地铁车辆受电弓碳滑板磨耗的分析研究

丁华 刘洋

摘 要：重庆地铁运营线路采用架空式接触网，车辆的受流装置均采用单臂双碳滑板受电弓，但不同运营线路的碳滑板磨耗速率呈现出明显差异，为探索不同运营线路碳滑板磨耗速率差异的原因、制定改进措施、降低车辆运用成本，选取滑板磨耗速率差异较大的重庆地铁一号线和环线车辆进行分析、研究具有较长远的意义。

关键词：地铁车辆;受电弓碳滑板磨耗;弓网关系

1 重庆地铁一号线和环线基本情况

重庆地铁一号线是重庆市建成通车的首条地铁线路，线路全长约44公里，采用B型车辆，列车最高速度100 km/h，采用单臂双滑板受电弓;重庆地铁环线是重庆轨道交通线网中的骨干线路，全长约51 km，采用As型车辆，列车最高速度100 km/h，采用单臂双滑板受电弓。

2 碳滑板磨耗总体趋势概况

对比近年重庆地铁一号线和环线碳滑板的磨耗数据，情况如下：

环线滑板平均磨耗速率、平均使用公里数两项指标明显优于一号线。根据《GB/T38955-2020 城市轨道交通车辆用炭滑板》碳滑板磨耗比小于1.5 mm/万km的要求，一号线未达标准要求，环线满足要求。

3 磨耗因素调查分析

为调查导致重庆地铁一号线和环线滑板磨耗差异的主要原因，现从弓网接触压力、弓头跟随性、接触网的拉出值、滑板硬度、接触网线表面的平滑度等影响受电弓碳滑板磨耗的因素进行研究分析：

3.1 弓网接触压力

弓网接触压力值是根据滑块的材料、导电性以及车辆速度等综合因素设定。接触压力过高，接触网与碳滑板的磨耗都会加剧，导致寿命缩短，维护成本增加。接触压力过低，受电弓碳滑板的载流性能降低，电气磨损加剧。环线受电弓按照120±10 N进行调整，压力设定略高于一号线的受电弓压力110±10 N。

为探索接触压力对磨耗速率的影响程度，特在一号线进行了受电弓壓力对比试验，情况如下：

从试验结果得知，设定值120 N的磨耗情况稍优于设定值100 N，但差异并不明显，因此静态压力的大小并不是导致该两条线路磨耗差异的主要因素。

3.2 弓头的跟随性

弓头的跟随性取决于弓头的结构设计、工艺以及材料的轻量化，跟随性优良的弓头对减少偏磨、降低磨耗、提高导流性能等具有明显的效果。

统计发现一号线滑板更换原因均为碳滑板磨耗到限值更换，异常情况更换情况较少;环线存在较多因偏磨更换的情况。根据偏磨情况，可以判断环线受电弓弓头的跟随性能较一号线较差，但总体磨耗情况却优于一号线，因此弓头的跟随性能对两线路磨耗速率差异的影响较小。

3.3 碳滑板硬度和材质

碳滑板硬度很大程度上决定了其磨损速度，一号线滑板硬度为119.7 HRC，环线滑板硬度为115 HRC，《GB/T38955-2020 城市轨道交通车辆用炭滑板》要求碳滑板洛氏硬度<120，两线路均满足指标要求。一号线滑板硬度稍高于环线，但较为接近，且两线路均为浸金属材料碳滑板，材质和硬度都相当，因此滑板的材质和硬度不是导致两条线路磨耗差异的诱因。

3.4 接触网的拉出值

接触网良好的拉出值是安全运行的保障，又对碳滑板的磨耗寿命起着关键的作用。通过对比一号线及环线滑板的磨耗痕迹（如下图），发现一号线滑板磨耗形状为V型磨耗轨迹，而环线滑板为凹槽型磨耗轨迹，说明两线路接触网拉出值存在差异。

经计算，凹槽型磨耗轨迹的磨耗截面积约为：520 mm×14 mm=7 280 mm²，V型的磨耗轨迹的截面积为：1/2×400 mm×14 mm=2 800 mm²。环线凹槽型磨耗截面积是一号线V型磨耗截面积的2.6倍，说明两线路拉出值的差异对滑板磨耗的影响较大。

4 结论及措施

通过对比分析可知：

（1）环线弓网接触压力稍高于一号线，将一号线静态接触压力提高至120 N，磨耗情况稍有改善，但改善效果不明显，说明静态压力的差异不是两线路滑板磨耗差异的诱因。

（2）环线滑板多有偏磨情况，说明环线受电弓弓头的跟随性能较一号线较差，降低了其滑板的使用寿命，环线滑板的使用寿命可进一步提高。

（3）一号线滑板为V型的磨耗轨迹，而环线为凹槽型磨耗轨迹，两条线路磨耗轨迹存在明显差异，说明一号线与环线接触网拉出值存在差异，且对该两条线磨耗差异影响较大，是诱发两线路滑板磨耗差异的主要因素。

5 结束语

综上，经过弓网接触压力、弓头跟随性、接触网拉出值、碳滑板材质和硬度的比较，发现影响两线路滑板磨耗差异的主要因素为接触网拉出值的不同，进一步需结合两线路接触网拉出值的分布情况进行针对性的对比、分析与调整。

参考文献：

[1]国家铁路局.TB/T 1842.2-2016受电弓滑板 第2部分：碳基复合材料滑板[S].北京：中国铁道出版社，2017.

[2]朱伟鹏.深圳地铁11号线受电弓碳滑板磨耗率研究[J].铁道机车车辆，2018，38（4）：121-126.