現代有軌電車受電弓檢測工裝設計的研究

張陸

【摘 要】受電弓是現代有軌電車車輛系統中重要的組成部件之一，它是為車輛牽引逆變器、蓄電池、輔助系統供電的設備，其功能是否正常對有軌電車正常運行起到關鍵的作用。受電弓采用的形式可分為電弓和氣弓，下面本文將對采用氣弓的有軌電車在維修保養中的檢測與維護展開探討與研究。

【關鍵詞】現代有軌電車;車輛;受電弓;氣弓;檢測

受電弓是有軌電車從接觸網取得電能的電氣設備，它是為有軌電車車輛的蓄電池充電、牽引逆變器及車輛輔助系統供電的重要設備。能否保證受電弓升降弓功能的正常，是車輛能否正常完成運營任務的主要因素之一。采取了氣弓形式的受電弓，升降弓模式可分為手動升降弓和自動升降弓。南京現代有軌電車均采用氣弓，受電弓在執行升降過程中的升弓高度、升弓壓力、升降弓時間、保壓能力、位置檢測都是受電弓的重要參數和重要標準，其受電弓能否正常工作關鍵是上述參數是否控制在標準范圍內。目前，在國內軌道交通行業中，對采用氣弓的受電弓在維護及故障處理過程中的檢測使用的還是較為傳統的檢測設備和方法，如：對升降弓時間的檢測中，采取觀察受電弓弓頭開始動作的時間，使用秒表進行計算（標準3.5±1s）;對升弓高度檢測與調節中使用常規工具進行測量;對壓力的檢測中，使用彈簧拉力計進行檢測，其拉力計很難確定可靠的固定位置。以上這些傳統檢測方法測量出的數據誤差較大，且數據對研究分析不能提供較為可靠的依據，對受電弓的正常使用、維護檢測、故障處理、數據分析等都將造成影響。綜上所述，設計并使用一臺為先進的綜合性設備，使現代有軌電車受電弓能夠得到準確、快速、可靠的檢測就顯得尤其重要。本文將對現代有軌電車受電弓檢測工裝設計方面做出以下研究與探討。

一 受電弓介紹

采取氣弓形式的受電弓系統一般由壓縮機單元、氣控單元、儲氣風缸、受電弓弓體、管路、電路六個部分組成。壓縮機單元是通過對空氣進行除塵、除液、除起霧處理后，為氣動受電弓提供干燥且無塵的氣源裝置;氣控單元是對壓縮機提供的空氣進行監測、控制的裝置，主要功能是壓力的控制與調節。儲氣風缸是儲氣裝置，主要功能是提供足夠的壓縮空氣用于升弓;受電弓弓體是受電弓系統中的執行單元，通過管路和電路的控制完成升降弓功能。

二 研究目的及意義

受電弓檢測工裝能夠提高受電弓維護檢測數據的可靠性，減少受電弓維護和故障處理時間，對受電弓故障能夠做到很好的預防效果，對提高受電弓的穩定將起到顯著作用。檢測工裝對加強車輛維保作業中對受電弓的維護具有以下意義：

（1）工裝安裝簡單，快速，車輛在任何一個高平臺站即可完成檢測與調試作業，生產中不需考慮接觸網斷送電作業，減少了安全風險;

（2）在維護車輛作業中，有利于各項重要參數的合理檢測，做好故障前提前預防，是一種可靠的預防措施，對降低受電弓故障起著重要的作用;

（3）該工裝可以實現對受電弓檢測與調試數據的準確統計分析工作，對比找出其規律性，對提高受電弓工作的可靠性有著重要意義;

（4）當受電弓發生故障時，能夠提高故障的處理效率，減少故障處理時間;

三 研究設計方向

氣動受電弓檢測工裝在安裝方面，應做到一工裝可用于多車輛。應以車輛現有結構為安裝接口，不對車體結構做出改動。檢測工裝應集受電弓升弓壓力檢測、時間檢測、升弓高度檢測、位置檢測為一體，在受電弓執行一次升降弓過程中，可以準確的對壓力、時間、高度、位置等重要技術參數做出測量，有效減少測試時間，提高檢測數據精度。工裝各機構應盡可能考慮為可調試設計，以滿足多種結構氣動受電弓的檢測與調試。設計中考慮工裝具有足夠的強度與合理的結構的同時，應盡量做到輕量化。

工裝三維模擬圖

根據上述研究設計方向，受電弓檢測工裝可設計由安裝固定機構、高度調節及測量機構、壓力測量機構、時間測量機構、受電弓位置監測裝置五個部分組成，且機械機構盡可能設計為折疊或收放式，便于使用、運輸及存放，各個部分的設計思路如下：

（1）安裝固定機構：受電弓均安裝在車頂焊接框架結構上，而組成焊接框架的零件多為矩形結構（截面形狀），故工裝安裝接口可盡量設計為矩形接口，且為滿足不同尺寸的結構，工裝安裝機構設計為可調節式或可拆卸更換式。

（2）高度調節及測量機構：不同車型所使用的受電弓型號不同，受電弓升弓高度也可能不同;同種型號產品的受電弓因為制造、裝配公差，受電弓狀態有差異，受電弓落弓高度和升弓高度也會存在差異，故工裝在高度測量設計方面，應設計為可調節式，一方面滿足不同狀態受電弓的高度準確定位、測量，另一方面可在檢測調節中對正線供電系統接觸網的導高尺寸作出輔助分析。高度測量機構與受電弓碳滑板接觸的機構應設計為與供電接觸網結構相同，以減小實際使用的差異。

（3）壓力測試機構：選用精度較高的電子壓力測試器，并帶有數據記錄功能，在工裝結構中設計合理的壓力測試器的安裝位置。測試器與受電弓的連接裝置可設計為剛性連接，以增加對受電弓升弓壓力檢測的精確度。

（4）時間測量機構：選用精度較高的電子時間測試器進行升降弓時間計算，并帶有數據記錄功能，并在工裝結構中設計合理的時間測試器的安裝位置。在設計中，對升弓/降弓時間的計算，一路將測試器與氣控單元中的升弓電磁閥/降弓電磁閥進行信號連接，作為升弓/降弓開始時間，另一路將測試器與升弓到位傳感器/降弓到位傳感器連接，作為升弓/降弓到位停止時間。

受電弓位置檢測裝置：工裝設計中，可考慮受電弓在檢測調節過程中的兩種重要狀態，一是落弓到位狀態，二是升弓到位狀態;升弓/降弓到位狀態的監測采用在工裝中設計增加傳感器，升弓到位傳感器應設計在高度測量機構中，落弓到位傳感器可設計安裝位置，也可在原受電弓系統中的傳感器接入信號電纜，進行信號檢測。

（作者單位：南京新城現代有軌電車有限公司）