何晓玲
摘 要:以重庆地铁 6 号线斯特曼单臂受电弓为例,介绍其结构及工作原理,通过故障现象、电路及气路控制原理深入分析其自运营以来发生的自动降弓装置(ADD)保护功能失效、ADD 断开高速断路器和无法正常降弓等故障,提出对应整改措施并进行验证。验证结果良好,未再发生相关故障,从而降低受电弓的故障率。
关键词:地铁;受电弓;ADD;降弓保护;高速断路器;故障分析;整改措施
受电弓是从高架接触网向机车传导电能的装置,只有可靠的工作性能才能保证地铁列车稳定的运行。受电弓一旦发生故障,将严重影响列车的正常运营。重庆地铁6号线斯特曼单臂受电弓自运营以来发生多起受电弓ADD降弓保护功能失效、列车不能正常降弓等故障,因此,有必要分析和研究受电弓发生故障的真正原因,从而降低其故障率,提高其上线率。
1 受电弓简介
1.1 结构
斯特曼单臂受电弓主要由底架、阀箱2、绝缘子、升弓装置、阀箱1、导杆、上臂、滑片、弓头、弓头导杆、下臂及阻尼器等组成,如图1所示。
1.2 升降弓工作原理
1.2.1 升弓工作原理
首先按下升弓按钮,若气压达不到受电弓的额定工作气压,升弓系统会自动启动升弓泵,待压力足够后,压缩空气经车内电磁阀、受电弓气源控制箱进入气囊,气囊膨胀推动钢丝绳带动下臂运动,下臂在拉杆的协助下托起上臂及弓头,弓头在平衡杆的作用下,在工作高度范围内始终保持水平状态,并按规定的时间平稳地升至网线高度,完成整个升弓过程。
1.2.2 降弓工作原理
当按下降弓按钮,控制系统释放气囊中的压缩空气,受电弓在重力作用和阻尼器的辅助作用下平稳地落到底架的橡胶止挡上,至此完成整个降弓动作。整个降弓过程在规定的时间内完成。
2 受电弓故障现象及分析
重庆地铁6号线斯特曼受电弓自运营以来经常发生各类电气故障,其中比较典型的是ADD断开高速断路器、受电弓不能正常降下和ADD降弓保护功能失效。
2.1 ADD 断开高速断路器
2.1.1 故障现象
ADD断开高速断路器故障有以下3种情况。
(1)运行时报ADD断开高速断路器,不降弓。2019年7月25日,620编组列车发生4车、5车高速断路器断开故障,列车控制与监控系统(TCMS)报“MP2 ADD断开高速断路器”故障信息,显示5车受电弓未降下。
(2)库内升弓时闪报ADD断开高速断路器,降弓。2019年7月14日,614编组列车发生4车、5车主断路器断开故障,6车辅助电源系统(APS)发生故障,TCMS报“MP2 ADD断开高速断路器”故障信息。当 5 车ADD断开高速断路器后,4车、5车主断路器断开,此时5车受电弓降下,6车APS无法工作,启用扩展供电(当列车中一个单元的辅助供电系统发生故障后,则另一个单元的輔助供电系统给故障单元提供380V电压)。
(3)运行时报ADD断开高速断路器,降弓。2019年7月19日,612编组列车出现2车受电弓降下故障,即TCMS报“升弓命令后MP1车受电弓未升到位”故障信息,显示2车受电弓降下。
2.1.2 故障分析
以上3种故障检查时均发现碳滑板有漏气,漏气点均在碳滑板和铝托架结合部,碳滑板内部气管因弓网拉弧产生高温烧融,如图2所示。
同为漏气故障,但3次故障现象都不同:620编组列车的碳滑板漏气后只发生ADD断开高速断路器,没有降弓;614编组列车的碳滑板漏气后,ADD断开高速断路器且降弓,降弓后APS无输入,列车扩展供电部分开始工作;而612编组列车的碳滑板漏气后,只发生降弓,没有发生ADD断开高速断路器。这就需要结合斯特曼受电弓ADD降弓保护电路原理及其气路原理具体分析,其电路原理图和气路原理图分别如图3和图4所示。
(1)620编组列车故障分析。当碳滑板K01或K02发生轻微漏气故障后,碳滑板后端的ADD压力开关C2将进行压力检测,当压力值减小至C2设定值(310~350 kPa)的下限时,C2动作,触发电信号。由图3得知,在正常升弓状态下,压力开关C2的压力继电器2的触点1、3闭合,而漏气后压力降到C2设定值下限后,压力继电器2的触点1、2闭合,控制继电器2KA47得电,2KA47 触点分别控制向TCMS 发送ADD断开高速断路器信号和断开主断路器。这时TCMS则报“ADD断开MP车高速断路器”故障信息,对应的2节动车高速断路器断开。如果漏气量不再继续增大,达不到快速下降阀(又称“膜片阀”,SV1)的动作条件,受电弓会维持升弓状态,不会降下。
(2)614编组列车故障分析。在620编组列车故障现象的基础上,如果漏气量一直增大,达到SV1的动作条件,SV1开始迅速排气,气囊内的压缩空气很快被排放,受电弓降下。气囊内的压力由受电弓升降弓位信号压力检测开关C3(设定值为310~350 kPa)检测,此时压力降低后C3触发动作,向TCMS报告受电弓降下信号。在正常升弓状态下,压力开关C3的压力继电器1的触点1、3闭合,回路2418向TCMS报告升弓位信号。而漏气后压力降至C3设定值的下限后,压力继电器1的触点1、2闭合,2419回路向TCMS报告降弓位信号,此时TCMS 报“升弓命令后MP车受电弓未升到位”故障信息。
(3)612编组列车故障分析。经检查612编组列车MP1车的压力开关C2发生故障,所以未报出ADD断开高速断路器故障信息。漏气量持续增大,SV1开始迅速排气,受电弓降下,压力开关C3动作,此时TCMS报“升弓命令后MP 车受电弓未升到位”故障信息。
2.2 受电弓不能正常降弓
一般情况下,受电弓不能正常降弓有电路和气路2个方面的原因。电路方面包括继电器故障、接线绝缘不良导致串电、降弓按钮故障等;气路方面包括排气阀故障、降弓电磁阀故障、气路堵塞等。