来瑞珉
天津轨道交通运营集团有限公司 天津 300000
摘要：在城市轨道交通第三轨供电方式的车辆中，受流器作为车辆行车的关键部件，在正线应急抢险救援中，受流器良好的应急功能将直接影响正线抢险救援的应急处置效率，本文通过对天津地铁三轨受流车辆受流器的应急功能分析进行提升改造，通过实验和实际运用验证，有效的提升了受流器的应急功能，为轨道交通行业制造和选用可靠受流器提供技术支持。
关键词：地铁、受流器、应急功能、轨道交通
0引言
城市轨道交通地铁车辆的受流器是为了满足地铁列车的电力需求与第三轨动态接触取得电能的一套设备，因第三轨供电在隧道内占用空间小，维护维修方便，目前仍被广泛应用于城市轨道交通领域，对受流器与第三接触轨的供电方式来说，稳定的持续接触受流和短路、侵界后的紧急脱靴是车辆的稳定受流和运营安全的保证。
天津地铁车辆使用的受流器是德国的STEMMANN公司和长春万喜隆科技有限公司生产的受流器，其中1号线车辆采用上部受流方式，2、3号线车辆采用下部受流方式。随着运用不断深入，使用过程中暴露一些看似微小但对运营会造成重大影响的弊端。本文主要结合以上两种受流器在天津地铁的使用情况，从实际运用出发，对使用中存在的问题进行分析并提供相关解决措施，为今后轨道交通行业对受流器产品的设计选型和标准修订提供相关技术支持。
1受流器的组成及其应急功能
天津地铁3号线车辆采用下部受流形式对车辆供电，主要由绝缘安装背板、熔断器、受流器锁闭装置、摆臂、电气线路组成，绝缘背板通过螺栓安装在转向架上，受流器摆臂与熔断器安装在绝缘背板上，碳滑靴下部接触三轨再通过电气线路和熔断器对车辆进行供电。
受流器主要有受流器摆臂在受到外力撞击时弱连接自动断裂和正线供电缺失后受流器能单独隔离脱离三轨的两种应急功能，下面主要结合天津地铁车辆受流器的实际使用情况对其应急功能进行分析和改进。
2受流器弱连接分析改造
受流器弱连接是受流器自我保护和对三轨保护的一种措施，因车辆在运行过程中惯量大，如果首列车因车下异物侵界或者三轨异常导致受流臂断裂，司机很难判断故障位置，更严重的是三轨侧受流器全部断裂后，车辆将无动力惰行停止在区间，车上无网压，司机无法判断受流器是否故障，侵界故障点位，即使通过司机室门查看与司机最近的受流器也因三轨和防护罩的阻挡无法观测到受流器摆臂断裂情况造成误判，行调安排其他车辆进行救援，也可能会发生救援车辆受流臂断裂无法救援的情况，STEMMANN受流器受流臂断裂位置恰巧不在司机可视范围内，而万喜隆受流器的弱连接位置位于可视区域，如果发生断裂司机可以明显观测到，采取相应的措施降低车辆故障处置时间，如图1两种受流器弱连接位置对比。
.png)
图1 受流器弱连接对比图
为了有效解决STEMMANN受流器弱连接不在可视范围内的弊端，通过理论分析将对其采取弱连接位置后移的改造，对现有受流器摆臂进行改造，降级摆臂根部强度，通过应力计算，将弱连接的位置调整到受流臂根部，如图2所示，这样能有效的解决受流臂受到异物侵界断裂后司机车上无法观测进行故障定位的问题。
.png)
图2 STEMMANN受流器弱连接改造图
3受流器隔离功能分析改造
受流器隔离功能是受流器关键的应急功能，目前行业内采用的主要有气动隔离和手动机械隔离两种方式。天津地铁1、2、3号线均采用手动机械隔离，隔离受流器需要克服受流器弹簧120N左右的弹力，如果隔离机构设置不合理，隔离操作力将会很大，因不同司机的身体素质各有差异，受流器的隔离功能操作力的大小将直接影响受流器的隔离时间继而影响正线应急处置时间，STEMMANN受流器隔离功能采用通过隔离杆下压方式，如图3所示，解除隔离同样采用下压形式，操作简单，用力较小，通过测试所有司机均能掌握。现有万喜隆受流器采用隔离杆上钩，通过滚动轴承带动导杆运行至死区，锁闭受流器，转动力臂小，司机操作困难，作用力大，并且正线也无法复位，隔离全列16个受流器时，随着隔离的进行，司机体力下降，单人几乎无法完成所有受流器的隔离。
通过对隔离机构的改造，将轴承结构改造成棘轮机构，采用下压形式隔离，棘轮机构自动锁闭，如图4所示，有效的解决了正线隔离后正线无法解除隔离的问题，受流器隔离力只需要克服约120N的受流器弹簧弹力，解锁时通过隔离杆上钩，解除棘轮机构即可完成正线恢复，所有司机均能掌握，得到了司机的肯定。
.png)
图4 万喜隆受流器隔离方式改造对比
4改造后测试
对STEMMANN受流器摆臂弱连接位置改造完成后，以碳滑靴中心点为基准，对断裂力进行计算校核满足＜10000N标准即可。
万喜隆受流器隔离功能改造完成后，对车辆限界进行核算，静态接触力测量、试车线动态测试，受流器性能未受影响。改造后，单列车16台受流器的隔离花费时间由12min减少到6min，节省一半的隔离时间。对于地铁运营来说很大程度提高了正线应急抢修效率。
结论
受流器摆臂弱连接的位置将直接影响司机对正线异物侵界造成受流臂断裂的故障判断和抢修效率，受流器摆臂弱连接位置必须设置在从车上能直接观察到的位置，方便断裂后司机能直观发现。
受流器的隔离功能是司机判断车辆无高压电故障点的重要操作手段，其隔离功能的简单有效将会很大程度上提升正线故障处理效率，在受流器的设计和型式试验中，受流器隔离功能的测试应进行严格规范，其隔离操作力不应该大于受流器接触弹力的最大值145N，隔离解除力应小于50N，并且在车厢内打开车门可以操作。
在受流器的设计国标GB/T 32589—2016中应加入对受流器弱连接位置的限制，对受流器隔离功能及其操作力的大小进行限制统一，这样将对未来城市轨道交通行业第三轨供电方式的线路中处置异物侵界和高压短路的事件中提供可靠保证。同时，将有效的解决不同厂家采用不同隔离方式后其操作不一致的影响，并且可在行业内的技能比武中加入受流器应急隔离的操作，提升司机应急操作水平，这为第三轨供电方式有决定性的指导和变革意义。
参考文献：
[1] 邱宣怀.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2001.
[2] 滕腾.随机振动下受电靴与第三轨接触振动规律研究.2012,6:16-22.
[3] 陈宏和，马沂文，张陆军.地铁车辆受流器与接触轨间的摩擦试验分析［J］.电力机车与城市车辆，2004，27（3）：34-36.