现代有轨电车受电弓检测工装设计的研究

张陆

【摘 要】受电弓是现代有轨电车车辆系统中重要的组成部件之一，它是为车辆牵引逆变器、蓄电池、辅助系统供电的设备，其功能是否正常对有轨电车正常运行起到关键的作用。受电弓采用的形式可分为电弓和气弓，下面本文将对采用气弓的有轨电车在维修保养中的检测与维护展开探讨与研究。

【关键词】现代有轨电车;车辆;受电弓;气弓;检测

受电弓是有轨电车从接触网取得电能的电气设备，它是为有轨电车车辆的蓄电池充电、牵引逆变器及车辆辅助系统供电的重要设备。能否保证受电弓升降弓功能的正常，是车辆能否正常完成运营任务的主要因素之一。采取了气弓形式的受电弓，升降弓模式可分为手动升降弓和自动升降弓。南京现代有轨电车均采用气弓，受电弓在执行升降过程中的升弓高度、升弓压力、升降弓时间、保压能力、位置检测都是受电弓的重要参数和重要标准，其受电弓能否正常工作关键是上述参数是否控制在标准范围内。目前，在国内轨道交通行业中，对采用气弓的受电弓在维护及故障处理过程中的检测使用的还是较为传统的检测设备和方法，如：对升降弓时间的检测中，采取观察受电弓弓头开始动作的时间，使用秒表进行计算（标准3.5±1s）;对升弓高度检测与调节中使用常规工具进行测量;对压力的检测中，使用弹簧拉力计进行检测，其拉力计很难确定可靠的固定位置。以上这些传统检测方法测量出的数据误差较大，且数据对研究分析不能提供较为可靠的依据，对受电弓的正常使用、维护检测、故障处理、数据分析等都将造成影响。综上所述，设计并使用一台为先进的综合性设备，使现代有轨电车受电弓能够得到准确、快速、可靠的检测就显得尤其重要。本文将对现代有轨电车受电弓检测工装设计方面做出以下研究与探讨。

一 受电弓介绍

采取气弓形式的受电弓系统一般由压缩机单元、气控单元、储气风缸、受电弓弓体、管路、电路六个部分组成。压缩机单元是通过对空气进行除尘、除液、除起雾处理后，为气动受电弓提供干燥且无尘的气源装置;气控单元是对压缩机提供的空气进行监测、控制的装置，主要功能是压力的控制与调节。储气风缸是储气装置，主要功能是提供足够的压缩空气用于升弓;受电弓弓体是受电弓系统中的执行单元，通过管路和电路的控制完成升降弓功能。

二 研究目的及意义

受電弓检测工装能够提高受电弓维护检测数据的可靠性，减少受电弓维护和故障处理时间，对受电弓故障能够做到很好的预防效果，对提高受电弓的稳定将起到显著作用。检测工装对加强车辆维保作业中对受电弓的维护具有以下意义：

（1）工装安装简单，快速，车辆在任何一个高平台站即可完成检测与调试作业，生产中不需考虑接触网断送电作业，减少了安全风险;

（2）在维护车辆作业中，有利于各项重要参数的合理检测，做好故障前提前预防，是一种可靠的预防措施，对降低受电弓故障起着重要的作用;

（3）该工装可以实现对受电弓检测与调试数据的准确统计分析工作，对比找出其规律性，对提高受电弓工作的可靠性有着重要意义;

（4）当受电弓发生故障时，能够提高故障的处理效率，减少故障处理时间;

三 研究设计方向

气动受电弓检测工装在安装方面，应做到一工装可用于多车辆。应以车辆现有结构为安装接口，不对车体结构做出改动。检测工装应集受电弓升弓压力检测、时间检测、升弓高度检测、位置检测为一体，在受电弓执行一次升降弓过程中，可以准确的对压力、时间、高度、位置等重要技术参数做出测量，有效减少测试时间，提高检测数据精度。工装各机构应尽可能考虑为可调试设计，以满足多种结构气动受电弓的检测与调试。设计中考虑工装具有足够的强度与合理的结构的同时，应尽量做到轻量化。

工装三维模拟图

根据上述研究设计方向，受电弓检测工装可设计由安装固定机构、高度调节及测量机构、压力测量机构、时间测量机构、受电弓位置监测装置五个部分组成，且机械机构尽可能设计为折叠或收放式，便于使用、运输及存放，各个部分的设计思路如下：

（1）安装固定机构：受电弓均安装在车顶焊接框架结构上，而组成焊接框架的零件多为矩形结构（截面形状），故工装安装接口可尽量设计为矩形接口，且为满足不同尺寸的结构，工装安装机构设计为可调节式或可拆卸更换式。

（2）高度调节及测量机构：不同车型所使用的受电弓型号不同，受电弓升弓高度也可能不同;同种型号产品的受电弓因为制造、装配公差，受电弓状态有差异，受电弓落弓高度和升弓高度也会存在差异，故工装在高度测量设计方面，应设计为可调节式，一方面满足不同状态受电弓的高度准确定位、测量，另一方面可在检测调节中对正线供电系统接触网的导高尺寸作出辅助分析。高度测量机构与受电弓碳滑板接触的机构应设计为与供电接触网结构相同，以减小实际使用的差异。

（3）压力测试机构：选用精度较高的电子压力测试器，并带有数据记录功能，在工装结构中设计合理的压力测试器的安装位置。测试器与受电弓的连接装置可设计为刚性连接，以增加对受电弓升弓压力检测的精确度。

（4）时间测量机构：选用精度较高的电子时间测试器进行升降弓时间计算，并带有数据记录功能，并在工装结构中设计合理的时间测试器的安装位置。在设计中，对升弓/降弓时间的计算，一路将测试器与气控单元中的升弓电磁阀/降弓电磁阀进行信号连接，作为升弓/降弓开始时间，另一路将测试器与升弓到位传感器/降弓到位传感器连接，作为升弓/降弓到位停止时间。

受电弓位置检测装置：工装设计中，可考虑受电弓在检测调节过程中的两种重要状态，一是落弓到位状态，二是升弓到位状态;升弓/降弓到位状态的监测采用在工装中设计增加传感器，升弓到位传感器应设计在高度测量机构中，落弓到位传感器可设计安装位置，也可在原受电弓系统中的传感器接入信号电缆，进行信号检测。

（作者单位：南京新城现代有轨电车有限公司）