城轨车辆受电弓控制电路原理及故障排除方法

张世友 袁沛洪

(东莞市轨道交通有限公司,广东东莞 523000)

城轨车辆受电弓控制电路原理及故障排除方法

张世友 袁沛洪

(东莞市轨道交通有限公司,广东东莞 523000)

近几年来,我国城市轨道交通发展迅速,为缓解城市交通压力做出巨大的贡献。城市列车控制电路作为城市轨道交通车辆的重要组成部分,为保证列车上的各项电气控制与电路运行提供了良好的前提条件。论文简述了城轨车辆的受电弓控制电路的电气控制组成工作原理等进行重点讲述并指出其常见的故障现象,并详细的说明排除故障的方法。

受电弓 电气控制 故障处理

受流器是靠电力驱动的轨道车辆从接触网或第三轨获取电能的一种受流装置。通常安装于车顶的受流器，用于铁路干线牵引列车的电力机车以及采用接触网供电的地下铁道和轻轨车辆等。城轨车辆受电弓作为电客车的动力受流装置，长期处于高速摩擦的受流的工作之中，其发生故障的概率和频次是最多的。此论文以东莞R2线项目为例，根据现场实际调试中工作中总结出方式方法结论，列出一些受电弓的问题点以及故障处理方式方法。为方便新进调试员工和售后运营维护人员快速有效的掌握理论和处理方法，方便运营保障技术员能够快速准确的找到解决受电弓故障问题点，快速找到解决受电弓故障和排除故障点。对于提高调试人员技术水平和运营保障人员的水平能够有很大的帮助。

1 受电弓的结构和主要技术参数

1.1 结构如图(1-1)所示

1-1 单臂受电弓结构图

1.2 主要技术参数

地铁列车上装有2架受电弓安装在两个B车上，属于气动弓;受电弓通过绝缘子安装在首尾两节动车车顶，弓头升起后与接触网导线接触，从接触网上汲取电流供动车使用。东莞R2线项目地铁受电弓的参数如下表1-2：

2 受电弓的控制电路及工作原理

下面以实际的控制电路图来分析介绍气动受电弓的升弓和降弓工作原理。

2.1 受电弓的控制电路图(如图1-图2)

2.2 受电弓工作原理简介

(1)升弓控制原理;升弓装置包含电磁阀和缓冲阀，电磁阀得电，使压缩空气通过，从而使受电弓升起。司机可以操作升弓开关2S01来执行“升弓”指令，通过自动空气开关2F31、列车控制线21103，使升弓启动继电器2K31得电。2K31控制各自单元车辆受电弓保持继电器2K33，2K33得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀 2Y01得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。(2)升弓条件;受电弓能够升起来，升弓气压不能小于3bar。当升弓气压小于3bar时，可以利用A车8号座位下的脚踏泵来提供足够的升弓气压。当列车在“有电无气”状态下升弓时，可以先按下升弓按钮，使电磁阀2Y01得电，连接受电弓的气路被打开，然后踩脚踏泵升弓，这就是通常说的“有电无气”升弓方法。(3)降弓控制原理;降弓装置包含电磁阀和缓冲阀，电磁阀失电，使压缩空气流过，从而使受电弓降弓。司机可以通过使用降弓控制开关2S02来降弓，按下降弓控制开关2S02的常闭触点(2l-22)分断，先让2K31失电，同时2S02的常开触点13-14闭合，使降弓继电器2K32得电，通过常闭触点(21-22)和(31-32)使得2K33和2Y01失电，受电弓落弓，2K6由降弓自动空气2F32保护。在紧急情况时，单只受电弓可以通过操作设在A车司机控制面板的紧急制动开关使受电弓降弓(双弓)，当该开关被激活2K10继电器失电，其常开触点(54-53)和(64-63)直接分断2K33和2Y01。缓冲阀上分别装有调节螺栓，用来调节控制受电弓弓头的升、降速度与时间。受电弓控制回路(如上图所示)由列车电源线(DC110V)正端30420提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关2F30。受电弓控制回路(如图1-2所示)由列车电源线(DC110V)正端30420提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关2F30。当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器2K04和紧急制动继电器2K10分别得电工作。

2.3 受电弓常见故障现象分析及排查处理

2.3.1 升不起弓或自动降弓

原因：(1)受电弓扳钮接触不良;(2)受电弓故障开关SDK在故障位或接触不良;(3)升弓电空阀1SDF(2SDF)故障或接线松脱;(4)BHF故障或接线松脱;(5)门未关好或门联锁顶杆未顶到位;(6)风路塞门143号(144号)未打开或风压过低;(7)升弓弹簧折损或机械故障。

表1-2

1-2受电弓的控制电路图

处理：(1)检查升弓气路风压是否高于600Kpa，如低于此值使用辅助压缩机泵风;(2)检查控制电器柜上的各种电器开关位置，应置于正常位置;(3)换弓升弓试;(4)自动降弓，停车确认受电弓损坏程度，记录刮弓的地点。

2.3.2 受电弓升起后放电

原因：(1)车顶导体部件上存有导电异物;(2)瓷瓶过脏或雨、雾天造成瓷瓶爬电;(3)雷击等过电压击穿放电间隙;(4)车顶支持瓷瓶已经炸裂。

处理：(1)如为原因前三个时立即降弓，请求停电验电后挂好接地线再上车检查，处理完后可维持运行;(2)瓷瓶破裂严重时可将导电赶软连接线拆除后，用另一端受电弓维持运行。

2.3.3 受电弓受流时拉弧

原因：(1)100号调压阀调整压力不够或调压阀故障;(2)受电弓铰链座油抗劲;(3)受电弓碳滑板有凹槽或滑板到限;(4)升弓弹簧断一根或更换新滑板后弹簧压力过小;(5)接触网故障。

处理：(1)故障原因序号1时，调整压力到规定值，若故障时，可卸下堵，抽出上、下堵，直接用总风维持运行，若时间不允许，可用辅助压缩机打风维持运行到前方车站后再作处理;(2)故障原因序号2、3、4时升另一端弓维持运行;(3)故障原因序号5时降弓滑行一段距离后再升弓，并报告前方车站。

2.3.4 压力开关故障

故障现象：实际运用过程中，压缩气体在通过受电弓气阀板给受电弓气囊充气时，受电弓气囊中的气压上并接近压力开关的初始值，受电弓开始动作升弓。完成升弓过程中大概需要6—10s左右时间，在这段时间内压力开关气路的气压值会一直维持在这种压力范围;而当压力开关的设定初始值发生细小偏差时，在受电弓的升弓预备过程中，压力开关有可能一直不会给出信号，15s后机车控制系统将给出受电弓故障的信号。

原因分析处理：压力开关故障的根本原因是机车控制系统设定的自动封锁时间为15s过短，而开关的设定值又刚好处于受电弓升弓准备过程的气压临界值上，这样就会造成受电弓工作不稳定的故障现象，解决压力开关故障的处理建议一般有两点：

(1)延长机车系统压力开关阀的自动封锁时间;(2)减小压力开关的设定值。

2.3.5 滑板条磨耗

故障现象：受电弓的滑板异常磨耗，滑板接触线接触的地方出现凹槽。

故障分析：(1)机械磨耗：新建线接触网剖面底部为圆弧形，而且接触线表面有不少比较坚硬的毛刺，这是新开通线路滑板条急剧磨耗的主要原因。经过多次运行后，接触网导线渐趋平整光滑，摩擦系数减小，达到一定的摩擦次数后，机械磨耗量将大大减小并保持在一定的范围内。(2)电气磨耗：新开通线接触导线毛刺多，加上开通前一段时间内由于暴露于空气中，表面污染，当与受电弓滑板初期接触时接触不佳，电火花往往比较大，电气磨耗自然突出。为了使新接触网线尽早磨出平整光滑的接触面同时减少滑板的过速磨耗，可采用铁基滑板。

处理：为保证受电弓碳滑板与接触网之间的良好配合，可以从以下方面着手：

(1)保证正线接触网“之”字布置的均匀;(2)在受电弓处于不同的升弓高度时确保升弓保持力保持不变;(3)受电弓设计是应注意弓头结构设计，需保证其上的碳滑板在磨耗不均匀的情况下都能与接触网接触良好。

3 结语

受电弓作为一种从接触网取得电能的一种受流装置，已经广泛的应用于城轨车辆上面。然而由于受电弓装置经常处于高速和高强度的运营负荷中，也是极其容易出现故障的一个装置。该装置一旦出现问题就必然会导致车辆失去动力造成清客和列车晚点等情况。当然，我们也不需要惧怕问题的出现，问题总比办法多，积极的学习受电弓的结构和控制原理，认真总结学习经验和积极开展这方面的研究和试验工作，逐步积累充实这方面原始数据，为后续实际应用指导奠定基础，也为城轨车辆的受电弓的设计选型提供为理论依据。

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张世友(1985—),男,江西萍乡人,本科,研究方向：城市轨道交通车辆控制方向。