之間的良好配合，可以從以下方面著手：

(1)保證正線接觸網“之”字布置的均勻;(2)在受電弓處于不同的升弓高度時確保升弓保持力保持不變;(3)受電弓設計是應注意弓頭結構設計，需保證其上的碳滑板在磨耗不均勻的情況下都能與接觸網接觸良好。

3 結語

受電弓作為一種從接觸網取得電能的一種受流裝置，已經廣泛的應用于城軌車輛上面。然而由于受電弓裝置經常處于高速和高強度的運營負荷中，也是極其容易出現故障的一個裝置。該裝置一旦出現問題就必然會導致車輛失去動力造成清客和列車晚點等情況。當然，我們也不需要懼怕問題的出現，問題總比辦法多，積極的學習受電弓的結構和控制原理，認真總結學習經驗和積極開展這方面的研究和試驗工作，逐步積累充實這方面原始數據，為后續實際應用指導奠定基礎，也為城軌車輛的受電弓的設計選型提供為理論依據。

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張世友(1985—),男,江西萍鄉人,本科,研究方向：城市軌道交通車輛控制方向。