國(guó)內(nèi)既有地鐵項(xiàng)目受電弓換型技術(shù)剖析

向俊　李軍　王秋紅

摘要：國(guó)內(nèi)剛性懸掛供電網(wǎng)線的使用，對(duì)受電弓弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)匹配性能及緩沖吸震性能提出了更高的要求。但國(guó)內(nèi)各廠家受電弓使用性能差異大，部分項(xiàng)目受電弓使用過程中出現(xiàn)了較多的問題，導(dǎo)致受電弓使用故障率較高，各地鐵公司對(duì)受電弓使用維護(hù)成本較大，部分地鐵公司對(duì)既有項(xiàng)目使用的受電弓提出了換型要求?，F(xiàn)以國(guó)內(nèi)某地鐵項(xiàng)目為例，從受電弓技術(shù)參數(shù)、機(jī)械接口和電連接接口、電氣性能及限界等方面，對(duì)所替換受電弓如何保證能夠適用于既有項(xiàng)目進(jìn)行了剖析。

關(guān)鍵詞：剛性懸掛供電網(wǎng)線;受電弓;限界;安裝空間

1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及技術(shù)背景

考慮到地鐵項(xiàng)目對(duì)供電網(wǎng)線使用穩(wěn)定性高的要求，國(guó)內(nèi)地鐵項(xiàng)目主要采用剛性懸掛供電網(wǎng)線，對(duì)受電弓弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)跟隨性、結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度及受電弓緩沖吸震性能都提出了很高的要求。國(guó)內(nèi)前期使用的地鐵受電弓都是采用國(guó)外數(shù)十年前的干線受電弓技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)剛性懸掛供電網(wǎng)線技術(shù)沒有進(jìn)行過深入研究，導(dǎo)致受電弓在使用過程中存在不同程度的框架結(jié)構(gòu)開裂或者是弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)匹配問題，對(duì)地鐵列車的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的影響。

隨著國(guó)內(nèi)剛性懸掛供電網(wǎng)線受電弓使用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，部分受電弓廠家結(jié)合隧道內(nèi)剛性懸掛供電網(wǎng)線的獨(dú)特應(yīng)用環(huán)境，有針對(duì)性地研制出了使用穩(wěn)定性更高的地鐵受電弓，基于此，部分地鐵公司結(jié)合車輛架大修作業(yè)對(duì)受電弓進(jìn)行了換型。

2 換型受電弓適用既有項(xiàng)目的技術(shù)說明

2.1? ? 技術(shù)參數(shù)

為保證換型受電弓能夠滿足既有項(xiàng)目的使用要求，受電弓主要技術(shù)參數(shù)（表1）需盡量保持與既有項(xiàng)目上使用的受電弓參數(shù)一致或優(yōu)于既有受電弓，不一致的參數(shù)，也需校核是否能夠滿足列車或者供電網(wǎng)線的實(shí)際要求。

通過上述技術(shù)參數(shù)對(duì)比可知，換型受電弓的技術(shù)參數(shù)與既有受電弓基本一致，部分技術(shù)參數(shù)優(yōu)于既有受電弓，受電弓帶絕緣子的最小工作高度與既有受電弓有差異，但能夠滿足供電網(wǎng)線的實(shí)際使用要求。

2.2? ? 安裝接口

受電弓上的安裝接口能夠保證受電弓順利與車輛接口正常連接，其包括機(jī)械接口、主電路接口、氣路接口及信號(hào)線接口，為了保證換型受電弓能夠滿足既有車輛的安裝要求，上述接口都需按照既有受電弓進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，以確保換型受電弓能夠順利安裝在現(xiàn)有列車上。安裝接口示意圖如圖1所示。

2.3? ? 安裝空間

地鐵列車因車頂布置有空調(diào)，空調(diào)布局差異導(dǎo)致了受電弓在車頂?shù)陌惭b空間存在差異，目前地鐵列車車頂有兩種安裝空間形式，分別為半敞開式及凹坑式，如圖2、圖3所示。

半敞開式安裝空間對(duì)受電弓長(zhǎng)度尺寸沒有嚴(yán)格要求，國(guó)內(nèi)既有受電弓都可滿足該類型安裝空間的尺寸要求。但凹坑式安裝空間對(duì)受電弓長(zhǎng)度有著嚴(yán)格的尺寸要求，需協(xié)調(diào)好受電弓弓頭位置及上框架尾部與車體之間的距離，保證高低壓部件之間的電氣間隙。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，考慮到國(guó)內(nèi)環(huán)境的差異性，在OV4、PD4B條件下，高低壓導(dǎo)體之間的距離最好在43 mm以上。

2.4? ? 信號(hào)輸出

地鐵受電弓可以通過接近式電感應(yīng)器或行程開關(guān)輸出降弓到位信號(hào)和開始升弓信號(hào)，也可以通過壓力開關(guān)輸出升弓到位信號(hào)和降弓到位信號(hào)，有些項(xiàng)目選其中一種，有些項(xiàng)目?jī)煞N方式都選，這需要根據(jù)列車既有受電弓自帶的信號(hào)輸出方式確定。需特別注意的是，對(duì)采用行程開關(guān)傳輸信號(hào)的受電弓進(jìn)行改造時(shí)，如果改進(jìn)為接近式電感應(yīng)器形式，考慮到電感應(yīng)器存在一定的漏電電流，由于車體內(nèi)的電阻值巨大，信號(hào)傳輸過程中會(huì)放大電壓，導(dǎo)致該信號(hào)不是絕對(duì)的開斷信號(hào)，使得終端無法識(shí)別該信號(hào)。所以在信號(hào)傳輸電路中，需加入一個(gè)繼電器，對(duì)該電壓進(jìn)行隔離，保證信號(hào)的正常識(shí)別。

2.5? ? 限界的復(fù)合性

地鐵列車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，線路上布置有各種設(shè)備，為避免使用過程中列車上的部件與線路沿線設(shè)備干涉的風(fēng)險(xiǎn)，需對(duì)安裝新受電弓后的地鐵列車進(jìn)行限界評(píng)估。一般情況下，改造的受電弓需主機(jī)廠重新進(jìn)行限界核算，但限界核算非常復(fù)雜且列車交付業(yè)主多年，主機(jī)廠一般不會(huì)進(jìn)行該限界的核算。為保證項(xiàng)目安全，需對(duì)換型受電弓的相關(guān)尺寸與既有受電弓進(jìn)行對(duì)比，保證限界的復(fù)合性。

限界主要包括靜態(tài)限界和動(dòng)態(tài)限界。靜態(tài)限界主要考慮受電弓折疊高度、弓頭長(zhǎng)度、弓頭高度及弓頭輪廓尺寸。動(dòng)態(tài)限界主要考慮受電弓弓頭長(zhǎng)度、弓頭高度、弓頭輪廓、受電弓橫向剛度、受電弓安裝公差、碳滑板最大磨耗量等參數(shù)。在允許的條件下，換型受電弓的相關(guān)尺寸最好與既有受電弓一致或優(yōu)于既有受電弓。滿足了上述要求，即可視為換型受電弓能夠滿足既有項(xiàng)目的使用限界要求。

3 結(jié)語

綜上所述，要保證換型后的受電弓能夠較好地滿足既有地鐵列車的使用要求，除需考慮受電弓的基本安裝接口外，還需認(rèn)真分析對(duì)比受電弓的性能參數(shù)、信號(hào)輸出方式及限界滿足情況，在上述條件都能達(dá)到要求的情況下，換型受電弓可視為滿足了項(xiàng)目要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 安孝廉.受電器[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1984.

收稿日期：2020-02-26

作者簡(jiǎn)介：向?。?984—），男，湖南益陽人，助理工程師，研究方向：軌道交通受流電器。