电力机车受电弓损伤的防护(3)

2.3 受电弓气路工作原理

在HXD1型电力机车运用过程中，曾经发生受电弓升弓过程中快排阀排风不止的故障现象，重新拆解组装好快排阀后，受电弓气路又可以正常升降弓。为了分析其根本原因，我们首先要了解受电弓的充风过程(受电弓气路工作原理见图2)，司机室给出升弓指令后，升弓电磁阀得电，机车压缩空气会通过气阀板上的空气过滤阀、升弓时间调节阀，精密调压阀(受电弓工作气压整定值为3.8~4.0 bar) 安全阀、降弓时间调节阀，之后到达受电弓上的气路分配座。气路分配座将压缩气体分为两条气路:一路给受电弓的两个升弓气囊供气。另一路给快排阀供气当压缩气体到达快排阀后， 快排阀又会将压缩气体分为两路：一路给受电弓ADD，一路给压力开关。

从图 2 可以看出， 如果快排阀之前的受电弓气路出现任何问题， 快排阀都不会出现排风的现象，只有当快排阀后面的ADD气路和压力开关气路出现泄漏 或由于杂质堵塞快排阀阻尼孔的情况下才能导致快排阀上腔气压小于下腔， 受电弓快排阀才会排气，当快排阀出现排风现象时， 就会将受电弓升弓气囊中的压缩气体一起排向大气， 这样受电弓就会迅速降弓。因此， 我们从受电弓气路工作原理可以得出结论，造成快排阀异常排气有以下两种原因：

1、ADD 气路及压力开关气路泄漏。当ADD气路或压力开关气路的泄漏量大于膜片上阻尼孔的补充量时，快排阀上腔的气压就会小于下腔气压， 这样快排阀膜片将向上推动， 导致快排阀膜片无法保证与下腔的气密性， 受电弓气囊中的压缩空 气就会通过快排阀下腔排向大气，从而导致受电弓的自动降弓。出现这种情况时， 只要检查受电弓ADD气路或压力开关气路的泄漏情况， 这种快排阀排风的故障也会比较容易排查。

2、气路中的杂质堵塞快排阀膜片上的阻尼孔。受电弓快排阀阻尼孔是一个直径 0.8 mm 的小孔， 当压缩空气中出现杂质时， 小孔就容易堵塞。当受电弓快排阀阻尼孔被堵后， 快排阀下腔中的压缩空气就无法通过阻尼孔进入到快排阀上腔到达ADD气路和压力开关气路， 这样快排阀下腔中的气压将大于上腔气压，快排阀膜片无法保证与下腔的气密性， 快排阀就会迅速排气造成受电弓的自动降弓。当出现杂质堵塞阻尼孔的时候， 拆解快排阀并检查快排阀下腔的清洁状况可能会发现有杂质残留。但快排阀排风也有可能会将下腔中的杂质排出大气， 这样拆解快排阀可能无法检查到快排阀下腔的杂质。

2.4 受电弓常见故障原因分析

1、静态接触压力偏小

接触压力偏小，则接触电阻增大，功率损耗增加，机车运行时易产生离线和电弧，从而导致接触导线和滑板的电磨损增加；

在电气化铁路牵引供电系统中，受电弓在运动过程中产生与接触导线脱离的现象。这种现象除了使负载电流不连续，影响机车的受流质量外，还会产生电弧现象。这种弓网拉弧除了使车载电器承受高频振荡过电压外，还会烧蚀接触导线及受电弓滑板，轻者使接触导线使用寿命缩短，重者烧断接触导线，造成重大事故。

2、静态接触压力偏大

接触压力偏大，则机械磨损增加，甚至造成滑板局部拉槽，进而造成接触导线弹跳拉弧，以致刮弓。

刮弓是指因接触网异常,而把机车的受电弓损坏。刮弓是接触网和受电弓的一重大故障。如果错给信号将电力机车放入无电线路，机车乘务员发现不及时没采取降弓措施就容易造成刮弓。防止刮弓事故对于机务部门来讲从两方面来考虑：一是机车整备作业时对机车受电弓进行质量检查，不使病弓出段；另一方面是在机车运行中密切注视接触网状态，发现问题及时采取降弓措施，特别是在出入车站，道岔，调车作业中，分相分段绝缘处以及天气恶劣时尤应注意。

因此，要求受电弓在其工作高度范围内有一个较为合适的、基本不变的接触压力，这个接触压力由受电弓机械结构和各部分参数决定。适当的静态接触压力可以使受电弓与接触网导线正常接触，减少离线，克服风和高速气流及轮轨传来的机械振动的影响，保证良好的受流特性。

3、受电弓软连线截面形状不当造成的断股

软连线由很多细导线编织而成，由于动车组在运行中其动作次数比较频繁，如果软连线的截面形状和连接方式不当，就会造成软联线逐渐折损。目前，软连线截面形状为扁平矩形结构，在相同的截面面积和空气动力的情况下，该截面结构软连线所受的压力值较高，而从材料力学角度分析，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较小，其边缘部位又存在一定的应力集中，造成软连线容易断股。软连线断股后，由于单位面积电流的增大，导致软连线及连接座的温度升高，从而使接触电阻增大，造成恶性循环，致使软连线热脆性增强。

改变受电弓软连线截面形状将软连线截面形状由平矩形结构改为圆形，圆柱形表面的迎风处正对来流方向为正压区，沿曲面向两侧，正压逐渐减小变为负压。在相同的截面面积和空气动力的情况下，该截面结构软连线所受的平均压力值较低，另外，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较高，软连线不易断股。

第三章 受电弓的控制及工作原理

3.1 升降弓控制

受电弓控制回路由列车电源线正端提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关。当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器和紧急制动继电器分别得电工作，司机可以操作升弓开关来执行“升弓”指令，通过自动空气开关、列车控制线，使神功启动继电器得电。控制各自单元车辆受电弓保持继电器，得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。

司机可以通过使用建工控制开关来降弓，按下降弓控制开关的长臂出点分段，先让失电，同时的敞开出点闭合，使降弓继电器得电，通过长臂出点和使得失电，搜电工落弓，由降弓自动空气保护。在紧急情况时，单只受电弓可以通过操作设在A车司机控制面板的紧急控制开关使受电弓降弓（双弓），当该开关被激活继电器失电，其敞开触点分断。

要使受电弓能够升起来，升弓气压不能小于3bar。当升弓气压小于3bar时，可以利用A车8座位下的脚踏泵来提供足够的升弓气压。当列车在“有电无气”状态下升弓时，可以先按下升弓按钮，使电磁阀得电，连接受电弓的气路被打开，然后踩脚踏泵升弓，这就是通常说的“有电无气”升弓方法。

受电弓的状态可以从按钮灯上判断。当神功按钮的绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起；当降弓按钮红灯亮时，表示所有受电弓都已降下；当升弓按钮的绿灯和降弓按钮红灯都不亮时表示两个受电弓处于不同的状态（如升单弓）。

列车对受电弓“升弓”和“降弓”状态的检测方式是不同的，“升弓”状态时通过电压继电器来检测，它把接触网的高电压按一定比例变换成低电压。在继电器的内部，这低电压的大小决定触头的状态。触头串联在受电弓升弓检测电路中，当U>1000V时，触头闭合，受电弓升弓按钮绿灯亮，表示受电弓升起。“降弓”状态时通过位置传感器来检测的，当受电弓接近时，其连接电路的谅解点导通，受电弓降弓按钮宫灯亮，表示受电弓降下。

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