DSA380型受電弓飄弓現象研究分析

呂明峰

摘 要：搭載DSA380型受電弓的某動車組在時速大于250km/h時備用受電弓發生飄弓現象，存在安全隱患。如何找出問題發生的原因，并制定有效的處理及防范措施，已成為保證動車組安全運行必須要解決的問題。本文就該故障進行研究研究分析，從受電弓結構特點方面入手，找出解決該故障的辦法。

關鍵詞：動車組；受電弓；飄弓；安全

1 受電弓結構組成及工作原理

1.1 DSA380受電弓結構組成

DSA380型受電弓主要部件有支撐絕緣子、受電弓下臂、受電弓下導桿、受電弓平衡桿（引導桿）、受電弓碳滑板、弓頭、弓角、受電弓供風閥板、ADD自動降弓裝置、受電弓控制系統等。

1.2 受電弓工作控制原理

操作升弓時：動車組發出升弓指令后，升弓電磁閥得電，壓縮空氣經過升弓電磁閥、調壓閥及車頂供氣管路，一路進入氣囊，驅動受電弓升起，另一路通過ADD閥到碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關檢測受電弓ADD風管及碳滑板氣密性。

操作降弓時：列車發出降弓命令后，升弓電磁閥失電，氣囊內的壓力空氣通過升弓電磁閥排氣口排出，受電弓在重力作用下降弓，碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關和ADD閥內的壓力空氣也同時排出。閉合狀態的壓力開關常開回路斷開，列車即可判斷受電弓已降弓。

2 受電弓結構組成及工作原理

2.1現象概述

高速運行時搭載DSA380型受電弓的某動車組偶有“飄弓”現象，具體現象為運行速度大于245km/h時非受流折疊備用弓輕微飄起，運行速度300km/h左右時受電弓飄弓高度最高。期間動車組未報出受電弓相關故障，運營結束回庫檢修時進行升降弓試驗均正常。

2.2 故障原因分析

動車組運行時，依照運行方向不同，受電弓分為開口與閉口兩種形式：將受電弓抽象成為箭頭形象，箭頭指向與氣流方向相反時，可定義為此受電弓為閉口形式（如下圖所示）；反之為開口形式。受電弓開口或閉口形式受到車頂氣流作用力影響明顯，開口方向運行時受電弓受到向下的作用力；閉口方向運行時受到向上的作用力。

圖1 備用受電弓閉口運行

由上述現象分析可知，車速降低后非受流折疊備用弓可回落至正常降弓位置，可以排除受電弓控制系統與供風管路存在故障的可能性。

動車組高速運行時，車頂氣流環境復雜，備用受電弓各個部件均會受到氣流作用力的影響。按照力學原理，作用力可以分為橫向、縱向、垂向三種，其中垂向力對受電弓抬升有較大影響。備用受電弓飄起發生在閉口方向運行，此時受電弓受到向上的空氣抬升力，當速度增大到一定程度，空氣抬升力大于受電弓落弓保持力時，受電弓發生飄弓現象。

備用受電弓閉口運行時垂向升力與下臂短軸中心距車頂距離有關。下臂短軸中心距車頂距離越大，則下臂與水平線的夾角越大，下臂迎風受力有效面積越大，相應受到的升力也越大，則更容易發生飄弓現象。

庫內對發生飄弓現象的受電弓進行檢查，測量受電弓下臂短軸中心距車頂距離為796mm，測量受電弓落弓保持力為240N。

3受電弓檢修標準

DSA380型受電弓相關檢修項點如下：

（1）靜態壓力特性：受電弓在額定工作氣壓下，在其工作高度范圍內進行升、降弓試驗（帶阻尼器）。向下運動時，力的最大值不大于 95N，向上運動時，力的最小值不小于 65N，在同一升弓高度，兩值之差均不大于 20N。

（2）升降弓特性：升弓時間不大于 10s，受電弓無回跳；降弓時間不大于 10s，無損壞性沖擊。

（3）氣密性：斷開控制閥板與氣囊驅動裝置相連管路，將受電弓進氣口與 3L的儲氣缸相連，通以 500kPa 的壓縮空氣，關閉進氣，10min 后氣壓下降不大于 25kPa。

（4）自動降弓裝置（ADD）特性：在更換滑板時，檢驗 ADD 性能。將受電弓升起 0.4～0.5m，打開試驗閥，受電弓須迅速降下。

（5）落弓位保持力：落弓位保持力不小于 100N。

（6）弓頭自由度：在受電弓工作范圍的最高和最低工作高度下，弓頭垂向移動量為（60±5）mm。

由上可知，日常檢修對落弓保持力及下臂短軸高度無要求。

根據全路動車組運用經驗，選取3列搭載北京賽德受電弓的動車組，現車測量受電弓落弓保持力和下臂短軸中心距車頂距離值均在790～805mm之間，落弓保持力平均值為240N，下臂短軸中心距車頂距離平均值為800mm。

因此，當下臂轉軸中心距車頂距離調整到785mm±15mm時，可減少備用受電弓閉口方向運行時受到的垂向升力，避免備用折疊受電弓受氣流影響飄起的問題。因受電弓個體差異，調節值應該視運用條件具體調整。

4處理措施

將發生飄弓現象的受電弓下臂短軸中心高度調整至下限值785mm，測量此時受電弓落弓保持力為243N。動車組在后續運用過程中未再出現此故障，措施有效。

5 結束語

當受電弓升起時，閉口運行的受電弓受到向上的垂向升力，有助于受電弓與接觸網穩定接觸，更利于運行過程中的性能穩定。當受電弓落弓時，閉口運行的受電弓在極端氣流環境下可能發生飄弓現象，不利于動車組運行過程中的安全要求。只有不斷總結動車組運用經驗，科學分析，正確制定檢修標準，才能最大限度的保證動車組運用安全。

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