地铁列车气动受电弓安全性控制措施探究

陈前

摘 要：受电弓系统作为地铁列车的重要系统，直接涉及到车辆的运行性能和安全，影响乘客的乘坐舒适度。为此，本文主要就地铁列车气动受电弓安全性，进行了具体的分析，以供大家交流探讨。

关键词：地铁列车；气动受电弓；安全性

引 言：受电弓作为地铁列车高压供电系统的重要组成部分，负责通过接触网取电给车辆牵引系统和辅助系统供电。因此，需对受电弓相关的故障进行分析，提出相应的解决措施，避免此类故障的发生，保证车辆静态调试期间的高压供电安全。

1 受电弓类型

受电弓系统作为城轨车辆的重要系统，是城轨车辆的受流装置，从高压接触网上获得电流，为车辆牵引逆变器和高压设备提供动力来源。

受电弓主要分为四大类：双臂式，单臂式，垂直式和石津式。

1.1 双臂式

双臂式受电弓乃最传统的受电弓，亦可称"菱"形受电弓，因其形状为菱形。但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓；亦有部分铁路车辆从原有的双臂式受电弓，改造为单臂式受电弓。

1.2 单臂式

除了双臂式，其后亦有单臂式的受电弓，亦可称为"之"（Z）（ㄑ）字形的受电弓。此款受电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低，故障时也较不易扯断电车线，为较普遍的受电弓类型。而依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同，在受电弓的设计上会有些许差异。

1.3 垂直式

除了上述两款受电弓，还有某些受电弓是垂直式设计，亦可称成"T"字形（又叫作翼形）受电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以此款受电弓主要用于高速铁路车辆。但是由于成本较高，垂直式受电弓已经没有使用（日本新干线500系改造时由垂直式受电弓改为单臂式受电弓）。

1.4 石津式：日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙辅1951年发明，又称为"冈电式"、"冈轨式。

2 受电弓升降弓原理分析探讨

以某线路列车为例，改线路列车设有两个受电弓，两个受电弓分别安装在MP车车顶，图1为受电弓气路原理图。

在升弓时，需满足如下条件：（1）受电弓刀开关打在受电弓位，受电弓允许继电器PANEBR得电；（2）无车间电源接入，车间电源接入状态继电器WSPISR失电；（3）无降弓指令，降弓继电器LPTR失电。当上述条件满足后，将司机台受电弓控制开关置于升双弓位，升前弓列车线、升后弓列车得电，升弓电磁阀PANMV得电。压缩空气经升弓电磁阀、节流阀1、2后进入气缸，压缩气缸内的气缸复位弹簧，受电弓升弓弹簧的拉力得到释放，受电弓升起。

在降弓时，司机室受电弓控制开关置于降双弓位，降前弓列车线、降后弓列车线得电，降弓继电器LPTR得电，，升弓继电器RPTR失电，升弓电磁阀PANMV延时1S失电将气缸内的压缩空气排掉，气缸在复位弹簧的作用下复位，受电弓降下。

3 故障发生经过、原因分析及整改措施研究

3.1 故障發生经过

静调厂房5道接触网高压供电，列车升起双弓高压供电，15分钟后MP1车受电弓处接触网断裂，断裂的接触网垂落在MP1车空调机组上放电，牵引变电所内高压供电跳闸。

3.2 故障原因分析

在事故发生后去现场查看，从接触网的断面判断接触网是由于高温导致熔断，空调机组上表面有明显烧糊痕迹，是由于接触网断裂垂落至空调机组上放电导致。进入车内发现有明显的空气泄漏声音，主风管压力表显示约2.8bar，且主空压机空开CMCCB处于断开位置。

在进行升双弓操作时，双弓均升起，证明升弓管路压力应大于升弓最低工作压力2.75bar。在车辆双弓升起后，主风管有漏气情况，操作人员将主空压机断路器断开导致两个主空压机没有启动，使得升弓管路压力接近最低升弓压力，受电弓缓慢下降，受电弓滑板与接触网间出现间隙，电弧放电高温将接触网熔断。

3.3 整改及后续预防措施

通过上述分析可以看出，在车辆在高压供电静态调试期间，在车辆升弓前操作人员没有关注主风管压力，在升弓后主风管漏气的情况下又没有及时启动主空压机和辅助空压机导致故障的发生，同时车辆在设计时没有自动降弓保护装置（ADD），在出现严重漏气时，受电弓不会自动快速降下，因此在调试期间存在一定的安全隐患。

针对该故障原因，设计了一套调试用气动受电弓保护工装，原理图见图2，该保护工装的原理是通过压力传感器来检测升弓管路的压力，当升弓管路中的压力高于升弓最低工作压力时，压力开关高压触点闭合，继电器KM闭合，升弓列车线（PANEBR触点前端）中串入的KM触点闭合，受电弓升起或保持升起状态。

当升弓管路中的压力低于升弓最低工作压力时，压力开关低压触点闭合，控制继电器KM失电，使串入升弓列车线（PANEBR触点前端）的KM触点断开，受电弓延时1S后自动快速降弓，同时接通漏电保护器的采样电阻R（漏电保护器输入、输出差值大于30mA跳闸），漏电保护器动作，报警蜂鸣器响起，必须排除升弓管路低压故障后才能复位漏电保护器，再次升弓。

4 结束语

总之，从安全性考虑，气动受电弓应有自动降弓装置（ADD），如果没有设计ADD，在调试期间如果出现特殊情况，存在一定的安全隐患。针对在设计时没有自动降弓装置的车辆，在调试时使用气动受电弓保护工装可以避免类似故障的发生，而且实际上，在应用该工装后也没有类似故障发生。

参考文献：

[1]陶余莹.基于逆向工程技术的产品外观设计[J].科技信息，2012（20）.

[2]陈珍宝.高速受电弓导流板研究与改进[J].电力机车与城轨车辆，2013（1）.

[3]徐安.城市轨道交通电力牵引[M].北京：中国铁道出版社，2000.