地铁列车气动受电弓安全性控制措施

仇中正

摘要：地铁列车、城市轨道交通现已广泛运用气动受电弓进行列车行驶的电路支持，不仅是地铁列车结构的必要设施结构，还能有效保证地铁列车上各种电气设备的运行以及电路的支持。所以，地铁列车的气动受电弓的安全性日益重要，做好气动受电弓安全性的保障能有效提升地铁列车等轨道交通的运输安全性。

关键词：地铁列车;气动受电弓;出现故障;优化方案

引言

气动受电弓是地铁列车、城市轨道交通一切电气设备的电力来源，通过气动受电弓与高压电供电系统连接进行地铁列车供电，为了地铁列车行驶的安全性考虑，相关监管、检测部门务必对气动受电弓使用工况、可能出现的故障进行合理并全面的分析与优化，做出完善的解决预案，降低地铁列车因气动受电弓故障带来的行驶危险性，提高城市轨道交通的运输稳定性。

一、常见的受电弓结构

（一）单臂式受电弓。顾名思义单臂式受电弓即为只有一条集电弓的高压电接电系统，呈“之”字形，它拥有较低的电磁噪音，而且结构较为简单，故障率较低且不会在出现故障时影响整车其他供电系统，现今大部分轨道交通、高速铁路动车都已应用单臂式受电弓供电。如图1所示，是最為普遍的单臂式受电弓构造。

（二）双臂式受电弓。双臂式受电弓是我国最早、最传统的集电弓，其双臂组成的造型犹如一个“菱形”，如图2所示。但由于其技术水平较为落后，结构复杂且故障率较高，导致后期维修保养费用过高，许多铁路公司轨道交通车辆都已更换至单臂式受电弓。

（三）垂直式受电弓。除此之外还有一种垂直的呈“T”字形的集电弓系统，它的初始设计意图旨在降低列车高速行驶下的风阻，减少传导到车厢内的风噪与电磁噪音，但是由于其经济效益不高现已很少出现在轨道交通车辆上。

二、受电弓的基本组成与运行流程

（一）受电弓气动操控系统。每列拥有气动受电弓的轨道交通车辆都有空压机，在开车前驾驶员会开启空压机进行加压，当气压达到气动系统的额定工作气压时，进行升弓操作，高压气体随即穿过受电弓系统电磁阀门进入空气弹簧中，弹簧与臂杆经过一系列物理转化将集电弓升高，平衡杆会在此时介入保持集电弓在设定的工作高度内保持水平，平稳地与电网相接，减少高压电对集电弓以及电网的损害。在收车进行降弓时，气动系统会释放出空气弹簧中的高压气体，由于重力的原因集电弓和臂杆会进行下降，此时平衡杆和底部的阻尼器会同时工作，确保集电弓安全落到车顶，防止冲击造成机械设备老化、损坏[1]。

（二）车辆电路供电系统及其运行流程。轨道交通车辆受电弓系统升起与电网接触进行工作，集电弓从电网获得电流，并传输到车辆的电路系统中，为车辆动力系统以及所有电气系统进行供电。集电弓接触后输入电流后，经过集电弓上的碳滑板依次通过受电弓系统的上下臂杆，最后通入受电弓底部的电流板再经由车厢顶部线路接入车厢内电路系统。

（三）受电弓系统故障保护措施。在列车行进过程与受电弓系统正常运转时，受电弓是长时间呈升起状态，但当故障发生时可能会导致受电弓系统元件损坏，影响电路系统接电，还有可能导致高压电外泄引发明火，此时受电弓的故障保护措施就十分重要。现在的受电弓系统都配备自动降弓保护措施，一旦系统监测到受电弓出现故障，受电弓可以在此系统的操作下自动降下，保护受电弓系统，避免高压电外泄或是持续接触故障受电弓系统造成更大的安全事故。

三、故障原因分析及优化方案

（一）地铁受电弓系统故障原因分析。由于有些线路行驶速度快，距离跨度较大，工作时间较长，出车前的检测、养护不到位，容易造成行车过程中受电弓系统顶部与电网接触的集电弓温度异常，可能在影响供电效应的同时，使高压线网及受电弓系统温度急剧升高，导致集电弓线路高温熔断，进一步可能会使集电弓高压电持续外泄致使气动系统损坏，集电弓与高压电网间的接触距离逐渐变大，高压电弧的放电高温可能会造成更多不可控的后果。

（二）地铁受电弓系统安全性优化措施。为了避免受电弓系统正常运转下故障的出现，每辆列车出车前的检测以及调试必须做到万无一失。气动系统通风管的压力监测数据是否正常，空气压缩机以及备用空气压缩机是否能正常工作，故障自动降弓保护措施是否正常运作，这三项工作如有疏忽，都有可能导致受电弓系统升弓进入工作状态后通风管漏气，气动系统气压不足的情况下又无法及时启动空压机进行补气，受电弓出现空隙引发故障后也无法自动降下实行保护措施，造成极大的安全隐患[2]。

对于此类故障的出现，铁路系统及其相关部门应当设计一套更能体现适应性的气动系统故障保护装置。可以利用最新型的轨道交通车辆受电弓故障快降缓冲装置，它不仅结构相对简单，不需要过多的电路系统支持，实现手癌女工故障快降气动缓冲的同时还能减少受电弓系统掉落使车厢顶部受损。它由简单的气室、气缸、以及换向弹簧构成，气缸与装有限流气嘴的气室连接，另一头与换向弹簧连接，气缸内的换向活塞与进气与排气通风管相连，另一头与升弓气动通风系统连接，以实现轨道交通受电弓系统故障快降缓冲器的作用。

四、结束语

综上所述，轨道交通车辆以及地铁列车的受电弓安全性控制，必须做好出车前高压受电弓系统的状况检查以及车辆主空压机、备用空压机的工作情况，并跟进配备依据铁路行驶线路、实际工况、环境温度等条件相对适应性强的故障保护性措施，提升地铁形式的稳定性。对于没有配备气动系统故障自动降弓系统的地铁列车，前期研发与调试中可以引用新型受电弓故障快降气动缓冲装置，或是原装受电弓保护装置，以降低地铁列车、轨道交通车辆的运行故障率，有效提升轨道交通运行的安全。

参考文献：

[1]严凡，王景宏.地铁列车受电弓控制改造[J].企业技术开发，2019（6）.

[2]刘良富.地铁列车受电弓的应用与故障探析[J].建筑工程技术与设计，2017，000（010）：2642-2642.

（作者单位：苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司）