一种新型受电弓静态压力检测方案

林鹤 许东琪 郭胜 曾光

［摘要］轨道车辆受电弓受流性能的好坏直接影响到车辆的安全运行，因此对受电弓与接触网之间的压力提出更高的要求。文章介绍一种新型受电弓静态压力常规检测方案，并对受电弓压力未在标准范围内产生的原因进行分析。

［关键词］受电弓；弓网压力；静态压力检测

［作者简介］林鹤，上海工程技术大学城市轨道交通学院09级专科车辆工程系机电设备专业学生，上海，201620；郭胜，上海工程技术大学城市轨道交通学院09级专科车辆工程系机电设备专业学生，上海，201620；许东琪，上海工程技术大学城市轨道交通学院09级专科运营管理系运营管理专业学生，上海，201620；曾光，上海工程技术大学城市轨道交通学院09级专科车辆工程系机电设备专业学生，上海，201620

［中图分类号］ U269.32 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）03-0042-0003

一、引言

轨道交通电力机车是通过受电弓从接触网获取电能来驱动牵引电机运行的，因此受电弓的性能好坏直接影响了电力运行的可靠性和效率[1]。列车高速运行时，受电弓与接触线间要维持合适的接触压力。当接触压力过小时，易造成离线并产生拉弧；当接触压力过大时，接触线抬升量过大，使接触线局部弯曲并引起疲劳损伤，同时使接触线和滑板磨耗增大，严重时造成弓网事故[2]。

目前，我国对受电弓接触压力检测主要是采用弹簧拉力计手动测量，这种检测技术相对落后，检测效率低、精度低、准确性差。较为先进的受电弓检测系统是受电弓微机测试系统。该类型测试系统设备间的有线连接使得测试系统庞大，每次操作都需要麻烦地接线和拆线工作，不能满足各种情况下的测试要求，也造成了测试工作量的增大[3]。与此同时，国外的受电弓接触压力动态监测设备，设备造价较高，维护困难，而且功能单一[4]。

本文在现有的受电弓检测仪测试原理的基础上，研制出一种小巧的、使用和移动较为方便的受电弓检测仪。这样受电弓可以不用取下，在车顶上直接进行检测、调整即可。而且可以为操作以及操作人员提供更好的安全性和更高效的工作效率。

二、检测方案

本文设计方案是由电葫芦通过固定销固定在受电弓底架上，电葫芦的吊钩与测力仪的测试挂钩相勾连，而测力仪是通过自制的挂钩挂在受电弓碳滑板下面的横梁上，至此，从剖面上形成了一个封闭的三角形。组装好进行检测时，受电弓处于升弓到最高位状态，此时，控制电葫芦，使其匀速拉下受电弓弓头，测力计动态测量的拉力即为受电弓的静态力，根据生产的实际情况，只需选取三个高度，分别为2m、1.5m、1m，在这三个高度时分别读出显示数据，或直接用测力仪的内部存储功能进行记忆，测试完成，操作电葫芦使受电弓自由匀速升到最高位置，取下检测设备，结束检测。

微型电葫芦可以使设计的检测设备体积小、重量轻，搬动便携，使用可靠，并且采用220V的单相电源，应用方便。电葫芦还带有限位器，确保操作的安全性。

测力仪的选用可以给检测仪的实现提供高精度高分辨率，其示数误差仅为0.1N ，足以满足检测的需要。测力仪的数据记忆功能方便了操作人员的数据记录，只需简单的操作，即可使测试的数据自动存储到仪器内部，储存的记忆资料在关机后也可保存，且机器可存储128个数据，实现多次测量，然后再进行数据输出。此种方案的检测方式，还可以提供比较式检测，即设定上下两个极限值，检测时，超过整定值时，测力仪会自动报警，此为简化的检测方式。方案中的同步检测为设备未来的扩展提供了可能，将测力仪连接到电脑上，使用电脑上的同步显示测试力曲线软件，可保存、打印，做各种分析。

三、方案的可行性

忽略在检测过程中牵引电机的震动，假设砝码上升为匀速运动，对装置进行准确性校验，具体方案如下：

1.起吊40 N 砝码至1 m 处，记录测量仪器数据，观察机构整体工作情况，重复3次。

2.起吊80 N 砝码至1 m 处，记录测量仪器数据，观察机构整体工作情况，重复3次。

3.起吊120 N 砝码至1 m 处，记录测量仪器数据，观察机构整体工作情况，重复3次。

4.起吊160 N 砝码至1 m 处，记录测量仪器数据，观察机构整体工作情况，重复3次。

填写以下表格（表1）：

可行性分析结果：

检测设备满足设计总体要求，工作正常，能够实际用于受电弓静态压力检测，可行性分析通过。

四、实验及数据

检测方案可行性分析通过后，为进一步掌握测量仪器的使用性能，防止可能突发的意外状况；同时也为了使分析结果更加客观并更具有说服力，对1∶1受电弓模型进行静态压力测量，校验设备的准确性、可靠性和稳定性。

上海地铁运行检修车间在进行受电弓静态压力检测时，只选取三个固定高度点来测量，三个固定高度点分别为2m、1.5m、1m ，弹簧测力计钩住受电弓下拉，依次到达三个固定高度点，若所测力均在120±7 N范围内，则表明受电弓静态压力正常；反之，受电弓需进行调整。

根据以上原理，在覆盖原有检测点的基础上，选取五个固定高度点来进行测量，五个高度点分别为2.0m、1.7m、1.5m、1.3m、1.0m ，从而使测量结果更准确，受电弓在实际运行中更可靠。

测量结果如下：

对以上数据进行分析，数据总体范围在117.3 N~128.3 N之间，基本都能符合受电弓静态压力要求，但出现8个 “硬点”，即数值大于127 N,硬点率达到16%，可能的原因如下：

1．操作不熟练，受电弓匀速下降过程控制不到位，在个别点上出现抖动现象。

2．在弹簧和压缩气缸的配置上，模型与真实受电弓间存在差异。

3．受电弓模型长时间闲置，缺乏维护，需要调整。

虽然硬点率偏高，但并不对测量的准确性产生影响。因为测量的目的是通过显示的具体数据判断受电弓是否需要调整：若数据在合理范围120±7 N内，则不需要调整；反之，则需要进行调整。

五、受电弓故障及检修分析

（一）检测时升降弓过程

升弓时，当压缩空气经缓冲阀进入升弓气缸后，气缸内活塞移动带动活塞杆缩回，降弓弹簧受压。同时活塞杆拉动下杆下端，下臂杆上端沿顺时针方向向上升起，处于压缩状态的升弓弹簧释放压力，进一步推动下臂杆作顺时针转动，带动活动构架升起。

检测时降弓过程为被动，在弓头施加以向下的压力，受电弓活动构架在外力作用下落下，迫使下臂杆下端做逆时针转动，从而使活塞杆推动活塞，降弓弹簧被迫暂时释放压力。

（二）静态压力超出偏差范围的主要原因

1．季节性温度变化比较大。热胀冷缩等现象比较明显，致使弹簧工作状态不稳定。应采取的措施是，检查调整弹簧拉伸力。

2．车顶受电弓固定螺栓未紧固。由于受电弓固定在B车车顶的固定螺栓未固定住，从而使螺栓随着车辆的震动而松动，使受电弓的接触压力超出所要求的范围。应采取的措施是，转动调节螺钉，使接触压力在正确的范围。

3．受电弓内部摩擦太高。在检测降弓时，活塞、轴承、弹簧等部件的摩擦力过大，使测量的静态压力值超过正确的范围。应采取（下转第41页）