论文部分内容阅读
摘 要：搭载DSA380型受电弓的某动车组在时速大于250km/h时备用受电弓发生飘弓现象，存在安全隐患。如何找出问题发生的原因，并制定有效的处理及防范措施，已成为保证动车组安全运行必须要解决的问题。本文就该故障进行研究研究分析，从受电弓结构特点方面入手，找出解决该故障的办法。
关键词：动车组；受电弓；飘弓；安全
1 受电弓结构组成及工作原理
1.1 DSA380受电弓结构组成
DSA380型受电弓主要部件有支撑绝缘子、受电弓下臂、受电弓下导杆、受电弓平衡杆（引导杆）、受电弓碳滑板、弓头、弓角、受电弓供风阀板、ADD自动降弓装置、受电弓控制系统等。
1.2 受电弓工作控制原理
操作升弓时：动车组发出升弓指令后，升弓电磁阀得电，压缩空气经过升弓电磁阀、调压阀及车顶供气管路，一路进入气囊，驱动受电弓升起，另一路通过ADD阀到碳滑板ADD检测气路、压力开关检测受电弓ADD风管及碳滑板气密性。
操作降弓时：列车发出降弓命令后，升弓电磁阀失电，气囊内的压力空气通过升弓电磁阀排气口排出，受电弓在重力作用下降弓，碳滑板ADD检测气路、压力开关和ADD阀内的压力空气也同时排出。闭合状态的压力开关常开回路断开，列车即可判断受电弓已降弓。
2 受电弓结构组成及工作原理
2.1现象概述
高速运行时搭载DSA380型受电弓的某动车组偶有“飘弓”现象，具体现象为运行速度大于245km/h时非受流折叠备用弓轻微飘起，运行速度300km/h左右时受电弓飘弓高度最高。期间动车组未报出受电弓相关故障，运营结束回库检修时进行升降弓试验均正常。
2.2 故障原因分析
动车组运行时，依照运行方向不同，受电弓分为开口与闭口两种形式：将受电弓抽象成为箭头形象，箭头指向与气流方向相反时，可定义为此受电弓为闭口形式（如下图所示）；反之为开口形式。受电弓开口或闭口形式受到车顶气流作用力影响明显，开口方向运行时受电弓受到向下的作用力；闭口方向运行时受到向上的作用力。
图1 备用受电弓闭口运行
由上述现象分析可知，车速降低后非受流折叠备用弓可回落至正常降弓位置，可以排除受电弓控制系统与供风管路存在故障的可能性。
动车组高速运行时，车顶气流环境复杂，备用受电弓各个部件均会受到气流作用力的影响。按照力学原理，作用力可以分为横向、纵向、垂向三种，其中垂向力对受电弓抬升有较大影响。备用受电弓飘起发生在闭口方向运行，此时受电弓受到向上的空气抬升力，当速度增大到一定程度，空氣抬升力大于受电弓落弓保持力时，受电弓发生飘弓现象。
备用受电弓闭口运行时垂向升力与下臂短轴中心距车顶距离有关。下臂短轴中心距车顶距离越大，则下臂与水平线的夹角越大，下臂迎风受力有效面积越大，相应受到的升力也越大，则更容易发生飘弓现象。
库内对发生飘弓现象的受电弓进行检查，测量受电弓下臂短轴中心距车顶距离为796mm，测量受电弓落弓保持力为240N。
3受电弓检修标准
DSA380型受电弓相关检修项点如下：
（1）静态压力特性：受电弓在额定工作气压下，在其工作高度范围内进行升、降弓试验（带阻尼器）。向下运动时，力的最大值不大于 95N，向上运动时，力的最小值不小于 65N，在同一升弓高度，两值之差均不大于 20N。
（2）升降弓特性：升弓时间不大于 10s，受电弓无回跳；降弓时间不大于 10s，无损坏性冲击。
（3）气密性：断开控制阀板与气囊驱动装置相连管路，将受电弓进气口与 3L的储气缸相连，通以 500kPa 的压缩空气，关闭进气，10min 后气压下降不大于 25kPa。
（4）自动降弓装置（ADD）特性：在更换滑板时，检验 ADD 性能。将受电弓升起 0.4～0.5m，打开试验阀，受电弓须迅速降下。
（5）落弓位保持力：落弓位保持力不小于 100N。
（6）弓头自由度：在受电弓工作范围的最高和最低工作高度下，弓头垂向移动量为（60±5）mm。
由上可知，日常检修对落弓保持力及下臂短轴高度无要求。
根据全路动车组运用经验，选取3列搭载北京赛德受电弓的动车组，现车测量受电弓落弓保持力和下臂短轴中心距车顶距离值均在790～805mm之间，落弓保持力平均值为240N，下臂短轴中心距车顶距离平均值为800mm。
因此，当下臂转轴中心距车顶距离调整到785mm±15mm时，可减少备用受电弓闭口方向运行时受到的垂向升力，避免备用折叠受电弓受气流影响飘起的问题。因受电弓个体差异，调节值应该视运用条件具体调整。
4处理措施
将发生飘弓现象的受电弓下臂短轴中心高度调整至下限值785mm，测量此时受电弓落弓保持力为243N。动车组在后续运用过程中未再出现此故障，措施有效。
5 结束语
当受电弓升起时，闭口运行的受电弓受到向上的垂向升力，有助于受电弓与接触网稳定接触，更利于运行过程中的性能稳定。当受电弓落弓时，闭口运行的受电弓在极端气流环境下可能发生飘弓现象，不利于动车组运行过程中的安全要求。只有不断总结动车组运用经验，科学分析，正确制定检修标准，才能最大限度的保证动车组运用安全。
参考文献：
[1] 陈振虹.CRH高速动车组技术原理与趣谈[M].北京：中国铁道出版社.2013.
[2] 董锡明.高速列车维修及其保障技术[M].北京：中国铁道出版社.2008.
[3] 林建辉.动车组检修技术与设备[M].北京：中国铁道出版社.2010.
[4] 宋永增.动车组概论[M].北京：北京交通大学出版社.2010.
[5] 王连森，连苏宁.动车组维护与检修[M].成都：西南交通大学出版社.2010.
[6] 铁道部运输局.CRH系列动车组实用技术教程[M].北京：中国铁道出版社.2008.
[7] 郭世明.动车组检测与故障诊断技术[M].成都：西南交通大学出版社.2008.
关键词：动车组；受电弓；飘弓；安全
1 受电弓结构组成及工作原理
1.1 DSA380受电弓结构组成
DSA380型受电弓主要部件有支撑绝缘子、受电弓下臂、受电弓下导杆、受电弓平衡杆（引导杆）、受电弓碳滑板、弓头、弓角、受电弓供风阀板、ADD自动降弓装置、受电弓控制系统等。
1.2 受电弓工作控制原理
操作升弓时：动车组发出升弓指令后，升弓电磁阀得电，压缩空气经过升弓电磁阀、调压阀及车顶供气管路，一路进入气囊，驱动受电弓升起，另一路通过ADD阀到碳滑板ADD检测气路、压力开关检测受电弓ADD风管及碳滑板气密性。
操作降弓时：列车发出降弓命令后，升弓电磁阀失电，气囊内的压力空气通过升弓电磁阀排气口排出，受电弓在重力作用下降弓，碳滑板ADD检测气路、压力开关和ADD阀内的压力空气也同时排出。闭合状态的压力开关常开回路断开，列车即可判断受电弓已降弓。
2 受电弓结构组成及工作原理
2.1现象概述
高速运行时搭载DSA380型受电弓的某动车组偶有“飘弓”现象，具体现象为运行速度大于245km/h时非受流折叠备用弓轻微飘起，运行速度300km/h左右时受电弓飘弓高度最高。期间动车组未报出受电弓相关故障，运营结束回库检修时进行升降弓试验均正常。
2.2 故障原因分析
动车组运行时，依照运行方向不同，受电弓分为开口与闭口两种形式：将受电弓抽象成为箭头形象，箭头指向与气流方向相反时，可定义为此受电弓为闭口形式（如下图所示）；反之为开口形式。受电弓开口或闭口形式受到车顶气流作用力影响明显，开口方向运行时受电弓受到向下的作用力；闭口方向运行时受到向上的作用力。
图1 备用受电弓闭口运行
由上述现象分析可知，车速降低后非受流折叠备用弓可回落至正常降弓位置，可以排除受电弓控制系统与供风管路存在故障的可能性。
动车组高速运行时，车顶气流环境复杂，备用受电弓各个部件均会受到气流作用力的影响。按照力学原理，作用力可以分为横向、纵向、垂向三种，其中垂向力对受电弓抬升有较大影响。备用受电弓飘起发生在闭口方向运行，此时受电弓受到向上的空气抬升力，当速度增大到一定程度，空氣抬升力大于受电弓落弓保持力时，受电弓发生飘弓现象。
备用受电弓闭口运行时垂向升力与下臂短轴中心距车顶距离有关。下臂短轴中心距车顶距离越大，则下臂与水平线的夹角越大，下臂迎风受力有效面积越大，相应受到的升力也越大，则更容易发生飘弓现象。
库内对发生飘弓现象的受电弓进行检查，测量受电弓下臂短轴中心距车顶距离为796mm，测量受电弓落弓保持力为240N。
3受电弓检修标准
DSA380型受电弓相关检修项点如下：
（1）静态压力特性：受电弓在额定工作气压下，在其工作高度范围内进行升、降弓试验（带阻尼器）。向下运动时，力的最大值不大于 95N，向上运动时，力的最小值不小于 65N，在同一升弓高度，两值之差均不大于 20N。
（2）升降弓特性：升弓时间不大于 10s，受电弓无回跳；降弓时间不大于 10s，无损坏性冲击。
（3）气密性：断开控制阀板与气囊驱动装置相连管路，将受电弓进气口与 3L的储气缸相连，通以 500kPa 的压缩空气，关闭进气，10min 后气压下降不大于 25kPa。
（4）自动降弓装置（ADD）特性：在更换滑板时，检验 ADD 性能。将受电弓升起 0.4～0.5m，打开试验阀，受电弓须迅速降下。
（5）落弓位保持力：落弓位保持力不小于 100N。
（6）弓头自由度：在受电弓工作范围的最高和最低工作高度下，弓头垂向移动量为（60±5）mm。
由上可知，日常检修对落弓保持力及下臂短轴高度无要求。
根据全路动车组运用经验，选取3列搭载北京赛德受电弓的动车组，现车测量受电弓落弓保持力和下臂短轴中心距车顶距离值均在790～805mm之间，落弓保持力平均值为240N，下臂短轴中心距车顶距离平均值为800mm。
因此，当下臂转轴中心距车顶距离调整到785mm±15mm时，可减少备用受电弓闭口方向运行时受到的垂向升力，避免备用折叠受电弓受气流影响飘起的问题。因受电弓个体差异，调节值应该视运用条件具体调整。
4处理措施
将发生飘弓现象的受电弓下臂短轴中心高度调整至下限值785mm，测量此时受电弓落弓保持力为243N。动车组在后续运用过程中未再出现此故障，措施有效。
5 结束语
当受电弓升起时，闭口运行的受电弓受到向上的垂向升力，有助于受电弓与接触网稳定接触，更利于运行过程中的性能稳定。当受电弓落弓时，闭口运行的受电弓在极端气流环境下可能发生飘弓现象，不利于动车组运行过程中的安全要求。只有不断总结动车组运用经验，科学分析，正确制定检修标准，才能最大限度的保证动车组运用安全。
参考文献：
[1] 陈振虹.CRH高速动车组技术原理与趣谈[M].北京：中国铁道出版社.2013.
[2] 董锡明.高速列车维修及其保障技术[M].北京：中国铁道出版社.2008.
[3] 林建辉.动车组检修技术与设备[M].北京：中国铁道出版社.2010.
[4] 宋永增.动车组概论[M].北京：北京交通大学出版社.2010.
[5] 王连森，连苏宁.动车组维护与检修[M].成都：西南交通大学出版社.2010.
[6] 铁道部运输局.CRH系列动车组实用技术教程[M].北京：中国铁道出版社.2008.
[7] 郭世明.动车组检测与故障诊断技术[M].成都：西南交通大学出版社.2008.