ss3B型固定重聯(lián)機(jī)車受電弓故障原因分析和防止措施

SS3B型固定重聯(lián)機(jī)車受電弓故障原因分析與防止措施胡兆花摘要：文章從SS3B型固定重聯(lián)機(jī)車運(yùn)用檢修的實(shí)際情況出發(fā)，分析迎武段、迎蘭段發(fā)生弓網(wǎng)故障的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)和防止措施。關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；弓網(wǎng)故障；原因分析；防止措施1、問題的提出2009年4月1日，蘭州鐵路局48臺(tái)SS3B固定重聯(lián)機(jī)車全部配屬我段迎-蘭和迎-武區(qū)段使用，在運(yùn)行中，機(jī)車受電弓滑板護(hù)板頻繁發(fā)生開裂、鉚釘脫落、滑板斷裂及彈簧支架裂損等現(xiàn)象，多次造成弓網(wǎng)設(shè)備損壞，導(dǎo)致迎蘭線、迎武線運(yùn)輸中斷，給鐵路運(yùn)輸安全帶來極大的危害。發(fā)生弓網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)故障具體見圖1。圖1發(fā)生弓網(wǎng)設(shè)備故障現(xiàn)場(chǎng)2、故障原因分析受電弓是電力機(jī)車、電動(dòng)車輛從接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線上受取電流的一種受流裝置。它安裝在機(jī)車車頂上，當(dāng)受電弓升起時(shí)，其受電弓滑板與接觸導(dǎo)線接觸，將電流引入車內(nèi)。因此，受電弓作為電力機(jī)車、電動(dòng)車輛與固定供電裝置之間的連接環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接影響機(jī)車的可靠性。本文將從接觸網(wǎng)自身缺陷、受電弓的質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等人為因素方面來進(jìn)行闡述和探討。2.1接觸網(wǎng)硬點(diǎn)沖擊的問題從受電弓的檢查及更換下的滑板來看，迎蘭段迎武段接觸網(wǎng)線路是鋼鋁導(dǎo)線，還沒有被改造為銅鋁導(dǎo)線，故普遍存在“硬點(diǎn)”的隱患，尤其迎武段較為嚴(yán)重，每臺(tái)回段整備機(jī)車每趟車頂檢查均能發(fā)現(xiàn)滑板多處被接觸網(wǎng)的硬點(diǎn)損傷痕跡。接觸網(wǎng)存在硬點(diǎn)時(shí)，當(dāng)高速滑行的受電弓通過接觸網(wǎng)時(shí)，受電弓會(huì)受到?jīng)_擊，不但加快了受電弓滑板的異常磨耗和撞擊性損害，而且經(jīng)常在硬點(diǎn)所在部位產(chǎn)生火花或拉弧，影響弓網(wǎng)良好受流和受電弓的壽命，嚴(yán)重時(shí)很容易造成弓網(wǎng)事故。長(zhǎng)此以往，迎-蘭線、干-武線弓網(wǎng)配合關(guān)系惡化，機(jī)車運(yùn)行時(shí)，受電弓滑板與接觸網(wǎng)線磨擦，接觸網(wǎng)線表面會(huì)形成“搓板形狀”，毛刺、硬點(diǎn)較多，加劇對(duì)滑板的磨損，機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，極易導(dǎo)致受電弓滑板護(hù)板及彈簧支架因反復(fù)機(jī)械扭折，疲勞而發(fā)生斷裂、脫落問題。2.2接觸壓力的問題受電弓受流性能的優(yōu)劣，在很大程度上決定于滑板與接觸導(dǎo)線之間的接觸壓力。若接觸壓力太小，則接觸電阻增大，功率損耗增加，機(jī)車運(yùn)行起來還易產(chǎn)生離線和電弧，從而導(dǎo)致接觸導(dǎo)線和滑板的電磨耗增加。機(jī)車在停車條件下當(dāng)受取較大電流時(shí)，還可以因接觸電阻過大而燒斷接觸導(dǎo)線。但壓力過大，又會(huì)使機(jī)械磨耗增加，甚至造成滑板局部拉槽，進(jìn)而造成接觸導(dǎo)線彈跳拉弧，以致刮弓。因此要求受電弓在其工作高度范圍內(nèi)有一個(gè)較合適的基本不變的接觸壓力。這個(gè)接觸壓力則由受電弓機(jī)械結(jié)構(gòu)和各部分參數(shù)決定。機(jī)車出庫前，受電弓壓力未按規(guī)定進(jìn)行調(diào)試，升弓壓力偏大或偏小不符合技術(shù)要求；在機(jī)車運(yùn)行時(shí)，總風(fēng)壓力或控制風(fēng)缸壓力不足，又盲目升弓，都會(huì)導(dǎo)致受電弓與接觸網(wǎng)不能完全接觸，而發(fā)生弓網(wǎng)事故。2.3滑板托架支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題機(jī)車在正常運(yùn)行中，前后每架受電弓有兩條滑板，均由左右側(cè)的滑板托架支撐，滑板托架上有減震調(diào)節(jié)彈簧，當(dāng)滑板和接觸網(wǎng)接觸時(shí)，可以克服接觸網(wǎng)對(duì)滑板的壓力，自行調(diào)節(jié)滑板的垂直高度，使接觸網(wǎng)對(duì)滑板的壓力和彈簧的支撐壓力平衡，滑板和接觸網(wǎng)始終正常的接觸力度范圍之內(nèi)?；逋屑苤位宓淖饔镁唧w見圖2。當(dāng)接觸網(wǎng)上存在硬點(diǎn)時(shí)，最先敲擊前進(jìn)方向的第一條滑板碳條，因接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)為“之”字形走向，故一般敲擊點(diǎn)不在滑板中間，而在邊側(cè)，滑板托架由于減震彈簧的作用迅速調(diào)整滑板垂向高度，但不能調(diào)整橫向距離，使滑板托架以敲擊點(diǎn)為中心承受扭曲力，而滑板托架上連接滑板的部位有兩螺絲孔，是承受剪切力最薄弱的環(huán)節(jié)，因支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)生了斷裂現(xiàn)象。具體見圖3、圖4。圖3滑板托架發(fā)生裂損故障現(xiàn)場(chǎng) 圖4滑板托架改造前易產(chǎn)生疲勞裂紋在正常使用中，一般有兩種材質(zhì)的滑板，即：粉末冶金滑板和碳纖維滑板。由于粉末冶金滑板存在重量大，不耐磨、不耐高溫等缺陷，造成粉末冶金滑板有許多不安全的因素，故我段現(xiàn)在選擇的是碳纖維滑板，相對(duì)于粉末冶金滑板耐高溫、耐腐蝕、耐磨性好，而且重量輕，在機(jī)車運(yùn)行中，具有良好的抗沖擊性能，能夠沿著纖維軸方向具有很大的強(qiáng)度。但針對(duì)迎蘭段和迎武段是鋼鋁導(dǎo)線的現(xiàn)狀，現(xiàn)有的碳纖維滑板不太適合該接觸網(wǎng)線路，在鋼鋁線的敲擊和磨耗下，經(jīng)常發(fā)生碳碎裂，需改變碳纖維滑板成分配比，以提高滑板的硬度和韌度。

3、預(yù)防措施通過對(duì)上述導(dǎo)致弓網(wǎng)故障原因分析，基本確定了導(dǎo)致受電弓故障的主要因素是弓和網(wǎng)本身的質(zhì)量缺陷，同時(shí)對(duì)受電弓維護(hù)和使用不當(dāng)也加劇了故障的發(fā)生。結(jié)合實(shí)際，從控制弓網(wǎng)自身質(zhì)量和控制人為因素造成的故障等方面采取相應(yīng)措施。3.1改進(jìn)受電弓滑板托架易斷部位圖5改進(jìn)前滑板托架的承力薄弱部位圖圖5改進(jìn)前滑板托架的承力薄弱部位圖6改進(jìn)后增加強(qiáng)度的滑板托架部。位分析受電弓滑板托架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可知，托架與滑板的聯(lián)結(jié)處是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。主要是受電弓承受運(yùn)行工況沖擊而產(chǎn)生疲勞破壞主要在這一部位，現(xiàn)場(chǎng)損壞的受電弓也實(shí)際驗(yàn)證了分析結(jié)果。結(jié)合受電弓的實(shí)際結(jié)構(gòu)，對(duì)滑板托架與滑板的聯(lián)接部位進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)該部位的強(qiáng)度是解決問題的關(guān)鍵。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在滑板托架和滑板的連接處加裝兩個(gè)加強(qiáng)筋緊貼托架后，再焊接成整體，這樣，該連接處整體受力均勻，增強(qiáng)了該結(jié)構(gòu)部位的疲勞承受強(qiáng)度。（改進(jìn)前和改進(jìn)后的對(duì)比具體見圖5、圖6）。改進(jìn)后的托架裝置的安裝尺寸與原來一致，對(duì)受電弓的更換安裝沒有影響。我段于2010年1月對(duì)48臺(tái)固定重聯(lián)機(jī)車的滑板托架，全部進(jìn)行了加裝改進(jìn)。目前改進(jìn)后的滑板托架在運(yùn)行過程中，因該部位的裂損引起的受電弓故障大為減少。3.2加強(qiáng)接觸網(wǎng)的防護(hù)入段檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑板有硬點(diǎn)沖擊痕跡、接觸網(wǎng)拉出值超限及車頂存在接觸網(wǎng)吊下的異物，通過信息反饋渠道及時(shí)反饋給供電段處理。要求乘務(wù)員加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)及受電弓滑板的監(jiān)控運(yùn)行，列車在運(yùn)行途中發(fā)生接觸網(wǎng)晃動(dòng)等異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即采取降弓停車措施，確認(rèn)受電弓及接觸網(wǎng)狀態(tài)，確認(rèn)正常后方可繼續(xù)運(yùn)行，嚴(yán)禁盲目運(yùn)行。3.3改進(jìn)受電弓滑板的性能針對(duì)SS3B固定重聯(lián)機(jī)車擔(dān)當(dāng)運(yùn)營任務(wù)的區(qū)段的鋼鋁導(dǎo)線接觸網(wǎng)線路狀態(tài)（即迎武線和迎蘭線），滑板工作條件十分惡劣的現(xiàn)狀，我段采取不斷對(duì)各個(gè)廠家生產(chǎn)的碳纖維滑板進(jìn)行裝車試驗(yàn)，選取和改進(jìn)適應(yīng)該運(yùn)行環(huán)境的滑板。通過與廠家不斷交流、改進(jìn)材質(zhì)配比，考慮滑板抗沖擊的機(jī)車安全性能和耐磨損性能。經(jīng)過多次的材質(zhì)配比改進(jìn)試驗(yàn)，長(zhǎng)時(shí)間的無數(shù)次運(yùn)行考證，選取和改進(jìn)了適應(yīng)該區(qū)段使用的受電弓滑板，其突出特點(diǎn)是比前期的產(chǎn)品明顯更具有抗沖擊性和耐磨性。3.4控制人為因素造成受電弓的故障1）按照工藝要求，在機(jī)車入庫整備時(shí)，必須專人臺(tái)臺(tái)檢查受電弓狀態(tài)、檢測(cè)受電弓滑板厚度，更換到限滑板（更換后檢測(cè)壓力）。對(duì)受電弓進(jìn)行給油，檢查受電弓活動(dòng)關(guān)節(jié)及彈簧盒等處所缺油時(shí)，應(yīng)將原老油垢清除后重新給油，確保各關(guān)節(jié)靈活；對(duì)受電弓進(jìn)行清潔，發(fā)現(xiàn)有銹跡的處所必須做徹底除銹，油漆脫落處所必須進(jìn)行補(bǔ)漆。2） 、每月對(duì)全部機(jī)車（包括中、小、輔修機(jī)車）受電弓壓力進(jìn)行一次檢測(cè)，必須符合標(biāo)準(zhǔn)。3） 每月對(duì)受電弓升降弓性能進(jìn)行試驗(yàn)，升降弓時(shí)間必須符合標(biāo)準(zhǔn)，各種技術(shù)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。。4） 乘務(wù)人員在機(jī)車升弓前，必須確認(rèn)總風(fēng)缸壓力不低于500Kpa，低于500Kpa時(shí)，使用控制風(fēng)缸壓力升弓；控制風(fēng)缸壓力低于500Kpa時(shí)，要使用輔助壓縮機(jī)打風(fēng)，風(fēng)壓達(dá)到500Kpa時(shí)方準(zhǔn)升弓，輔助壓縮機(jī)必須繼續(xù)工作以維持升弓壓力，防止風(fēng)缸泄漏造成受電弓拉弧燒斷接觸網(wǎng)。確認(rèn)總風(fēng)壓力低于規(guī)定壓力，嚴(yán)禁盲目升弓。5） 各運(yùn)用車間在運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)將過電分相時(shí)機(jī)車調(diào)速手柄“零”位、主斷路器“斷”、“合”記錄數(shù)據(jù)，對(duì)照分相位置進(jìn)行分析，并將此項(xiàng)工作納入干部監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，從數(shù)據(jù)分析掌握司機(jī)通過分相前后的操縱，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施，防止帶電過分相造成弓網(wǎng)事故的發(fā)生。4、結(jié)束語電力機(jī)車受電弓、接觸網(wǎng)是在一個(gè)受力復(fù)雜、工作條件比較惡劣的情況下工作，弓網(wǎng)故障是由綜合因素造成的。通過對(duì)迎蘭段、迎武段弓