dsa250型動車組受電弓故障分析

1、摘要我國高速鐵路的發(fā)展是鐵路現(xiàn)代化的必然趨勢。高速動車組使用電力牽引，受電弓的 作用就顯得極為重要，影響著高速動車組與電力驅(qū)動系統(tǒng)。隨著既鐵路有線的提速改 建和高速客運(yùn)專線的加快建設(shè)，受電弓和接觸網(wǎng)之間的問題越來越明顯了。受電弓系 統(tǒng)是高速動車組的重要子系統(tǒng)。受電弓的安全性能和穩(wěn)定性能對于高速動車組的運(yùn)營 有著決定性的作用。鐵路的超速發(fā)展趨勢包括受電弓設(shè)計結(jié)構(gòu)對鐵路加速的影響，動 車組高速運(yùn)轉(zhuǎn)時受電弓與接觸的電流流動始終是加速的關(guān)鍵之一。本文從受電弓自身 缺陷和行車外環(huán)境缺陷兩個方面對受電弓的基本缺陷進(jìn)行了深入的分析和改進(jìn)，CRH2 型車的DSA250型受電弓進(jìn)行分析與考慮，分析其技術(shù)參數(shù)運(yùn)行

2、原理加以深入研究。為 更安全更有效實(shí)的為我國的CRH2型車動車組的運(yùn)行安全做出一些建議。關(guān)鍵詞：DSA250型受電弓，分析，改進(jìn)。第 1 章緒 論背景以及意義命題背景國家鐵路的提速是通過建設(shè)電氣化鐵路和改造既有線路來實(shí)現(xiàn)的。電氣化和高速 鐵路已成為世界鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢。只有通過電氣化，我們才能實(shí)現(xiàn)高速鐵路運(yùn)輸 的目標(biāo)。高速列車采用電力牽引和電氣化鐵路技術(shù)。即使在高速運(yùn)行條件下，高速 emus 也必須可靠地從接觸網(wǎng)獲取電力，否則列車運(yùn)行的性能和電力驅(qū)動系統(tǒng)都會受到 影響。高速電氣化鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何在高速行駛條件下保證良好的水流質(zhì)量。 其中，集電弓機(jī)車的主要部件、集電弓工作質(zhì)量、機(jī)車流量

3、是其中的重要組成部分。 這會產(chǎn)生重大影響。集電弓與接觸線直接接觸，在靜止或滑動狀態(tài)下從接觸網(wǎng)獲取電 力，向機(jī)車供電，并長期暴露在自然環(huán)境中。此外，由于離線等因素的影響，在運(yùn)行 和接觸網(wǎng)中電線不斷發(fā)生電蝕、機(jī)械磨損。因此，對其綜合性能有非?？量痰囊蟆?隨著我國高速鐵路的發(fā)展，既有線路的提速和高速客運(yùn)專線的提速正在加快，集電弓 的日常檢修工作日益明顯。集電弓是電力機(jī)車的重要電氣部件。隨著國內(nèi)高速鐵路的不斷發(fā)展在電氣化鐵路運(yùn)營中，根據(jù)多年交通事故的統(tǒng)計， 受電弓故障引起的交通事故占相當(dāng)大的比例。我們知道受電弓是電力機(jī)車和接觸網(wǎng)之 間的過渡。它是高速運(yùn)轉(zhuǎn)和摩擦損失的主要組成部分。它具有很高的故障概率

4、，中斷機(jī)車的供電和運(yùn)行，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全。這是電氣化鐵路面臨的一個非常重要的 問題1.1.2意義中國在交直流控制技術(shù)方面取得了顯著成效。電力機(jī)車安全可靠運(yùn)行離不開我們 過去的技術(shù)成果。但是，由于使用環(huán)境和使用時間等外部條件的影響，任何設(shè)備都可 能出現(xiàn)故障。這些設(shè)備的故障是阻礙安全生產(chǎn)的不確定因素。另外，當(dāng)機(jī)車靜止時， 以及當(dāng)機(jī)車時，很難檢測到電力機(jī)車的設(shè)備故障，并且當(dāng)機(jī)車運(yùn)動時經(jīng)常發(fā)生故障。 如果只依賴少數(shù)技術(shù)人員的感覺或經(jīng)驗來檢測故障是不可能滿足目前機(jī)車高運(yùn)轉(zhuǎn)的工 作狀態(tài)的，科學(xué)有效地完成電力機(jī)車電氣系統(tǒng)故障診斷已成為確保機(jī)車安全運(yùn)行，減 少事故的重要問題。因此，研究機(jī)車故障診斷系統(tǒng)具有

5、重要意義。第2章DSA250受電弓概述2.1 受電弓的構(gòu)造DSA250受電弓的主要部件由鋁合金制成。上臂，下臂和弓由這種材料制成。隆隆裝 置安裝在底盤上，鋼絲繩應(yīng)用于上臂。為了保護(hù)滑板，在emu操作中緩沖滑板在不同方向的阻力和沖擊。滑板采 用的方法是安裝u形弓頭支架，并在上臂和弓頭之間安裝兩個彈簧。四拉式彈簧下的 垂直懸臂頭支架在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了各方向靈活運(yùn)動的目的?；灏惭b在U形弓形支架上。弓形支架懸掛在四個拉伸彈簧下方。兩個拉伸彈簧安裝在弓形頭和上臂之間。這種結(jié)構(gòu)使滑板能夠在EMU中移動方向上。并且可以緩 沖每個方向上的影響，達(dá)到保護(hù)滑板的目的圖 1受電弓結(jié)構(gòu)圖2.2受電弓技術(shù)參數(shù)名稱：單

6、臂受電弓。型號：DSA250。設(shè)計速度：250km/h。額定電壓/電流：25Kv/1100A標(biāo)稱接觸壓力：70N (可調(diào))。(6)空氣壓力調(diào)整：通過弓頭翼片調(diào)節(jié)(根據(jù)用戶需要選裝)。(7)升弓驅(qū)動方式：氣囊裝置。(8)輸入空氣壓力：0.4lMpa。(9)靜態(tài)接觸壓力為70N時的標(biāo)稱工作壓力：約0.35Mpa。(10)弓頭垂向移動量：60mm。(11)精密調(diào)壓閥耗氣量：輸入壓力1Mpa時不大于11.5L/min。(12)材料。1)滑板：整體碳滑板(鋁托架/碳條)；2)弓角：鈦合金；3)上 臂/下臂：高強(qiáng)度鋁合金；4)下導(dǎo)桿：不銹鋼；5)底架：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。(13)重量：約115KG (不包

7、含絕緣子)。2.3受電弓的工作原理構(gòu)成受電弓氣動原理的主要部件包括：空氣過濾器、精密調(diào)壓閥Rc1/2調(diào)壓范圍 0.010.8Mpa、單向節(jié)流閥(升弓)G1/4、單向節(jié)流閥(降弓)G1/4、壓力表 R1/8.0Mpa 和安全閥等。受電弓氣動的主要的工作原理為壓縮空氣經(jīng)由電控閥，通過濾器，進(jìn)入精密調(diào)壓閥， 再通過接觸壓力調(diào)節(jié)受電弓，然后將壓力不固定的壓縮空氣調(diào)節(jié)為恒定的壓力的過程。 其精度偏差為正負(fù)0.002Mpa。經(jīng)查閱資料得知?dú)鈮好孔兓?.01Mpa (0.1kgf/cm2)會 使接觸壓力變化10N。壓力表顯示值僅作為參考，應(yīng)以實(shí)測接觸壓力為準(zhǔn)。單向節(jié)流閥(升弓)G1/4主要 用于升弓時間，單

8、向節(jié)流閥(降弓)G1/4主要用于降弓時間。Pre?sjre rgulstor DM2&DM3 for contact force碗儺曙閥5y2-MagnetvaNe升降時問用節(jié)謊閥tfiraUevalw forraising-iowanng tirreP別幣酬帕h DS 3 fof pressure regulator DM3Pre?sjre rgulstor DM2&DM3 for contact force碗儺曙閥5y2-MagnetvaNe升降時問用節(jié)謊閥tfiraUevalw forraising-iowanng tirreP別幣酬帕h DS 3 fof pressure regula

9、tor DM3Jt力洞節(jié)翻朋用用力開關(guān)DS3Preesufe 腳 hti DS2 fbrADDFespciise手屈2.4受電弓的日常檢查圖 2受電弓控制原理示意圖1）動車組處于靜止、停穩(wěn)狀態(tài)。（2）確認(rèn)接觸網(wǎng)斷電。（3）確認(rèn)VCB斷開，降下受電弓。（4確認(rèn)靜態(tài)接觸壓力值。1）將集電弓升高，以檢測集電弓的壓縮空氣壓力是否在額定范圍內(nèi)（3.1至3.5巴）；2）上推力和下拉力按彈簧標(biāo)度為0.05 m/s10%的 速度。勻速朝上或朝下運(yùn)動在1.6m處記錄測量值；2）平均值應(yīng)在7015N，且上推 力最小值應(yīng)不小于55N，下拉力最大值不超過85N。（5）調(diào)節(jié)靜態(tài)接觸壓力（當(dāng)壓力不符合要求時）。 1）提升

10、受電弓以確認(rèn)受電 弓安全氣囊的壓縮空氣壓力在額定范圍內(nèi); 2）降低受電弓，并將彈簧秤的上橫管和受 電弓連接起來，上橫管可用于拉下繩索。停在絕緣子下平面以下1.6米以下的方法; 3） 通過精密壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)整將由受電弓緩慢增加。至于Gaochu頂部，當(dāng)彈簧刻度顯示為70n時，拉動 彈簧刻度，停止集電弓上升，并調(diào)整精密壓力調(diào)節(jié)閥；4）緊固精密壓力調(diào)節(jié)閥手輪的 防松螺母，固定并調(diào)整精密壓力調(diào)節(jié)閥的最終壓力，最后用標(biāo)志物在其上標(biāo)記防松標(biāo) 志。（6）檢測受電弓的彎曲時間。1）抬起受電弓并將其移動到2.4m位置，受電 弓折疊位置（即碳滑動件接觸觸點(diǎn)網(wǎng)）持續(xù)時間t, t5.4秒；2）將受電弓降低到受 電弓在2

11、.4m （即接觸網(wǎng)的高度），下降位置是彎曲時間t, t4秒；3）當(dāng)受電弓在 網(wǎng)下快速上升時，接觸網(wǎng)和碳滑塊可能會損壞。應(yīng)采取措施保證受電弓升弓時不允許 有任何回跳，降弓時應(yīng)有緩沖。（7）調(diào)整升降弓時間（當(dāng)時間不符合要求時）。1）當(dāng)靜態(tài)接觸壓力和氣囊壓 力正常時，集電弓反復(fù)操作起落；2）通過弓節(jié)流閥和弓節(jié)流閥，將集電弓的弓和弓定 時從弓的位置調(diào)整到規(guī)定的高度（從絕緣體的下平面），并從規(guī)定的高度調(diào)整到弓的 位置；3）在提升弓時禁止從集電弓上跳回；弓的下落允許彈跳，并附有緩沖器。上十 字管應(yīng)落在兩個橡膠減震器上。第3章受電弓的常見故障及分析弓拉伸試驗圖3.1受電弓的故障種類 一般來說，受電弓的故障可

12、以分為三類，受電弓本身的失效，外部環(huán)境的失效， 受電弓的失效和外部環(huán)境。3.1.1受電弓的自身故障（1）碳滑板故障 1）碳滑塊磨損過大：集電弓碳滑塊的磨損主要是由于接觸網(wǎng)表面不均勻粗糙， 接觸網(wǎng)的分段高度上下起伏，以及短距離接觸網(wǎng)高度的劇烈波動。2）碳素滑塊中的空氣泄漏：當(dāng)高速列車被異物撞擊時，碳滑塊會破裂和破 裂，嚴(yán)重時，碳滑塊會泄漏。3）兩個碳片的極限破壞的高度差：維持兩個碳片自由高平衡狀態(tài)的平衡拉彈簧 主要取決于，其位于受電弓兩碳滑條間，當(dāng)兩個碳滑塊的位置偏離時，當(dāng)高度差太大 時，拉伸彈簧可能被破壞或不被調(diào)節(jié)。（2）壓力開關(guān)故障 壓力開關(guān)是控制集電弓和顯示弓信息的主要控件。在集電弓無法正

13、常升降和集 電弓上升后，mon顯示器不顯示弓信息，通常是由于損壞或壓力開關(guān)調(diào)整不當(dāng)。3.1.2受電弓的外部環(huán)境故障（1）快速閥及 ADD 供風(fēng)閥撞擊故障 當(dāng)火車在室外環(huán)境中快速行駛時，它更容易受到外部物體的撞擊和撞擊?？焖?閥和ADD閥安裝在汽車頂部。與其他部件相比，更容易發(fā)生裂縫，變形和松動。3.1.3受電弓和外部環(huán)境共同作用故障（3）1連接管接頭處漏風(fēng)故障快閥與加壓閥之間的連接主要取決于接口處的o形環(huán)橡膠圈。連接接頭處的漏 氣故障是o形環(huán)型橡膠環(huán)漏問題。這種失效的主要原因有以下三點(diǎn)：一是o形環(huán)橡膠 圈老化；二是關(guān)節(jié)螺母安裝扭矩小，小于3n，當(dāng)碳滑塊常安裝在pu 4管連接處時， 扭矩過大；第

14、三，碳滑塊接頭疏松。第 4 章受電弓的故障及檢修建議4.1受電弓故障對策（1）碳滑條故障的處理在測試受電弓時，應(yīng)仔細(xì)測量碳滑塊的高度。碳滑塊的厚度不應(yīng)小于5mm。如 果超過5毫米，應(yīng)及時更換。仔細(xì)檢查碳滑塊表面以確認(rèn)是否發(fā)生損壞。當(dāng)沒有泄漏 并且沒有損壞限制時，您可以通過仔細(xì)研磨相應(yīng)的損壞位置來修復(fù)它。研磨可以消除 碳滑塊表面上的臺階，避免過度集中壓力，但損壞。如果在嚴(yán)重情況下不能連續(xù)使用， 應(yīng)及時更換。（2）快速閥及 ADD 供風(fēng)閥撞擊故障處理在室外環(huán)境中快速添加閥門，檢查應(yīng)更加頻繁，更換也應(yīng)更加及時。如果發(fā)現(xiàn) 外部物體開裂，造成變形，造成滲漏，應(yīng)及時更換。如發(fā)現(xiàn)有生銹的卡死配件或松動 配件

15、，應(yīng)立即處理并更換。做好清潔和維護(hù)工作。（3）連接管接頭處漏風(fēng)故障處理 當(dāng)管接頭的接頭處有漏風(fēng)時，接頭可能會損壞或連接可能不牢固。修理作業(yè)期間，應(yīng)對管道系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測，進(jìn)行泄漏試驗，更換損壞的管件，確保管路連接。 沒有泄漏。（4）壓力開關(guān)顯示故障處理 壓力開關(guān)顯示器的主要故障有以下兩個：顯示器不顯示升弓信號，集電弓上升，集電弓正常上升，但升弓信號顯示延長。（5）弓頭導(dǎo)流翼板、翼片遇阻故障處理 除上述檢查外，在檢查受電弓時，還應(yīng)檢查弓上的導(dǎo)向葉片和翼板是否破損，變形或丟失。在發(fā)現(xiàn)之后，應(yīng)該及時處理或更換它們以確保受電弓可以正常使用。 4.2 改進(jìn)措施及建議（1）快速降弓閥位置向氣囊外側(cè)移動發(fā)現(xiàn)

16、受電弓加快弓閥使emu crh 2089c 06嚴(yán)重松動，并在風(fēng)道與加快弓閥的連 接處發(fā)生漏氣現(xiàn)象。這是一個車輛解決方案的例子。通過研究，它也可以被使用快速 閥的位置向氣囊外側(cè)移動4至5  ;厘米來解決問題，這樣將極大地為 緊固或更換快速降弓閥的拆裝提供方便，節(jié)省大量時間，提高了作業(yè)效率。ADD供風(fēng)閥改裝在車廂內(nèi)添加空氣供應(yīng)閥的作用是為碳滑塊提供風(fēng)源，可采用切斷該閥的方式阻止碳滑 條漏風(fēng)。，但目前的ADD閥安裝的位置都是在外部車頂上，面臨著配件容易損壞的風(fēng) 險，而且當(dāng)碳滑條出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象時，不利于隨車機(jī)械師及時進(jìn)行應(yīng)急處理。第5章異常自動降弓案例分析及建議5.1具體案例2014年10月3

17、 日, CRH2 133E動車組在上海折返作業(yè)時，司機(jī)發(fā)現(xiàn)受電弓自動降下, 機(jī)械師發(fā)現(xiàn)，受電弓在4車載配電盤中升起，I空氣開關(guān)關(guān)閉。在斷開15秒后，縮放 儀恢復(fù)。2014年11月27日，CRH2-137E動車組在徐州站外運(yùn)行，受電弓異常降低。車輛技工檢查了受電弓車(4輛汽車，13輛汽車)沒有異常，下了火車，并接收了受 電弓。大量空氣從空氣管道泄漏，并且車輛技工通知駕駛員改變弓并切斷受電弓。5.2原因分析經(jīng)過對多起受電弓故障進(jìn)行分析，總結(jié)事故原因如下供電接觸網(wǎng)因長期經(jīng)受自然環(huán)境影響，變形松脫造成受電弓碳滑板與供電 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)發(fā)生碰撞導(dǎo)致受電弓發(fā)生變形、受損；接觸網(wǎng)高度的不一致導(dǎo)致集電弓碳 滑板的

18、過度磨損。碳素溜冰鞋條磨損過多，表面粗糙不均勻;碳滑板材料較差，碳素溜冰條 的表面硬度受電弓碳滑板氣囊損壞，碳滑道漏風(fēng)導(dǎo)致自動落弓。弓因壓力不足而再次 升高，導(dǎo)致集電弓未能上升。當(dāng)列車被外力高速撞擊時，碳滑塊被打破，嚴(yán)重時碳滑 塊泄漏。此外，部分集電弓產(chǎn)品質(zhì)量不合格，出現(xiàn)內(nèi)部泄漏。這樣的問題經(jīng)常發(fā)生在 幻燈片的角落。受電弓的雙碳滑塊的平衡拉伸彈簧用于調(diào)節(jié)碳滑塊的自平衡狀態(tài)。如果拉 伸彈簧調(diào)節(jié)不到位或拉伸彈簧斷裂，碳滑塊高度將超限?？扉y，并增加供應(yīng)閥故障。由于快速閥和加氣閥安裝在車頂上，容易在戶 外環(huán)境中長時間被外界物體擊中，導(dǎo)致裂縫松動變形，造成漏風(fēng)，被雨水和灰塵腐蝕 而生銹。CRH2E型動車

19、組控制回路在列車運(yùn)行中由于干擾導(dǎo)致受電弓降低，特別是 當(dāng)列車通過相分離區(qū)或入站和出站區(qū)濃度區(qū)(抽吸啟動或再生制動)時，由于突然的 負(fù)載變化，容易在控制電路107線路中或差的線路回流。產(chǎn)生大的干擾。當(dāng)干擾電壓 的幅度達(dá)到落骨繼電器的最低工作電壓并且持續(xù)時間達(dá)到落骨繼電器的響應(yīng)時間時， 繼電器將發(fā)生故障并且受電弓將自動降低。CRH2E型動車組為時速200 km的長編臥鋪動車組，運(yùn)行中如果司機(jī)操作 不當(dāng)也會造成自動降弓；動車組運(yùn)行中受飛鳥、異物意外擊打，使受電弓變形、受損， 碳滑板漏風(fēng)風(fēng)管斷裂也可能引起自動降弓。5.3建議及措施(1)落實(shí)庫內(nèi)動車組受電弓檢查標(biāo)準(zhǔn)，登頂檢查各組件特別是碳滑板磨耗及高

20、度是否過限、各部件是否有漏風(fēng)、快速閥及ADD閥是否異常。做好升降弓試驗，確認(rèn) MON屏顯示正確。動車組運(yùn)行途中受電弓異常降弓時，司機(jī)按CRH系列動車組操作規(guī)程 規(guī)定停車，通知隨車機(jī)械師進(jìn)行處置。當(dāng)受電弓在操作過程中不尋常地降低了 emu時，駕駛員根據(jù)“crh系列 emu操作規(guī)則”停止，并通知隨行人員處理它。隨車機(jī)械師應(yīng)檢查降弓車廂運(yùn)行配電盤各開關(guān)位置是否正確，手動打開閉 合、升弓、降弓開關(guān)，30 s后再閉合。檢查輔助空壓機(jī)、供風(fēng)系統(tǒng)是否正常，隨車機(jī)械師在MON屏上確認(rèn)，并檢 查故障受電弓車廂配電盤輔助空壓機(jī)開關(guān)是否斷開；檢查壓縮機(jī)空氣開關(guān)，并在斷開 30 s再閉合。如果輔助供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓不足，應(yīng)

21、通知司機(jī)確認(rèn)準(zhǔn)備未完燈熄滅后，再次 升弓。如果受電弓的外觀狀況良好，則車輛技工通知駕駛員依次按下VCB，并且 在受電弓下降按鈕3秒后，通常按正常順序降低彎頭。如果集電弓的可見部分沒有明顯的異?；蜻^量，但不能確定弓降的原因，應(yīng) 報告駕駛員移除已降下的集電弓，并通知駕駛員改變弓來操作。速度限制為160公里/ 小時。如果受電弓輕微損壞，如果沒有部件脫落，更換船首后，以不低于120公 里/小時的速度運(yùn)行停在前站。車輛技工將下車并進(jìn)一步確認(rèn)故障受電弓以確認(rèn)沒有脫 落的風(fēng)險。一次，速度限制為160km / h。如果發(fā)現(xiàn)受電弓受損部件有擴(kuò)展的趨勢， 需按規(guī)定程序登頂檢查。如確認(rèn)集電弓嚴(yán)重?fù)p壞，并在全部集電弓

22、完成后通知司機(jī)請求協(xié)助。 正常受電弓升、降弓試驗切除ADD供風(fēng)升弓截止閥受電弓升、降弓試驗。正常受電弓升、降弓試驗切除ADD供風(fēng)升弓截止閥受電弓 升、降弓試驗升弓時間3.8s升弓時間4.8s升弓壓力72kg升弓壓力7.3kg降弓時間3.5s降弓時間3.6s表3第d晉風(fēng)章結(jié)結(jié)論論驗表基于以上的分析，DSA250型受電弓的故障為三種。經(jīng)過分析這三種不同類型的受電 弓故障是受電弓本身，受電弓的外部環(huán)境故障，受電弓和電位器外部環(huán)境共同作用下 的故障。這三種故障情況下有不同的故障，通過分析這些故障形成的原因，我對這些 故障提出了一些改進(jìn)的建議。但是其中還有一種類型的故障解決的方法比較難加以改 進(jìn)，這種問題就是受