DSA380型受電弓飄弓現(xiàn)象研究分析

呂明峰

摘 要：搭載DSA380型受電弓的某動車組在時速大于250km/h時備用受電弓發(fā)生飄弓現(xiàn)象，存在安全隱患。如何找出問題發(fā)生的原因，并制定有效的處理及防范措施，已成為保證動車組安全運(yùn)行必須要解決的問題。本文就該故障進(jìn)行研究研究分析，從受電弓結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面入手，找出解決該故障的辦法。

關(guān)鍵詞：動車組；受電弓；飄弓；安全

1 受電弓結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1.1 DSA380受電弓結(jié)構(gòu)組成

DSA380型受電弓主要部件有支撐絕緣子、受電弓下臂、受電弓下導(dǎo)桿、受電弓平衡桿（引導(dǎo)桿）、受電弓碳滑板、弓頭、弓角、受電弓供風(fēng)閥板、ADD自動降弓裝置、受電弓控制系統(tǒng)等。

1.2 受電弓工作控制原理

操作升弓時：動車組發(fā)出升弓指令后，升弓電磁閥得電，壓縮空氣經(jīng)過升弓電磁閥、調(diào)壓閥及車頂供氣管路，一路進(jìn)入氣囊，驅(qū)動受電弓升起，另一路通過ADD閥到碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關(guān)檢測受電弓ADD風(fēng)管及碳滑板氣密性。

操作降弓時：列車發(fā)出降弓命令后，升弓電磁閥失電，氣囊內(nèi)的壓力空氣通過升弓電磁閥排氣口排出，受電弓在重力作用下降弓，碳滑板ADD檢測氣路、壓力開關(guān)和ADD閥內(nèi)的壓力空氣也同時排出。閉合狀態(tài)的壓力開關(guān)常開回路斷開，列車即可判斷受電弓已降弓。

2 受電弓結(jié)構(gòu)組成及工作原理

2.1現(xiàn)象概述

高速運(yùn)行時搭載DSA380型受電弓的某動車組偶有“飄弓”現(xiàn)象，具體現(xiàn)象為運(yùn)行速度大于245km/h時非受流折疊備用弓輕微飄起，運(yùn)行速度300km/h左右時受電弓飄弓高度最高。期間動車組未報出受電弓相關(guān)故障，運(yùn)營結(jié)束回庫檢修時進(jìn)行升降弓試驗均正常。

2.2 故障原因分析

動車組運(yùn)行時，依照運(yùn)行方向不同，受電弓分為開口與閉口兩種形式：將受電弓抽象成為箭頭形象，箭頭指向與氣流方向相反時，可定義為此受電弓為閉口形式（如下圖所示）；反之為開口形式。受電弓開口或閉口形式受到車頂氣流作用力影響明顯，開口方向運(yùn)行時受電弓受到向下的作用力；閉口方向運(yùn)行時受到向上的作用力。

圖1 備用受電弓閉口運(yùn)行

由上述現(xiàn)象分析可知，車速降低后非受流折疊備用弓可回落至正常降弓位置，可以排除受電弓控制系統(tǒng)與供風(fēng)管路存在故障的可能性。

動車組高速運(yùn)行時，車頂氣流環(huán)境復(fù)雜，備用受電弓各個部件均會受到氣流作用力的影響。按照力學(xué)原理，作用力可以分為橫向、縱向、垂向三種，其中垂向力對受電弓抬升有較大影響。備用受電弓飄起發(fā)生在閉口方向運(yùn)行，此時受電弓受到向上的空氣抬升力，當(dāng)速度增大到一定程度，空氣抬升力大于受電弓落弓保持力時，受電弓發(fā)生飄弓現(xiàn)象。

備用受電弓閉口運(yùn)行時垂向升力與下臂短軸中心距車頂距離有關(guān)。下臂短軸中心距車頂距離越大，則下臂與水平線的夾角越大，下臂迎風(fēng)受力有效面積越大，相應(yīng)受到的升力也越大，則更容易發(fā)生飄弓現(xiàn)象。

庫內(nèi)對發(fā)生飄弓現(xiàn)象的受電弓進(jìn)行檢查，測量受電弓下臂短軸中心距車頂距離為796mm，測量受電弓落弓保持力為240N。

3受電弓檢修標(biāo)準(zhǔn)

DSA380型受電弓相關(guān)檢修項點(diǎn)如下：

（1）靜態(tài)壓力特性：受電弓在額定工作氣壓下，在其工作高度范圍內(nèi)進(jìn)行升、降弓試驗（帶阻尼器）。向下運(yùn)動時，力的最大值不大于 95N，向上運(yùn)動時，力的最小值不小于 65N，在同一升弓高度，兩值之差均不大于 20N。

（2）升降弓特性：升弓時間不大于 10s，受電弓無回跳；降弓時間不大于 10s，無損壞性沖擊。

（3）氣密性：斷開控制閥板與氣囊驅(qū)動裝置相連管路，將受電弓進(jìn)氣口與 3L的儲氣缸相連，通以 500kPa 的壓縮空氣，關(guān)閉進(jìn)氣，10min 后氣壓下降不大于 25kPa。

（4）自動降弓裝置（ADD）特性：在更換滑板時，檢驗 ADD 性能。將受電弓升起 0.4～0.5m，打開試驗閥，受電弓須迅速降下。

（5）落弓位保持力：落弓位保持力不小于 100N。

（6）弓頭自由度：在受電弓工作范圍的最高和最低工作高度下，弓頭垂向移動量為（60±5）mm。

由上可知，日常檢修對落弓保持力及下臂短軸高度無要求。

根據(jù)全路動車組運(yùn)用經(jīng)驗，選取3列搭載北京賽德受電弓的動車組，現(xiàn)車測量受電弓落弓保持力和下臂短軸中心距車頂距離值均在790～805mm之間，落弓保持力平均值為240N，下臂短軸中心距車頂距離平均值為800mm。

因此，當(dāng)下臂轉(zhuǎn)軸中心距車頂距離調(diào)整到785mm±15mm時，可減少備用受電弓閉口方向運(yùn)行時受到的垂向升力，避免備用折疊受電弓受氣流影響飄起的問題。因受電弓個體差異，調(diào)節(jié)值應(yīng)該視運(yùn)用條件具體調(diào)整。

4處理措施

將發(fā)生飄弓現(xiàn)象的受電弓下臂短軸中心高度調(diào)整至下限值785mm，測量此時受電弓落弓保持力為243N。動車組在后續(xù)運(yùn)用過程中未再出現(xiàn)此故障，措施有效。

5 結(jié)束語

當(dāng)受電弓升起時，閉口運(yùn)行的受電弓受到向上的垂向升力，有助于受電弓與接觸網(wǎng)穩(wěn)定接觸，更利于運(yùn)行過程中的性能穩(wěn)定。當(dāng)受電弓落弓時，閉口運(yùn)行的受電弓在極端氣流環(huán)境下可能發(fā)生飄弓現(xiàn)象，不利于動車組運(yùn)行過程中的安全要求。只有不斷總結(jié)動車組運(yùn)用經(jīng)驗，科學(xué)分析，正確制定檢修標(biāo)準(zhǔn)，才能最大限度的保證動車組運(yùn)用安全。

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