重慶地鐵?6?號(hào)線單臂受電弓故障分析

何曉玲

摘 要：以重慶地鐵 6 號(hào)線斯特曼單臂受電弓為例，介紹其結(jié)構(gòu)及工作原理，通過故障現(xiàn)象、電路及氣路控制原理深入分析其自運(yùn)營(yíng)以來發(fā)生的自動(dòng)降弓裝置（ADD）保護(hù)功能失效、ADD 斷開高速斷路器和無法正常降弓等故障，提出對(duì)應(yīng)整改措施并進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果良好，未再發(fā)生相關(guān)故障，從而降低受電弓的故障率。

關(guān)鍵詞：地鐵;受電弓;ADD;降弓保護(hù);高速斷路器;故障分析;整改措施

受電弓是從高架接觸網(wǎng)向機(jī)車傳導(dǎo)電能的裝置，只有可靠的工作性能才能保證地鐵列車穩(wěn)定的運(yùn)行。受電弓一旦發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響列車的正常運(yùn)營(yíng)。重慶地鐵6號(hào)線斯特曼單臂受電弓自運(yùn)營(yíng)以來發(fā)生多起受電弓ADD降弓保護(hù)功能失效、列車不能正常降弓等故障，因此，有必要分析和研究受電弓發(fā)生故障的真正原因，從而降低其故障率，提高其上線率。

1 受電弓簡(jiǎn)介

1.1 結(jié)構(gòu)

斯特曼單臂受電弓主要由底架、閥箱2、絕緣子、升弓裝置、閥箱1、導(dǎo)桿、上臂、滑片、弓頭、弓頭導(dǎo)桿、下臂及阻尼器等組成，如圖1所示。

1.2 升降弓工作原理

1.2.1 升弓工作原理

首先按下升弓按鈕，若氣壓達(dá)不到受電弓的額定工作氣壓，升弓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)升弓泵，待壓力足夠后，壓縮空氣經(jīng)車內(nèi)電磁閥、受電弓氣源控制箱進(jìn)入氣囊，氣囊膨脹推動(dòng)鋼絲繩帶動(dòng)下臂運(yùn)動(dòng)，下臂在拉桿的協(xié)助下托起上臂及弓頭，弓頭在平衡桿的作用下，在工作高度范圍內(nèi)始終保持水平狀態(tài)，并按規(guī)定的時(shí)間平穩(wěn)地升至網(wǎng)線高度，完成整個(gè)升弓過程。

1.2.2 降弓工作原理

當(dāng)按下降弓按鈕，控制系統(tǒng)釋放氣囊中的壓縮空氣，受電弓在重力作用和阻尼器的輔助作用下平穩(wěn)地落到底架的橡膠止擋上，至此完成整個(gè)降弓動(dòng)作。整個(gè)降弓過程在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。

2 受電弓故障現(xiàn)象及分析

重慶地鐵6號(hào)線斯特曼受電弓自運(yùn)營(yíng)以來經(jīng)常發(fā)生各類電氣故障，其中比較典型的是ADD斷開高速斷路器、受電弓不能正常降下和ADD降弓保護(hù)功能失效。

2.1 ADD 斷開高速斷路器

2.1.1 故障現(xiàn)象

ADD斷開高速斷路器故障有以下3種情況。

（1）運(yùn)行時(shí)報(bào)ADD斷開高速斷路器，不降弓。2019年7月25日，620編組列車發(fā)生4車、5車高速斷路器斷開故障，列車控制與監(jiān)控系統(tǒng)（TCMS）報(bào)“MP2 ADD斷開高速斷路器”故障信息，顯示5車受電弓未降下。

（2）庫(kù)內(nèi)升弓時(shí)閃報(bào)ADD斷開高速斷路器，降弓。2019年7月14日，614編組列車發(fā)生4車、5車主斷路器斷開故障，6車輔助電源系統(tǒng)（APS）發(fā)生故障，TCMS報(bào)“MP2 ADD斷開高速斷路器”故障信息。當(dāng) 5 車ADD斷開高速斷路器后，4車、5車主斷路器斷開，此時(shí)5車受電弓降下，6車APS無法工作，啟用擴(kuò)展供電（當(dāng)列車中一個(gè)單元的輔助供電系統(tǒng)發(fā)生故障后，則另一個(gè)單元的輔助供電系統(tǒng)給故障單元提供380V電壓）。

（3）運(yùn)行時(shí)報(bào)ADD斷開高速斷路器，降弓。2019年7月19日，612編組列車出現(xiàn)2車受電弓降下故障，即TCMS報(bào)“升弓命令后MP1車受電弓未升到位”故障信息，顯示2車受電弓降下。

2.1.2 故障分析

以上3種故障檢查時(shí)均發(fā)現(xiàn)碳滑板有漏氣，漏氣點(diǎn)均在碳滑板和鋁托架結(jié)合部，碳滑板內(nèi)部氣管因弓網(wǎng)拉弧產(chǎn)生高溫?zé)冢鐖D2所示。

同為漏氣故障，但3次故障現(xiàn)象都不同：620編組列車的碳滑板漏氣后只發(fā)生ADD斷開高速斷路器，沒有降弓;614編組列車的碳滑板漏氣后，ADD斷開高速斷路器且降弓，降弓后APS無輸入，列車擴(kuò)展供電部分開始工作;而612編組列車的碳滑板漏氣后，只發(fā)生降弓，沒有發(fā)生ADD斷開高速斷路器。這就需要結(jié)合斯特曼受電弓ADD降弓保護(hù)電路原理及其氣路原理具體分析，其電路原理圖和氣路原理圖分別如圖3和圖4所示。

（1）620編組列車故障分析。當(dāng)碳滑板K01或K02發(fā)生輕微漏氣故障后，碳滑板后端的ADD壓力開關(guān)C2將進(jìn)行壓力檢測(cè)，當(dāng)壓力值減小至C2設(shè)定值（310～350 kPa）的下限時(shí)，C2動(dòng)作，觸發(fā)電信號(hào)。由圖3得知，在正常升弓狀態(tài)下，壓力開關(guān)C2的壓力繼電器2的觸點(diǎn)1、3閉合，而漏氣后壓力降到C2設(shè)定值下限后，壓力繼電器2的觸點(diǎn)1、2閉合，控制繼電器2KA47得電，2KA47 觸點(diǎn)分別控制向TCMS 發(fā)送ADD斷開高速斷路器信號(hào)和斷開主斷路器。這時(shí)TCMS則報(bào)“ADD斷開MP車高速斷路器”故障信息，對(duì)應(yīng)的2節(jié)動(dòng)車高速斷路器斷開。如果漏氣量不再繼續(xù)增大，達(dá)不到快速下降閥（又稱“膜片閥”，SV1）的動(dòng)作條件，受電弓會(huì)維持升弓狀態(tài)，不會(huì)降下。

（2）614編組列車故障分析。在620編組列車故障現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，如果漏氣量一直增大，達(dá)到SV1的動(dòng)作條件，SV1開始迅速排氣，氣囊內(nèi)的壓縮空氣很快被排放，受電弓降下。氣囊內(nèi)的壓力由受電弓升降弓位信號(hào)壓力檢測(cè)開關(guān)C3（設(shè)定值為310～350 kPa）檢測(cè)，此時(shí)壓力降低后C3觸發(fā)動(dòng)作，向TCMS報(bào)告受電弓降下信號(hào)。在正常升弓狀態(tài)下，壓力開關(guān)C3的壓力繼電器1的觸點(diǎn)1、3閉合，回路2418向TCMS報(bào)告升弓位信號(hào)。而漏氣后壓力降至C3設(shè)定值的下限后，壓力繼電器1的觸點(diǎn)1、2閉合，2419回路向TCMS報(bào)告降弓位信號(hào)，此時(shí)TCMS 報(bào)“升弓命令后MP車受電弓未升到位”故障信息。

（3）612編組列車故障分析。經(jīng)檢查612編組列車MP1車的壓力開關(guān)C2發(fā)生故障，所以未報(bào)出ADD斷開高速斷路器故障信息。漏氣量持續(xù)增大，SV1開始迅速排氣，受電弓降下，壓力開關(guān)C3動(dòng)作，此時(shí)TCMS報(bào)“升弓命令后MP 車受電弓未升到位”故障信息。

2.2 受電弓不能正常降弓

一般情況下，受電弓不能正常降弓有電路和氣路2個(gè)方面的原因。電路方面包括繼電器故障、接線絕緣不良導(dǎo)致串電、降弓按鈕故障等;氣路方面包括排氣閥故障、降弓電磁閥故障、氣路堵塞等。