洛阳地铁碳滑板磨耗分析及解决措施

杨陪龙,李浩楠

(洛阳市轨道交通集团有限责任公司,河南 洛阳 471023)

洛阳地铁2022年开展受电弓检查1 067次,制定并实施电客车碳滑板磨耗防范措施后,1号线碳滑板磨耗万公里均值2.07 mm,2号线碳滑板磨耗万公里均值5.07 mm,整体磨耗数据较好。

1 数据统计分析

洛阳地铁于2021年3月份开始运营,截至目前共开展受电弓检查1 350余列次,分析受电弓碳滑板数据,具体表现如下。

1.1 碳滑板磨耗数据分析

(1)1号线自2021年3月份正式运营以来,共开展碳滑板检查902列次,碳滑板万公里磨耗量均值为3.33 mm,具体数据如图1所示。

图1 1号线碳滑板万公里磨耗量曲线图

从数据统计结果看,1号线碳滑板磨耗量偏大问题集中在11月份至次年3月份,均值7.28 mm;3月底至11月初碳滑板属于正常磨耗,均值1.22 mm(符合维保手册的标准≤2 mm/万km)。

(2)2号线2021年9月1日开始试运行后,自2021年11月以来,共开展碳滑板检查544列次,碳滑板万公里磨耗量均值为5.83 mm,具体数据如图2所示。

图2 2号线碳滑板万公里磨耗量曲线图

从数据统计结果看,2号线电客车受电弓碳滑板磨耗量偏大的问题集中在11月份至次年3月份,均值11.71 mm;3月底至11月初碳滑板属于正常磨耗,均值0.51 mm(符合维保手册的标准≤2 mm/万km)。

1.2 环境因素分析

根据业内经验,冬季地铁弓网关系可能存在异常或者不良状态。根据洛阳气象局发布的气候变化曲线图可知,洛阳在每年的11月底到次年3月初的气候表现为每日平均高温小于11℃,低温小于5℃,湿度趋于0%,与电客车碳滑板磨耗偏大时间段相对应。地铁弓网接触摩擦状态对隧道内环境的温湿度变化较为敏感。洛阳冬季天气干燥,湿度明显降低,每年3月底至11月初,随着天气回暖、湿度增大,碳滑板磨耗量也回到正常范围。

2 原因分析

弓网间的磨耗按摩擦力定义分为机械磨耗和电气磨耗两种。机械磨耗指受电弓碳滑板在滑动取流过程中与接触线相互摩擦产生的磨耗,通常认为是正常磨耗[1-2]。电气磨耗是指受电弓碳滑板与接触线(二者材质不同、表面的粗糙程度不同)存在间隙,取流时产生电火花(或电弧)并伴随热量释放,烧蚀碳滑板与接触线表面,局部高温可能引起二者物理特性变化等一系列复杂的物理反应造成的磨耗,通常认为是非正常磨耗,应尽量避免[3-4]。

3 防范措施

依据碳滑板磨耗数据及其他城市地铁的运营经验,制定碳滑板作业技术规范,编制作业工艺卡,优化更换标准及检修周期,制定碳滑板表面打磨标准,结合隧道内的温湿度数据及碳滑板的磨耗量,及时调整防范措施。

3.1 筹备专项作业,掌握磨耗趋势

为及时掌握碳滑板磨耗趋势,规划每年9月份1、2号线各选取一列车进行专项跟进,受电弓由双周检改为单周检。

3.2 结合磨耗等级,制定更换标准

为确保上线电客车的安全运营,实现备件合理化应用,划分碳滑板磨耗余量预警等级,并依据磨耗情况及生产作业有针对性开展受电弓专项检查及碳滑板更换。结合弓网检测棚成像状态,监测碳滑板磨耗剩余量。具体更换标准如表1所示。

表1 碳滑板磨耗更换等级标准

3.3 规范检修标准,制定打磨工艺

当碳滑板出现偏磨时,弓网之间摩擦角度改变,容易导致碳滑板掉块、接触线表面粗糙程度增加、磨耗量增大。增加受电弓碳滑板接触表面及侧边倒角打磨工作,倒角角度为45°,宽度为2 mm,新更换的碳滑板需进行接触面打磨。

3.4 测量关键数据,调整弓网压力

制定受电弓碳滑板检修标准化工艺,规范测量滑板厚度、滑板与端角间隙、降弓位置传感器、接触压力、升降弓时间等关键数据,根据实际情况及时调整弓网接触压力。

3.5 健全质量检查,完善数据记录

(1)要求责任工班严格执行受电弓各级检修规程,确保检修质量;由经验丰富、技术过硬的受电弓检查人员把控质量;每周抽检两列电客车受电弓检查结果,并进行验收确认。

(2)建立数据统计台账,检查数据当日录入,阶段性跟踪计算碳滑板磨耗率,形成图表。

3.6 相互配合,探寻弓网磨耗原因

积极与维修工程部对接,加强磨耗数据交流,发现问题及时处理,确保运营稳定。

(1)与接触网专业共同分析碳滑板磨耗位置数据,找寻磨耗规律,以便及时调整弓网相关匹配数据;

(2)掌握隧道内温湿度变化情况,研究弓网关系随温湿度变化的趋势,结合外界环境对碳滑板磨耗量的影响探寻解决方案。

4 防范效果对比

1号线2022年度碳滑板万公里平均磨耗2.24 mm,较2021年度下降53.6%;碳滑板磨耗偏大期间万公里平均磨耗2.68 mm,较2021年度下降72.7%。

2号线2022年度碳滑板万公里平均磨耗5.06 mm,较2021年度下降59.3%;碳滑板磨耗偏大期间万公里平均磨耗0.41 mm,较2021年度下降97.4%。

制定并实施碳滑板磨耗偏大防范措施取得较好效果,平均磨耗大幅降低。

5 总结与展望

2022年碳滑板磨耗量均值较2021年显著降低,1、2号线均在11月至次年3月出现碳滑板磨耗量偏大现象,随着天气回暖,磨耗量显著降低,低于维保手册要求,在正常区间内。为更好降低碳滑板磨耗,从提升检修工艺和改善隧道内环境两个角度出发:

(1)持续做好受电弓碳滑板检查数据统计、分析,结合历史磨耗量预测碳滑板磨耗偏大时间,及时调整磨耗预警等级。同时积极与接触网专业对接,共享数据、共同探寻弓网关系解决方案。

(2)在隧道内加装环境温湿度传感器。实时掌握隧道温湿度变化情况,及时调整预防措施。

(3)环境湿度是影响碳滑板磨耗的重要因素,增加喷淋装置使隧道内处于相对湿度60%以上恒湿状态,降低空气干燥对碳滑板磨耗的影响。