高速列车受电弓故障分析及维修技术研究探讨

高速列车受电弓故障分析及维修技术研究探讨目录0.摘要1.前言2.高速列车受电弓的介绍3.高速列车受电弓原理动作4.高速列车受电弓的故障分析5.高速列车受电弓的检查6.高速列车受电弓的维护保养7.结论0.摘要随着中国经济社会发展，人民不断增长出行需要，高速铁路逐步进入大家视野，高速铁路具有既有现在铁路、又不舒适的快速性，既缩短了空间距离，又减小了时差，让清晨喝胡辣汤、午后在武汉吃热干面，下午到广州品品下午茶。家常便饭，高速列车带来的方利无可质疑，但在高铁运行中有时会出现各种情况，导致火车晚点甚至列车不能运行，最常见的是车顶高压装置故障，车下转向架故障，其中最容易受到外部干扰而发生故障，为了提高这些故障发生的率，为了提高这些故障发生的率。降低到最小限度，当高铁列车运行到一定的里程或时间内，将该动车组的运行维修划分为1级和2级，下面就郑州局目前拥有的高铁列车受到电弓故障及维修技术的讨论。关键词:运用维修,高速列车受电弓故障,维修前言受电弓是电力列车从接触网上摄取电流的重要设备,不过因为受电弓安装在高速列车的车顶没有防护措施的保护,经常性的会遭遇到外物干扰导致受电弓一再发生故障,所以为了保证高速列车正常行驶所以受电弓成了列车检修的重中之重。1.高速列车受电弓的介绍由于高速列车采用了动力分散形式，既有列车所采用的动力集中模式，因此高速列车与普通的既有火车最显著的区别在于，高速列车顶部的受电弓是车头高压系统中的一种，承担了从高压接触网引入火车所需的电流(称为"受流")，并在制动过程中作为反馈线向剩余电流回馈。回到接触网络的任务中。高速列车受电弓和常速列车受电弓的比较，高速火车受电弓主要有以下几点：①分析接触网和其他受控集电弓频率波动的基本特性。高速铁路列车的纵向运行移动速度往往要比既有的高速列车快得多，从而可以使坐在接触网上的整个受感器电弓和整个接触网之间的横向移动速度变得增加更快，从而不会影响接触到整个受感器电弓的正常运行。①.高铁在高铁运行过程中所受空气阻力比常速列车要大得多，而空气的动态能力也是高铁受电弓的重要因素之一。::使用受控供电弓在列车接触网应用中的大量小功率列车受电技术问题高速牵引列车使用牵引弓的功率需要比常速牵引火车大得多，如果其所使用的受电弓需要受控供电肯然地就会严重增大牵引阻力，并且会加大牵引所需要的音响，从而容易引起列车接触网电压波动受到干扰，因而不能过多地选择使用这种受控供电弓，这就使得需要研究解决大量小功率列车接触网需要受控供电的重要技术问题。高速列车的受电弓组成结构基本相同，一般都是由底架、下导杆、上臂、导杆等组成，阻尼器、升弓设备、下臂设置、弓装配、弓头和高速碳滑板等组成的。1.受电弓底架：通过支持绝缘和3个安装座，将受电弓装在车顶。底架设有多个电源铜导线接点及升弓气路，并配有自动降弓快速排气阀，试验阀及自动降弓开关阀。2、阻尼器：安装于底架与下臂之间，使动车组在运行速度发生变化时，受电弓、接触网的压力变化很小。3、升弓设备：升弓装备是受电弓重要动力设备，由气囊蓄气缸和引导盘组成，其中通过钢索将导盘连接到下臂的钢索轨道，进气时膨胀，然后推动导盘朝其前进，导盘与钢索轨道之间拉紧的铁索带动下臂绕轴上转，受电弓推动。排气时蓄气缸的回缩，气囊式储存缸。受电弓以自身重量降弓。4、下臂：为钢管支持受电弓的重量，传递升弓的力量，下臂长度决定受电弓工作高度。其中一端固定于底架，另一端与铰链、上臂连接在一起。它的上面是钢索导轨，通过铁索和升弓设备连接起来，而升弓设备则带动了下臂绕轴的转动。其内部设有空气管道，通过连接管头和软管与碳滑板相连接，作为一种自动降弓设备的气路。5、弓装置：在受到电弓降箭时，防护弓头发生猛烈下落撞击弓架。6、下导杆：分别与上臂端和底架连接，用于在运行过程中调整受电弓的最大升弓高度，以及滑板的运动轨迹。7、上臂：其材料是铝合金框架，用于承载弓头的重量，传递向上的压力，保证了受电弓的工作高度。8、导杆：一端与下臂相连，另一端与弓头支架幅板下方相连，其作用在调整碳滑板的运动高度，使其处于水平状态。9、弓头：弓头装在接触网上直接接触到受电弓框架顶端，聚集了电流。它主要包括滑板座，幅滑板，4个拉伸弹簧，2个横向弹簧和其附属设备。其中，两个滑板座连接着两个幅板，组成了相对较硬的弓头支架。弓头支架悬挂在4根拉簧的正下面，两根横向弹簧位于弓头与上臂之间，滑板位于弓头支架上。这种结构允许滑板移动到机车的运行方向，并能够在不同的方向缓冲各种撞击，从而达到良好的保护滑板目的。10、自动降弓设备：滑板内有气腔，同时还具有压缩空气，如果自动降弓设备磨损到一定程度或断裂，自动降弓设备就会起作用，受电弓则迅速降下。更换后，要重启自动起落式装置。11、绝缘：由绝缘性能好的绝缘材料制成，3个支持绝缘子强迫固定于动车组电弓的顶部，用来安装接力弓。12、pu4绝缘软管：绝缘软管与车顶之间的压缩空气通道相连接，它提供了一种柔性的气动通道。13:软编织导线：对流经移动、转向零部分(并称为"轴承")的电流进行旁路，从而有效地提高了轴承使用的年限，有助于通过电弓时的电流能够自由地流动。CRH系列的动车组采用的受电弓均是技术成熟,性能良好的高速受电弓,能够满足动车组高速运行情况下的良好受流。目前郑州局所属的crh380a.crh380al.crh380b.crh6a等动车组分别使用：crh380a统采用tsg19a型受电弓，crh380a采用dsa380型受电弓，crh6a采用dsa250型受电弓，crh380采用dsa250型受电弓。b采用cx018型受电弓，下面是对这些受电弓的简单介绍。首先是crh380a型动车组tsg19a型受电弓，crh380a型动车组在4.6号上采用了单弓受流，在重连动车组时采用了双弓受流。受电弓结构由底架、阻尼器、上臂、导杆和升弓装置组成，下臂、导杆和弓装置，上臂、导杆和弓头，pu4绝缘软管，碳滑板和升弓气源控制筏等一系列重要组件。然后这就是用于crh380al型电力动车组以及dsa380型机车受电弓上的单臂受力接收器，该单臂受力继电器的接收弓头及其承载动力部分整体采用了优质钛合金，并且其具有独特的整体空气对流动力学和翼片结构设计。该同时受控集电弓主要安装于5.13号电动车，整列高速动车组内部共有四个同时受控集电弓(其中每辆车各自装配两个同时接收受电弓)，正常高速行驶时列车采用两个同时接收受电弓同时驱动接受大电流，另外两个同时接收受电弓作为备用，处于高速下降整流状态。接下来是CRH380B型动车组的CX-018型号的受电弓该型号受电弓结构由受电弓安装架、下臂、上臂、下拉杆、上拉杆、升弓气囊、碳滑板、ADD自动降弓装置、APIM装置、阻尼器等部件构成。2.高速列车受电弓原理动作控制受电弓升起,降下分别由工作人员在司机室操作工作台上面的人机交互屏对受电弓的升起和降下进行控制。下面对受电弓的动作原理介绍一下升弓的整体动作控制原理：一个受力的电弓对于升弓自动运行时的信号控制是通过自动激活一个主供电通风阀门来实现的，当一个受电弓通过电磁阀自动获得一个压缩后的气体后通过自动减压阀向这个气囊一路自动充气，同时在这个受力后电弓上的一个碳纤维滑板内部一路自动充气；此时当这个气囊内部中的一定气压已经达到一定的运动压力时，受力的电弓就可以开始自动升起受电弓，接触器送到供电网络并自动获得一定电流。降弓机的工作机理原则：降弓当一个主供电通风阀内部发生自动失电时，气囊内的大量压缩流动空气超过压力计数值迅速自动降低，压缩空气由一个电磁供风阀口迅速排出，受压的电弓从自身的内部重量迅速下降释放出来。通过控制add自动控制降压电弓工作原理：通过压缩空气将已经受压的电弓通过升弓传动设备和弹簧带在通风管下方的导杆之后进入压缩碳纤维滑板，并通过压缩气腔。在碳滑板异常情况下(例如，异物碰撞)、滑板断裂的空气导致泄漏，当压缩空气的泄漏大于通过add阀充风孔对碳滑板进行充风时，add阀内膜板将打开向大气排风的口，从而使升弓囊中的气体迅速从快速降弓阀中排出，从而使升弓囊内的气体迅速排出，从而实现了add阀的功能。现受电弓自动降弓。则具体情况(crh380b受电弓列)，受电弓升升弓的工作原则：(1)在电磁阀入口处总是通过压缩的空气。(2)通过司机室操作面板上的受电弓提升开关，hmi屏上的升弓指令按钮，发布升弓指令。(3)升弓时，车载计算机发出电信号使电磁阀得到压缩空气，通过压缩空气净化器进入升弓节流阀。(4)升弓节流阀可以使压缩气体迟缓进入降压阀的开口。(5)压缩阀的压缩气直接进入升弓设备的气囊驱动装置，气囊膨胀带动下臂绕轴向上转，受电弓缓慢升高直到接触网的导线与碳滑板相连。(6)同理可知，当司机室发出降弓指示时，车载电脑发出信号，使电磁阀失效，压缩气经降弓节流阀排出大气，驱动气囊返缩，受电弓迅速离开接触线，然后受电弓慢缓降低。受电弓自动降弓的工作原理，碳滑板内有风道，压缩空气通过供风系统进入受电弓驱动设备的碳滑板内。如果碳滑板出现缺陷，就会导致压缩空气泄漏，自动降弓设备add发生作用，此时受电弓升的气囊内的气体从快速降弓阀迅速排出。当碳滑板磨损至限或破裂时，空气压力自动降低。压力下降时，压力打开开关，并向汽车载电计算机发射一个信号。然后，车载电脑会自动断路(dj)，以免受到接触网及电弓烧伤的影响，以免受到接触网。在运行中，当动车组出现降弓故障时，也是由车载电脑发送信号到电磁阀，实现降弓的功能。在升降弓的过程中全程由升弓控制阀板来进行控制的如果升弓控制阀板出现问题受电弓依然是升不起来也没办法在接触网上获取提供动车组运行的电流的。下面我们就简单的介以CRH380B型动车组为例介绍一下升弓控制阀板.升弓控制阀板：(1)安装地点：受电弓控制阀板位于tc02、tc07车二端受电弓之下，位于车内过道顶板之上。(2)功能：受电弓控制阀具有：受电弓升箭命令，受电弓上升箭速度控制，受电弓上升箭速度控制，在额定的静力条件下控制气囊中压力，过滤空气的过渡性，命令受电弓上升箭，提供有关电弓上升的信息。CRH380B动车组受电弓控制阀板分为两部分:1、电路控制单元(ElectronicControlUnit),2、气动控制单元和调节模块(PneumaticControlUnit&RegulationModule)。1、电路控制单元:电路控制单元通过接收受电弓升弓指令、降弓指令、受电弓碳滑板泄露检测指令等,控制受电弓升降操作。(1)升弓指令线210213.05得电,将信号传输至21-A01受电弓电路控制单元(ElectronicControlUnit),使得升弓电磁阀得电,受电弓升弓气囊充风。(2)降弓指令线210302.02得电,将信号传输至21-A01受电弓电路控制单元(ElectronicControlUnit),使得降弓电磁阀得电,快速降弓阀排风,受电弓靠自重降弓。(3)受电弓碳滑板泄露检测指令线210304.01失电,接触器21-K62失电,使受电弓升弓保持回路断开，add阀排风，受电弓依靠自重降弓。2、气动控制单元和调节模块(pneumaticcontrolunit&pneumaticcontrolunit)regulationmodule(1)过滤器：对压缩空气中的杂质进行过滤。(2)升弓电磁阀：通过接收到的电路控制部分信号，实现了电磁阀开关、控制压缩气体的流通和截断。(3)调压阀、精细调压阀：对升弓所需的压缩气体进行调整。(4)压力感应器、压力开关：监测受电弓碳滑板中压缩空气的状态，反馈到电路控制部门。(5)add电磁阀：检测受电弓碳滑板压缩空气泄漏，当压缩空气大于add阀充风孔时，压缩空气可通过add阀out口直接进入大气中。2)电弓的升降气过程：当受电弓控制阀板收到阀线电路控制单位的电信号时，通过控制升弓的电磁阀、速度排风阀开闭，向受电弓的升弓气囊供应压缩空气，或将其中的压缩空气排入大气，从而实现了受电弓升降。降。(1)升弓过程：压缩空气在通过空气滤清器(f)后，到达升弓电磁阀(ve)，再通过调压阀(dm2,dm3)调压，通过节流阀(ds)达到稳定的压力，将升弓所需的压缩空气一直通过受电弓的气囊(bg)，一直通过add阀到达受电弓的头(collectorhea)。d)(2)降弓过程：当升弓电磁阀(ve)关闭时，快速降弓阀(vs)打开时，受电弓气囊内的压缩空气经快速降弓阀(vs)排风口进入大气，受电弓则靠自重落弓。(3)add阀动作：当受电弓碳滑板异常，压缩空气漏量比add阀充风孔大时，压力开关动作(ds2)，升弓信号被断开，并向24t01.11(sks2)反馈，接触器21k62失电，升弓控制回路21k66失电，压缩空气经add阀out。口直接排入大气，受电弓以自重降弓为主。3.高速列车受电弓常见故障由于高铁受电弓安装于动车组顶部，没有任何保护措施，因此裸露于车体外直接接触到高速联网的动态，非常易受外界异物的影响(如飞鸟、废物、不明的物体)或接触网及本车脱配件的击打，造成损坏和变形，进而使受电弓不能升起的动车组不能供电，甚至造成损坏。发生拉断接触网等恶性事件，严重影响高铁的运行和高铁的秩序。除了受外部因素影响外，还有由于受电弓控制的电路，气道故障所致的内部原因，以及由于生产检修时发生的疏漏所致。综上上述高铁受电弓所产生故障大致可分为以下几种：(1)快速阀和add供风阀碰撞(2)接管连头处漏风(3)滑板磨损(4)受电弓部分的损坏(5)途中电弓破坏严重或异物(7)弓头导流翼、翼片受阻(8)弓网拉弧度(9)支持。绝缘器故障，电机故障，等。下面是对这些现象的解释和处理方法。(1)在室外环境下，快速阀及add供风阀撞击车组时，更容易受外部物体的击打及撞击，快速阀及add阀安装于车顶，与其他部分相比，更容易出现裂纹、变形、松动和老化现象，快速阀和add阀在室外环境下检查，应更频繁、更换时间较及。检查时，如果发现外物打出裂纹，造成变形，导致漏风等情况，应及时更换，并做好检漏工作，如发现存在生锈卡死配件或部分松动情况，应立即进行更换，并做好清洗保养的工作。(2)连接管接头漏风：快速阀和add阀之间的联接主要依赖于连接处o型环橡胶圈，而连接管接头的漏风故障则是o型环橡胶圈漏风所致，现这一故障主要原因有以下三个：第一，o环橡胶圈的老化；第二，由于连接螺母的扭矩较小，不超过3n，在碳滑条和pu4管连接处常安装时，扭力过大；第三，碳滑板的接头被盖得太松了。连接管接头出现漏风情况时，有可能为配件损坏，也有可能为连接不巩固，在修复过程中，应对管道系统进行仔细的检查，做好漏水试验，更换漏水件，保证汽车管道连接无泄漏处。(3)磨耗滑板：过快的磨耗是电气化段运行初期常见的滑板条磨耗。导致滑板磨耗过快的根本原因是：新建接触网的剖面底为圆弧状，而接触线的表面也有不少较硬的毛刺，这是新线路上滑板条急速磨耗最大的主要原因之一。经过几次运行，接触导线逐渐平整光滑，磨擦系数降低，达到一定磨损次数后，机械的磨损量将会大大降低，并保持在某种范围内。②电气磨损：新开通的接触导线有较多毛刺，加之新开通的一段时间由于暴露在空气中，表面污染，当接触到电弓滑板的初期时，接触良好时，电火花较大，自然磨损也较大。从已知数据中可以看出，电气化通车初期接触网对滑板条的磨损非常快，使得来回车辆必须换滑板，以解决磨损过大的问题，因此必须备足一定量的滑板，并设置专人更换。为了尽早使新的接触线磨出光滑、平整和光滑的触面，同时可以减少过速的滑板磨损。由于铁基滑板的耐磨性好，可以显著减少换滑的数目，当接触网上摩擦已趋于平面，滑板百公里的磨损已趋于相对稳定，在换一块基体更软的滑板时，换一块基体更软的滑板。(4)偏磨滑板：偏磨也会影响到滑板的使用年龄。动车刮弓故障既有磨损滑板速度过快的原因，也有磨损滑板的偏磨，不能与接触网正常进行交叉，使滑板形成沟卡滞的接触线，从而形成刮弓。根据理论上的计算和实际经验，当受电弓偏磨时，可将接收器提至滑板到下臂杆轴中心的1.5mm高度，通过调节平衡器使吊杆变成垂直，滑板托架变成水平，以保证接收器滑板的工作时间是最佳状态。(5)电弓部分损坏：在高速行驶时，受电弓复杂，工作条件恶劣，加之工作环境恶劣，使受电弓的部分容易出现各种问题，如不及时处理就会造成隐病。部件受损主要集中于饺链、三角板、底架，上框，拐臂等部分。这就要求库内检查受电弓时，对上述部件进行加场检查，对不符合技术要求的部件及时处理，不将隐患带入线路。(6)在途中，受电弓损坏严重或挂带异物：在高速行驶中，由于受电弓暴露在外面，受电弓可能会在途中遭遇障碍，导致受电弓损坏严重或挂带异物。此时应立即停止行驶，通知机械师，停车后，机械师即刻下车确定受电弓状态和受电弓损坏程度，处理破损的受电弓，处理好捆绑后恢复行驶，进检修库更换损坏零部分。(7)弓头导流翼、翼片遭阻弓头引擎翼板，片的功能是充分利用火车高铁时的空气阻力，将空气阻力转化为弓与碳滑条的垂直升力或垂直降力，从而在运行过程中自动调节碳滑条和接触网的压力。弓头引流翼、翼片在长时间内受到巨大阻力，翼片、翼片等也会受到一定的危害，翼板断裂导致变形或失去。除了上述检查外，在检查受电弓后，还应注意弓头部的导流翼、翼板有否断裂、变形或失去现象，发现后应立即进行处理或更换，以确保受电弓能正常使用。(8)在弓网拉弧网之间，要求一直有一定的接触压力，以保持动车受流情况良好，当接触压力太小甚至零时，受电弓滑板就会脱离接触网，从而发生脱线。虽然中转小离线并不会影响动车行驶，但离线时产生火花或电弧，会增加接触线和受电弓滑板之间的电磨，缩短了其使用寿命。大离线对动车运行和安全都有很大的危害，甚至会威胁到动车运行。因此，无论从延长触线和接触电弓滑板的寿命的角度，还是从车辆运行的角度来考虑，都要尽可能地避免触线。对于离线问题，从受电弓自身来说主要是以下几个方面解决：适当地提高接触到电弓的滑板和导线之间的压力。接触压力与线路状态的机动车行驶速度、路线状态的机动车行驶速度等有关，现受电弓接触压力由原电气化线路及动车速度实验得出。(9)绝缘子车组支撑的绝缘子，是目前牵引电路中最弱的一个环节，如果绝缘子出现问题，往往会造成巨大损失。绝缘子的常见故障是破裂闪络，导致电网直接接地，动车组顶绝缘子的接地故障是直接导致动车组的故障。如果接地时发生烧断接触网，则对运输造成更大的影响。绝缘子的发生与季节的天气有很大关系，从11月到次年3月的发生量远大于其他月份的发生量。由于绝缘子表面的污秽物在雾气中容易形成电桥，使实际