現(xiàn)代有軌電車受電弓檢測工裝設(shè)計(jì)的研究

張陸

【摘 要】受電弓是現(xiàn)代有軌電車車輛系統(tǒng)中重要的組成部件之一，它是為車輛牽引逆變器、蓄電池、輔助系統(tǒng)供電的設(shè)備，其功能是否正常對(duì)有軌電車正常運(yùn)行起到關(guān)鍵的作用。受電弓采用的形式可分為電弓和氣弓，下面本文將對(duì)采用氣弓的有軌電車在維修保養(yǎng)中的檢測與維護(hù)展開探討與研究。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代有軌電車;車輛;受電弓;氣弓;檢測

受電弓是有軌電車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，它是為有軌電車車輛的蓄電池充電、牽引逆變器及車輛輔助系統(tǒng)供電的重要設(shè)備。能否保證受電弓升降弓功能的正常，是車輛能否正常完成運(yùn)營任務(wù)的主要因素之一。采取了氣弓形式的受電弓，升降弓模式可分為手動(dòng)升降弓和自動(dòng)升降弓。南京現(xiàn)代有軌電車均采用氣弓，受電弓在執(zhí)行升降過程中的升弓高度、升弓壓力、升降弓時(shí)間、保壓能力、位置檢測都是受電弓的重要參數(shù)和重要標(biāo)準(zhǔn)，其受電弓能否正常工作關(guān)鍵是上述參數(shù)是否控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。目前，在國內(nèi)軌道交通行業(yè)中，對(duì)采用氣弓的受電弓在維護(hù)及故障處理過程中的檢測使用的還是較為傳統(tǒng)的檢測設(shè)備和方法，如：對(duì)升降弓時(shí)間的檢測中，采取觀察受電弓弓頭開始動(dòng)作的時(shí)間，使用秒表進(jìn)行計(jì)算（標(biāo)準(zhǔn)3.5±1s）;對(duì)升弓高度檢測與調(diào)節(jié)中使用常規(guī)工具進(jìn)行測量;對(duì)壓力的檢測中，使用彈簧拉力計(jì)進(jìn)行檢測，其拉力計(jì)很難確定可靠的固定位置。以上這些傳統(tǒng)檢測方法測量出的數(shù)據(jù)誤差較大，且數(shù)據(jù)對(duì)研究分析不能提供較為可靠的依據(jù)，對(duì)受電弓的正常使用、維護(hù)檢測、故障處理、數(shù)據(jù)分析等都將造成影響。綜上所述，設(shè)計(jì)并使用一臺(tái)為先進(jìn)的綜合性設(shè)備，使現(xiàn)代有軌電車受電弓能夠得到準(zhǔn)確、快速、可靠的檢測就顯得尤其重要。本文將對(duì)現(xiàn)代有軌電車受電弓檢測工裝設(shè)計(jì)方面做出以下研究與探討。

一 受電弓介紹

采取氣弓形式的受電弓系統(tǒng)一般由壓縮機(jī)單元、氣控單元、儲(chǔ)氣風(fēng)缸、受電弓弓體、管路、電路六個(gè)部分組成。壓縮機(jī)單元是通過對(duì)空氣進(jìn)行除塵、除液、除起霧處理后，為氣動(dòng)受電弓提供干燥且無塵的氣源裝置;氣控單元是對(duì)壓縮機(jī)提供的空氣進(jìn)行監(jiān)測、控制的裝置，主要功能是壓力的控制與調(diào)節(jié)。儲(chǔ)氣風(fēng)缸是儲(chǔ)氣裝置，主要功能是提供足夠的壓縮空氣用于升弓;受電弓弓體是受電弓系統(tǒng)中的執(zhí)行單元，通過管路和電路的控制完成升降弓功能。

二 研究目的及意義

受電弓檢測工裝能夠提高受電弓維護(hù)檢測數(shù)據(jù)的可靠性，減少受電弓維護(hù)和故障處理時(shí)間，對(duì)受電弓故障能夠做到很好的預(yù)防效果，對(duì)提高受電弓的穩(wěn)定將起到顯著作用。檢測工裝對(duì)加強(qiáng)車輛維保作業(yè)中對(duì)受電弓的維護(hù)具有以下意義：

（1）工裝安裝簡單，快速，車輛在任何一個(gè)高平臺(tái)站即可完成檢測與調(diào)試作業(yè)，生產(chǎn)中不需考慮接觸網(wǎng)斷送電作業(yè)，減少了安全風(fēng)險(xiǎn);

（2）在維護(hù)車輛作業(yè)中，有利于各項(xiàng)重要參數(shù)的合理檢測，做好故障前提前預(yù)防，是一種可靠的預(yù)防措施，對(duì)降低受電弓故障起著重要的作用;

（3）該工裝可以實(shí)現(xiàn)對(duì)受電弓檢測與調(diào)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)分析工作，對(duì)比找出其規(guī)律性，對(duì)提高受電弓工作的可靠性有著重要意義;

（4）當(dāng)受電弓發(fā)生故障時(shí)，能夠提高故障的處理效率，減少故障處理時(shí)間;

三 研究設(shè)計(jì)方向

氣動(dòng)受電弓檢測工裝在安裝方面，應(yīng)做到一工裝可用于多車輛。應(yīng)以車輛現(xiàn)有結(jié)構(gòu)為安裝接口，不對(duì)車體結(jié)構(gòu)做出改動(dòng)。檢測工裝應(yīng)集受電弓升弓壓力檢測、時(shí)間檢測、升弓高度檢測、位置檢測為一體，在受電弓執(zhí)行一次升降弓過程中，可以準(zhǔn)確的對(duì)壓力、時(shí)間、高度、位置等重要技術(shù)參數(shù)做出測量，有效減少測試時(shí)間，提高檢測數(shù)據(jù)精度。工裝各機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能考慮為可調(diào)試設(shè)計(jì)，以滿足多種結(jié)構(gòu)氣動(dòng)受電弓的檢測與調(diào)試。設(shè)計(jì)中考慮工裝具有足夠的強(qiáng)度與合理的結(jié)構(gòu)的同時(shí)，應(yīng)盡量做到輕量化。

工裝三維模擬圖

根據(jù)上述研究設(shè)計(jì)方向，受電弓檢測工裝可設(shè)計(jì)由安裝固定機(jī)構(gòu)、高度調(diào)節(jié)及測量機(jī)構(gòu)、壓力測量機(jī)構(gòu)、時(shí)間測量機(jī)構(gòu)、受電弓位置監(jiān)測裝置五個(gè)部分組成，且機(jī)械機(jī)構(gòu)盡可能設(shè)計(jì)為折疊或收放式，便于使用、運(yùn)輸及存放，各個(gè)部分的設(shè)計(jì)思路如下：

（1）安裝固定機(jī)構(gòu)：受電弓均安裝在車頂焊接框架結(jié)構(gòu)上，而組成焊接框架的零件多為矩形結(jié)構(gòu)（截面形狀），故工裝安裝接口可盡量設(shè)計(jì)為矩形接口，且為滿足不同尺寸的結(jié)構(gòu)，工裝安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式或可拆卸更換式。

（2）高度調(diào)節(jié)及測量機(jī)構(gòu)：不同車型所使用的受電弓型號(hào)不同，受電弓升弓高度也可能不同;同種型號(hào)產(chǎn)品的受電弓因?yàn)橹圃臁⒀b配公差，受電弓狀態(tài)有差異，受電弓落弓高度和升弓高度也會(huì)存在差異，故工裝在高度測量設(shè)計(jì)方面，應(yīng)設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式，一方面滿足不同狀態(tài)受電弓的高度準(zhǔn)確定位、測量，另一方面可在檢測調(diào)節(jié)中對(duì)正線供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的導(dǎo)高尺寸作出輔助分析。高度測量機(jī)構(gòu)與受電弓碳滑板接觸的機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為與供電接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同，以減小實(shí)際使用的差異。

（3）壓力測試機(jī)構(gòu)：選用精度較高的電子壓力測試器，并帶有數(shù)據(jù)記錄功能，在工裝結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)合理的壓力測試器的安裝位置。測試器與受電弓的連接裝置可設(shè)計(jì)為剛性連接，以增加對(duì)受電弓升弓壓力檢測的精確度。

（4）時(shí)間測量機(jī)構(gòu)：選用精度較高的電子時(shí)間測試器進(jìn)行升降弓時(shí)間計(jì)算，并帶有數(shù)據(jù)記錄功能，并在工裝結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)合理的時(shí)間測試器的安裝位置。在設(shè)計(jì)中，對(duì)升弓/降弓時(shí)間的計(jì)算，一路將測試器與氣控單元中的升弓電磁閥/降弓電磁閥進(jìn)行信號(hào)連接，作為升弓/降弓開始時(shí)間，另一路將測試器與升弓到位傳感器/降弓到位傳感器連接，作為升弓/降弓到位停止時(shí)間。

受電弓位置檢測裝置：工裝設(shè)計(jì)中，可考慮受電弓在檢測調(diào)節(jié)過程中的兩種重要狀態(tài)，一是落弓到位狀態(tài)，二是升弓到位狀態(tài);升弓/降弓到位狀態(tài)的監(jiān)測采用在工裝中設(shè)計(jì)增加傳感器，升弓到位傳感器應(yīng)設(shè)計(jì)在高度測量機(jī)構(gòu)中，落弓到位傳感器可設(shè)計(jì)安裝位置，也可在原受電弓系統(tǒng)中的傳感器接入信號(hào)電纜，進(jìn)行信號(hào)檢測。

（作者單位：南京新城現(xiàn)代有軌電車有限公司）