国内既有地铁项目受电弓换型技术剖析

向俊　李军　王秋红

摘要：国内刚性悬挂供电网线的使用，对受电弓弓网动态匹配性能及缓冲吸震性能提出了更高的要求。但国内各厂家受电弓使用性能差异大，部分项目受电弓使用过程中出现了较多的问题，导致受电弓使用故障率较高，各地铁公司对受电弓使用维护成本较大，部分地铁公司对既有项目使用的受电弓提出了换型要求。现以国内某地铁项目为例，从受电弓技术参数、机械接口和电连接接口、电气性能及限界等方面，对所替换受电弓如何保证能够适用于既有项目进行了剖析。

关键词：刚性悬挂供电网线;受电弓;限界;安装空间

1 国内现状及技术背景

考虑到地铁项目对供电网线使用稳定性高的要求，国内地铁项目主要采用刚性悬挂供电网线，对受电弓弓网动态跟随性、结构件强度及受电弓缓冲吸震性能都提出了很高的要求。国内前期使用的地铁受电弓都是采用国外数十年前的干线受电弓技术，对国内刚性悬挂供电网线技术没有进行过深入研究，导致受电弓在使用过程中存在不同程度的框架结构开裂或者是弓网动态匹配问题，对地铁列车的运行稳定性产生了较为严重的影响。

随着国内刚性悬挂供电网线受电弓使用经验的不断积累，部分受电弓厂家结合隧道内刚性悬挂供电网线的独特应用环境，有针对性地研制出了使用稳定性更高的地铁受电弓，基于此，部分地铁公司结合车辆架大修作业对受电弓进行了换型。

2 换型受电弓适用既有项目的技术说明

2.1    技术参数

为保证换型受电弓能够满足既有项目的使用要求，受电弓主要技术参数（表1）需尽量保持与既有项目上使用的受电弓参数一致或优于既有受电弓，不一致的参数，也需校核是否能够满足列车或者供电网线的实际要求。

通过上述技术参数对比可知，换型受电弓的技术参数与既有受电弓基本一致，部分技术参数优于既有受电弓，受电弓带绝缘子的最小工作高度与既有受电弓有差异，但能够满足供电网线的实际使用要求。

2.2    安装接口

受电弓上的安装接口能够保证受电弓顺利与车辆接口正常连接，其包括机械接口、主电路接口、气路接口及信号线接口，为了保证换型受电弓能够满足既有车辆的安装要求，上述接口都需按照既有受电弓进行接口设计，以确保换型受电弓能够顺利安装在现有列车上。安装接口示意图如图1所示。

2.3    安装空间

地铁列车因车顶布置有空调，空调布局差异导致了受电弓在车顶的安装空间存在差异，目前地铁列车车顶有两种安装空间形式，分别为半敞开式及凹坑式，如图2、图3所示。

半敞开式安装空间对受电弓长度尺寸没有严格要求，国内既有受电弓都可满足该类型安装空间的尺寸要求。但凹坑式安装空间对受电弓长度有着严格的尺寸要求，需协调好受电弓弓头位置及上框架尾部与车体之间的距离，保证高低压部件之间的电气间隙。根据标准要求，考虑到国内环境的差异性，在OV4、PD4B条件下，高低压导体之间的距離最好在43 mm以上。

2.4    信号输出

地铁受电弓可以通过接近式电感应器或行程开关输出降弓到位信号和开始升弓信号，也可以通过压力开关输出升弓到位信号和降弓到位信号，有些项目选其中一种，有些项目两种方式都选，这需要根据列车既有受电弓自带的信号输出方式确定。需特别注意的是，对采用行程开关传输信号的受电弓进行改造时，如果改进为接近式电感应器形式，考虑到电感应器存在一定的漏电电流，由于车体内的电阻值巨大，信号传输过程中会放大电压，导致该信号不是绝对的开断信号，使得终端无法识别该信号。所以在信号传输电路中，需加入一个继电器，对该电压进行隔离，保证信号的正常识别。

2.5    限界的复合性

地铁列车运行环境复杂，线路上布置有各种设备，为避免使用过程中列车上的部件与线路沿线设备干涉的风险，需对安装新受电弓后的地铁列车进行限界评估。一般情况下，改造的受电弓需主机厂重新进行限界核算，但限界核算非常复杂且列车交付业主多年，主机厂一般不会进行该限界的核算。为保证项目安全，需对换型受电弓的相关尺寸与既有受电弓进行对比，保证限界的复合性。

限界主要包括静态限界和动态限界。静态限界主要考虑受电弓折叠高度、弓头长度、弓头高度及弓头轮廓尺寸。动态限界主要考虑受电弓弓头长度、弓头高度、弓头轮廓、受电弓横向刚度、受电弓安装公差、碳滑板最大磨耗量等参数。在允许的条件下，换型受电弓的相关尺寸最好与既有受电弓一致或优于既有受电弓。满足了上述要求，即可视为换型受电弓能够满足既有项目的使用限界要求。

3 结语

综上所述，要保证换型后的受电弓能够较好地满足既有地铁列车的使用要求，除需考虑受电弓的基本安装接口外，还需认真分析对比受电弓的性能参数、信号输出方式及限界满足情况，在上述条件都能达到要求的情况下，换型受电弓可视为满足了项目要求。

[参考文献]

[1] 安孝廉.受电器[M].北京：中国铁道出版社，1984.

收稿日期：2020-02-26

作者简介：向俊（1984—），男，湖南益阳人，助理工程师，研究方向：轨道交通受流电器。