直線電機車輛集電靴升靴故障分析及改進建議

施奇堅

（廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部，510310，廣州∥助理工程師）

廣州地鐵4、5、6號線直線電機車輛采用受電弓和集電靴雙制式受流供電方式，車輛段內(nèi)及出入段線采用DC1 500 V 接觸網(wǎng)供電，正線采用DC1 500 V接觸軌供電。受流裝置分別為受電弓和集電靴。

1 故障現(xiàn)象

L型直線電機車輛參與正線試驗，按照試驗要求，車輛需斷電、降靴，在正線站臺待命。試驗過程中，由于集電靴過濾減壓閥漏氣嚴重，導(dǎo)致列車重新啟動時主風(fēng)缸氣壓降為0，集電靴無法升靴，列車不能正常受流。

由于雙制式受流方式分別應(yīng)用于不同的場合。在設(shè)計時，考慮到列車在庫內(nèi)的計劃性維修或故障性維修時間較長導(dǎo)致主風(fēng)缸氣壓不足，不能滿足升弓最小氣壓要求，因而設(shè)置了腳踏泵升弓方式，該操作在客室內(nèi)即可完成。

對于集電靴，一方面可以通過電磁閥控制升降靴，另一方面，對于在庫內(nèi)無電、無氣狀態(tài)也可采用專用工具機械升降集電靴。前者針對出入庫時，列車狀態(tài)良好，在轉(zhuǎn)換軌處進行升降靴操作，后者針對庫內(nèi)故障處理和功能試驗。兩者均不能在正線氣管壓力不足的情況下完成升靴操作。

2 問題分析

列車回庫后，檢查發(fā)現(xiàn)該車集電靴過濾減壓閥漏氣嚴重。截斷通往集電靴供風(fēng)單元塞門，更換過濾減壓閥后，列車恢復(fù)正常。

目前廣州地鐵4、5號線列車空氣管路保壓能力檢修是對所有用風(fēng)設(shè)備進行氣密性試驗，要求在保壓的5 min內(nèi)，壓力下降≤0.03 MPa。

部分列車的抽查檢測情況如表1所示。

表1 管路泄漏量檢測

抽查檢測顯示在沒有明顯泄漏點情況下，其保壓能力遠高于檢修標(biāo)準(zhǔn)，但不排除今后會出現(xiàn)泄漏量增加的問題。若按照泄漏量≤0.03 MPa／5 min的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)計算，即每小時泄漏量為0.36 MPa，列車只要停車收靴超過3 h，列車管路中的氣壓將會下降為0。

3 升降靴原理分析

集電靴構(gòu)造如圖1所示，集電靴氣缸上部充氣，則集電靴氣缸的活塞下移，帶動回退柄上移（順時針轉(zhuǎn)動）；回退柄上移則集電靴臂軸將逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動集電靴懸臂向上提升，即完成升靴動作。

圖1 集電靴構(gòu)造示意圖

集電靴下部充氣，集電靴氣缸活塞上移，回退柄下移（逆時針轉(zhuǎn)動），臂軸順時針轉(zhuǎn)動，集電靴懸臂下降，即完成降靴動作［1］。

集電靴的升降原理如下：當(dāng)操作司機臺上的升靴開關(guān)時，脈沖電磁閥左端得電，壓縮空氣通過脈沖電磁閥1、2工作口進入集電靴氣缸，集電靴氣缸上部充氣，如圖2所示。

圖2 改造前升降靴控制圖

4 改進建議

4.1 增加車上人工升靴裝置

由于集電靴的升降是依靠氣缸活塞的上下移動來控制的，因此，當(dāng)列車處于無氣或氣壓不足狀態(tài)下時，可通過人工充氣對氣缸進氣管進行充氣，并對排氣管進行排氣，從而驅(qū)動氣缸活塞下移，帶動集電靴升靴。

新設(shè)計氣路管路在進氣管處增加一截斷塞門，并增加一腳踏升靴泵，排風(fēng)口可直接通過脈沖電磁閥后部的消音器排出。

通過將列車司機室兩側(cè)集電靴氣缸進、排氣管路與供風(fēng)單元箱的進、排氣管路連接，匯流至司機室控制臺左下方，在管路端口安裝腳踏泵。當(dāng)列車處于無氣或氣壓不足時，將集電靴升靴開關(guān)打到升靴位置，截斷新增加的截斷塞門（U07），然后通過腳踏泵供風(fēng)對集電靴氣缸進氣管路進行充氣，驅(qū)動活塞下移，最終控制集電靴升起，如圖3所示。

圖3 改造后的升降靴控制圖

現(xiàn)有車輛司機室控制臺左下方安裝的設(shè)備有ER（事件記錄儀）、照明控制繼電器、氣隙傳感器、CCTV（閉路電視）主機、頭燈照明模塊等。若在此處進行改造，需要在此地板處重新開孔，若開孔后密封性得不到保證，勢必會影響這些電氣設(shè)備的正常使用，且此處空間極為有限，難以實施此項改造。同時，車下管路本已布置的比較緊湊，管路布置較為復(fù)雜，若在此處再增加管路進行改造也比較困難。

因此，此項改造理論上分析雖然可行，但現(xiàn)車空間狹小，改造復(fù)雜且難度大，改造質(zhì)量很難保證。

4.2 正線不降靴方案

為避免出現(xiàn)列車救援，可以采取正線停車不降靴的方案，即列車在正線停放一直保持升靴狀態(tài)。詳細分析如下：

（1）正線保持升靴狀態(tài)時，因作業(yè)需要對接觸軌進行的正常通、斷電不會對車輛電氣設(shè)備有任何影響。

（2）4、5、6號線列車有 DBPS（蓄電池失效供電模塊）設(shè)備，不會出現(xiàn)列車蓄電池虧電而無法啟動列車的問題。

（3）如果列車停放在高架線路，遇到雷雨天氣，因線路上有防雷措施，正常情況下，并不會對列車造成影響。為防止極端情況發(fā)生，應(yīng)盡量將列車停放在車站。

5 結(jié)語

綜合以上分析，增加人工升靴裝置方案雖然可行，涉及到對車下管路重新布局，且車上、車下安裝空間有限，實際操作難度較大，因此，在新線車輛設(shè)計時可增加集電靴升靴功能，對既有車輛不建議進行改造。對于現(xiàn)有列車在正線停放，建議列車保持升靴狀態(tài)，簡單可行。

［1］孫放心.廣州地鐵4號線直線電機車輛集電靴系統(tǒng)分析［J］.電力機車與城軌車輛，2009，32（1）：46.