直線電機車輛集電靴升靴故障分析及改進建議

施奇堅

（廣州市地下鐵道總公司運營事業總部，510310，廣州∥助理工程師）

廣州地鐵4、5、6號線直線電機車輛采用受電弓和集電靴雙制式受流供電方式，車輛段內及出入段線采用DC1 500 V 接觸網供電，正線采用DC1 500 V接觸軌供電。受流裝置分別為受電弓和集電靴。

1 故障現象

L型直線電機車輛參與正線試驗，按照試驗要求，車輛需斷電、降靴，在正線站臺待命。試驗過程中，由于集電靴過濾減壓閥漏氣嚴重，導致列車重新啟動時主風缸氣壓降為0，集電靴無法升靴，列車不能正常受流。

由于雙制式受流方式分別應用于不同的場合。在設計時，考慮到列車在庫內的計劃性維修或故障性維修時間較長導致主風缸氣壓不足，不能滿足升弓最小氣壓要求，因而設置了腳踏泵升弓方式，該操作在客室內即可完成。

對于集電靴，一方面可以通過電磁閥控制升降靴，另一方面，對于在庫內無電、無氣狀態也可采用專用工具機械升降集電靴。前者針對出入庫時，列車狀態良好，在轉換軌處進行升降靴操作，后者針對庫內故障處理和功能試驗。兩者均不能在正線氣管壓力不足的情況下完成升靴操作。

2 問題分析

列車回庫后，檢查發現該車集電靴過濾減壓閥漏氣嚴重。截斷通往集電靴供風單元塞門，更換過濾減壓閥后，列車恢復正常。

目前廣州地鐵4、5號線列車空氣管路保壓能力檢修是對所有用風設備進行氣密性試驗，要求在保壓的5 min內，壓力下降≤0.03 MPa。

部分列車的抽查檢測情況如表1所示。

表1 管路泄漏量檢測

抽查檢測顯示在沒有明顯泄漏點情況下，其保壓能力遠高于檢修標準，但不排除今后會出現泄漏量增加的問題。若按照泄漏量≤0.03 MPa／5 min的技術標準計算，即每小時泄漏量為0.36 MPa，列車只要停車收靴超過3 h，列車管路中的氣壓將會下降為0。

3 升降靴原理分析

集電靴構造如圖1所示，集電靴氣缸上部充氣，則集電靴氣缸的活塞下移，帶動回退柄上移（順時針轉動）；回退柄上移則集電靴臂軸將逆時針轉動，從而帶動集電靴懸臂向上提升，即完成升靴動作。

圖1 集電靴構造示意圖

集電靴下部充氣，集電靴氣缸活塞上移，回退柄下移（逆時針轉動），臂軸順時針轉動，集電靴懸臂下降，即完成降靴動作［1］。

集電靴的升降原理如下：當操作司機臺上的升靴開關時，脈沖電磁閥左端得電，壓縮空氣通過脈沖電磁閥1、2工作口進入集電靴氣缸，集電靴氣缸上部充氣，如圖2所示。

圖2 改造前升降靴控制圖

4 改進建議

4.1 增加車上人工升靴裝置

由于集電靴的升降是依靠氣缸活塞的上下移動來控制的，因此，當列車處于無氣或氣壓不足狀態下時，可通過人工充氣對氣缸進氣管進行充氣，并對排氣管進行排氣，從而驅動氣缸活塞下移，帶動集電靴升靴。

新設計氣路管路在進氣管處增加一截斷塞門，并增加一腳踏升靴泵，排風口可直接通過脈沖電磁閥后部的消音器排出。

通過將列車司機室兩側集電靴氣缸進、排氣管路與供風單元箱的進、排氣管路連接，匯流至司機室控制臺左下方，在管路端口安裝腳踏泵。當列車處于無氣或氣壓不足時，將集電靴升靴開關打到升靴位置，截斷新增加的截斷塞門（U07），然后通過腳踏泵供風對集電靴氣缸進氣管路進行充氣，驅動活塞下移，最終控制集電靴升起，如圖3所示。

圖3 改造后的升降靴控制圖

現有車輛司機室控制臺左下方安裝的設備有ER（事件記錄儀）、照明控制繼電器、氣隙傳感器、CCTV（閉路電視）主機、頭燈照明模塊等。若在此處進行改造，需要在此地板處重新開孔，若開孔后密封性得不到保證，勢必會影響這些電氣設備的正常使用，且此處空間極為有限，難以實施此項改造。同時，車下管路本已布置的比較緊湊，管路布置較為復雜，若在此處再增加管路進行改造也比較困難。

因此，此項改造理論上分析雖然可行，但現車空間狹小，改造復雜且難度大，改造質量很難保證。

4.2 正線不降靴方案

為避免出現列車救援，可以采取正線停車不降靴的方案，即列車在正線停放一直保持升靴狀態。詳細分析如下：

（1）正線保持升靴狀態時，因作業需要對接觸軌進行的正常通、斷電不會對車輛電氣設備有任何影響。

（2）4、5、6號線列車有 DBPS（蓄電池失效供電模塊）設備，不會出現列車蓄電池虧電而無法啟動列車的問題。

（3）如果列車停放在高架線路，遇到雷雨天氣，因線路上有防雷措施，正常情況下，并不會對列車造成影響。為防止極端情況發生，應盡量將列車停放在車站。

5 結語

綜合以上分析，增加人工升靴裝置方案雖然可行，涉及到對車下管路重新布局，且車上、車下安裝空間有限，實際操作難度較大，因此，在新線車輛設計時可增加集電靴升靴功能，對既有車輛不建議進行改造。對于現有列車在正線停放，建議列車保持升靴狀態，簡單可行。

［1］孫放心.廣州地鐵4號線直線電機車輛集電靴系統分析［J］.電力機車與城軌車輛，2009，32（1）：46.