地铁车辆受电弓故障分析

以南京地铁2号线车辆为例,针对车辆受电弓常见的上框架出现裂纹和碳滑板出现异常磨耗的问题进行分析。得出导致上框架出现裂纹的原因主要是焊接质量问题和网线的异常冲击问题,碳滑板出现异常磨耗的原因是由于受电弓碳滑板与接触网之间受流工况的不同,导致碳滑板在使用中会出现断裂、剥离、掉块、裂纹、灼烧、偏摩等异常问题。提出了针对受电弓上框架出现裂纹和碳滑板异常磨耗问题的故障处理以及预防和整改措施。     

地铁受电弓碳滑板冬季异常磨耗特点微观研究

以国内某地铁线路在冬季运行中出现异常磨耗的受电弓浸铜碳滑板为研究对象，借助多种微观测试手段，比较其表面形貌、微观组织、化学成分等与正常磨耗状态的碳滑板表面的差异，探究碳滑板出现异常磨耗的原因及机制。结果表明：与正常磨耗状态碳滑板相比，异常磨耗状态下碳滑板表面三维形貌崎岖且粗糙，其接触条件显著恶化，机械磨损、磨粒磨损、电弧烧蚀、材料转移等形式的磨损量均有增加；在进入秋冬季节后，碳滑板表面润滑条件发生改变、磨粒数量增加、直径增大、接触副温度上升，从而加剧了磨粒磨损和电弧烧蚀，造成碳滑板出现异常磨耗现象。对地铁运营过程进行跟踪监测后发现，碳滑板异常磨耗的出现与隧道内环境湿度的下降存在一定关联。     

地铁受电弓损伤评估及故障分析

受电弓作为地铁列车供电系统的重要组成部分,通过接触网取电给地铁列车主牵引和高压设备供电。本文通过介绍受电弓升降弓的工作原理,对受电弓在线路开线阶段出现的轴杆弯曲、碳滑板裂纹、燃弧故障进行分析和评估,经过现场普查并结合弓网监测数据分析判断,分析认为其主要原因为过大的硬点冲击导致碳滑板磕缺、断裂,从而导致弓网关系恶化。经过分析提出了弓网匹配改进建议,解决了该类型故障,降低了受电弓在运行过程中发生故障的概率,改善列车运营的安全性能。     

组装式滑板对地铁接触线犁削磨损的影响

在弓网载流摩擦磨损实验台上,用直流恒流电源对组装式浸金属碳滑板以及银铜合金接触线进行摩擦磨损试验,研究组装式碳滑板的接缝间隙和滑板间高度差对地铁接触线犁削磨损及滑板异常磨耗现象的影响。试验结果表明:组装式碳滑板高度差会严重刮伤接触线,是接触线犁削磨损的主要原因,而接缝间隙仅会轻微划伤接触线;80 N以上的法向力会显著减小滑板的磨损率;接缝间隙较小时更容易刮伤接触线,造成犁削磨损。分析滑板磨损表面形貌发现:存在滑板间高度差时滑板会出现机械划痕,电气磨耗和接触线材料转移也比较严重。     

基于应变响应反演技术的弓网动态接触力监测方法及应用研究

实时监测接触网-受电弓的动态接触力对于弓网取流质量的评估至关重要。提出了一种基于应变响应反演弓网动态接触力大小和受力位置的监测方法,详细阐述了该方法的测量原理和传感器安装方法以及关键参数的标定实验。基于该方法的弓网动态接触力监测系统成功应用于某地铁刚性架空接触网测试项目中,对地铁在60 km/h和80 km/h运行状态下受电弓弓网动态接触力大小及位置进行实时监测和分析。结果表明,基于应变响应反演技术的动态接触力测量方法具有测量精度高、数据一致性好、传感器安装灵活的优点,不仅可以准确地还原弓网动态接触力,而且可以定位受电弓碳滑板上的弓网接触位置,能够有效的评估弓网耦合系统的性能质量。     

受电弓状态未知问题的分析及改造建议

受电弓是地铁车辆从接触网上受流的装置,通过碳滑板与接触网导线的直接接触,从接触网导线上受取电源,为车辆提供牵引、空调、照明、控制等,因此,受电弓的状态直接影响列车的安全、可靠运行。通过对受电弓状态的实时监控,可及时、准确地发现受电弓出现问题的区域,了解弓网异常或受损情况。本文以南京S7号线高压电器箱内高速断路器HSCB断开后导致受电弓状态未知的问题为例,展开详细分析,并提出了改造建议。     

地铁刚性弓网系统接触线磨损特性试验研究

为研究地铁刚性接触网系统接触线磨损的规律,以地铁刚性接触网系统常用的浸金属碳滑板/铜银合金接触线作为摩擦副,通过模拟地铁弓网系统运行参数,使用载流摩擦磨损试验机研究有、无电火花放电情况下,浸金属碳滑板与铜银合金接触线直流电滑动过程中磨损量、摩擦因数、载流效率随滑动距离的变化。试验结果表明：电火花放电会使得接触线与浸金属碳滑板磨损量显著上升,出现电火花放电时摩擦因数较小,弓网系统载流效率会明显降低同时出现大幅波动。试验后对碳滑板和接触线表面形貌的观察可知：电火花放电会使得浸金属碳滑板表面烧蚀坑数量和尺寸大小增加,同时会出现滑板材料大面积剥落和表面裂纹增多的问题,接触线表面形貌变得更加粗糙。     

滑板倾斜对碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响

使用环-块式高速摩擦磨损试验机,试验研究在交流电场中滑板倾斜对电弧放电以及碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,电流为100 A时,碳滑板材料的磨损量随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,试验盘每转平均放电能量也随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,碳滑板磨损率随着电弧能量的增大而增大;当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。     

高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制研究*

高速受电弓滑板面临高滑动速度、高电压、大电流等极限运行环境,运行环境的复杂性势必对滑板的使用寿命造成影响。为研究高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制,通过对某高速列车受电弓浸金属碳滑板进行实车跟踪监测分析,得出高速受电弓滑板的真实工作条件,并通过扫面电子显微镜、电子探针、白光干涉仪对高速运行磨损后的浸金属滑板表面进行微观形貌分析、表面元素分布分析、表面粗糙度分析。结果显示：浸金属碳滑板的主要磨损机制为黏着磨损;浸金属碳滑板中间异常光亮的区域主要是由大量碳元素排列组成,且可能是由于滑板在进出站以及车辆段滑动时接触网未设置拉出,造成滑板中间磨耗较其他区域明显异常。磨耗后滑板表面成分分析可以得出,滑板表面氧元素原子占比较高,说明滑板表面发生了一定的氧化还原反应。     

基于轮轨弓网双耦合的高速受电弓横向减振技术对策

鉴于轮轨磨耗与碳滑板磨损双因素影响,构建了轮轨弓网双耦合仿真技术平台,深入研究了高铁车辆的刚柔耦合振动及其对高速受电弓局部高应力的影响。通过典型案例研究表明,高速受电弓存在高周疲劳问题,且有轮轨接触动力作用、碳滑板横向摩擦扰动和流固耦合效应3大影响因素。因此高速转向架的研制应该在统一规范的轮轨匹配条件下科学提升极限速度以降低轮轨接触动力作用。由于商业速度400km/h已接近极限速度,研制高速受电弓必须明确其轻量化设计基本原则,低阶横向弹性模态频率应大于等于12Hz。最后,以复杂约束和内力精准分析为研判高周疲劳的主要依据,提出新一代高速受电弓轻量化结构设计,利用"鸭蛋圆"联接结构形式合理分散上下臂铰接动荷,将高周疲劳转变为静强问题。     

受电弓滑板载流温度静态特性研究

针对电气化铁路运营带来的受电弓-接触网问题,仅从传统的动力学角度研究分析已显不足,受电弓滑板载流温度分布关系的深入研究是对其的有力补充。从热学角度出发,通过将流入受电弓电流基于等效电功率形式施加到受电弓滑板上,建立滑板接触点附近的温度分布模型;运用FLUKE热像仪测量同等受流条件下滑板接触点温度分布规律,验证了仿真方法的有效性,为弓网系统电-热耦合关系进一步研究提供参考。     

城市轨道交通刚性接触网运营管理创新实践

刚性接触网系统较柔性接触网设备的管理重点有明显不同,刚性接触网的磨耗研究和治理是城市轨道交通中接触网设备管理的难点和重点。现根据西安地铁弓网的实际运行状况,展开影响弓网关系因素的全面分析,不断完善技术标准及管控措施,有效降低刚性接触网系统磨耗,预防发生设备故障,提高安全运行水平,降低运营维护成本。     

高速铁路弓网动态图像检测技术研究综述

针对高速铁路弓网系统快速发展的需要,概述了弓网检测技术的发展,分析了基于实时图像检测技术的列车接触网几何参数检测、接触网悬挂状态检测监测和受电弓滑板监测。最后,提出了高速铁路弓网检测技术的发展方向。     

基于三维测量的受电弓弓头检测系统研究

基于结构光三维测量,设计了列车受电弓弓头故障检测系统.介绍了系统工作原理与采集流程,结合系统应用环境特殊性,给出关键部件的选型.提出基于点云数据的受电弓滑板磨耗检测算法以及中心线偏移、弓头姿态、羊角变形检测算法.进行仿真实验验证了算法精度.     

不同表面形貌的接触线对浸金属碳滑板载流摩擦磨损性能的影响

在受电弓-接触网载流摩擦磨损过程中,接触线会产生不同的横截面形状,而接触线形貌的改变可能会影响弓网间的接触关系,进而影响弓网间的载流摩擦磨损性能。为研究不同表面形貌的接触线对浸金属碳滑板载流摩擦磨损性能的影响,利用环-块式高速载流摩擦磨损试验机,研究载流条件下常规形貌、麻点形貌、斜切形貌的接触线与浸金属碳滑板的摩擦磨损性能,比较采用不同形貌接触线时的摩擦因数、电弧能量和浸金属碳滑板的磨损量、表面形貌。试验结果表明：在直流电情况下,常规接触线与浸金属碳滑板组成的摩擦副的摩擦因数最小,滑板磨损量最低;采用斜切形貌接触线时的摩擦因数最大,滑板磨损量最大。通过SEM电镜观测浸金属碳滑板表面的磨损形貌,发现接触线为常规形貌时,滑板以氧化磨损为主,有较多的氧化物产生;接触线为麻点形貌时,滑板以电弧烧蚀和磨粒磨损为主,产生了细小裂纹和烧蚀坑,有较多的磨屑和剥落层出现;接触线为斜切形貌时,滑板以电弧烧蚀为主,有大裂纹和犁沟产生,并且烧蚀区域出现了较多的白色小球。研究表明,当接触线的形貌发生改变时,会导致滑板磨耗增加并加剧接触副电弧放电,从而恶化接触副的状态。因此,当接触线磨损变形严重时,应及时进行更换...     

广州地铁三号线受电弓上框架裂纹原因分析及处理措施

针对广州地铁三号线受电弓上框架出现裂纹,分析了广州地铁三号线列车受电弓运行过程中导致上框架焊缝开裂的主要影响因素,提出整改方案及措施,以提高受电弓安全运营,确保运营服务质量。     

几种受电弓滑板/接触线材料载流摩擦磨损行为的比较

在销-盘摩擦磨损试验机上研究浸金属碳/纯铜、纯碳/不锈钢、浸金属碳/不锈钢、纯碳/纯铜4种受电弓滑板/接触线的载流摩擦磨损性能。结果表明:浸金属碳/纯铜的摩擦因数比其他3对配副的摩擦因数都大,且其配副的碳滑板材料磨损量比其他3对配副的磨损量都高;4对配副的主要磨损机制是电弧烧蚀、磨粒磨损和氧化磨损,而浸金属碳/纯铜还出现黏着磨损。浸金属碳/纯铜因磨损严重,且电滑动中发出异常噪声,应避免作为受电弓滑板/接触线材料。     

地铁刚性接触网异常磨耗分析整治及预防方案

刚性接触网在城市轨道交通中应用较广,近年来多城市均发生刚性接触网接触线异常磨耗现象,接触线磨损增加并出现拉丝现象,严重影响运营安全。现分享广州地铁二、三号线刚性接触网异常磨耗的应急整治经验,并结合现场与理论分析接触网异常磨耗产生的原因,同时对接触网异常磨耗的预防方案进行了阐述。     

弓网电弧起弧和熄弧距离及电弧烧蚀磨损的试验研究

利用自行研制的弓网电弧试验系统,研究弓网电弧起弧和熄弧距离。提出一种弓网电弧起弧和熄弧距离在线测量方法,通过试验研究电压、电流对弓网电弧起弧和熄弧距离的影响以及滑板电弧烧蚀磨耗的影响。试验结果显示,弓网离线起弧和熄弧距离随着电压的增大近似呈线性地增大;滑板电弧烧蚀磨损量随着电压和电流的增大而显著增大;电弧烧蚀磨损量与电弧能量密切相关,随着电弧能量增大,滑板磨损量也随之增大。     

受电弓升降弓故障分析及改进措施

受电弓作为地铁列车高压供电系统的重要组成部分,通过接触网取电给地铁列车主牵引和高压设备供电。本文通过介绍受电弓升降弓的工作原理,对受电弓在工作时出现的升降弓故障进行分析和判断,以期通过改进设计、优化受电弓的结构,减少受电弓在运行过程中发生故障的概率,改善地铁列车运营的安全性能。