张登
身份证422202199101103***
摘要：动车组的受电弓长期在裸露的空气环境下与接触网之间产生作用，并将电力能源通过碳滑板和杆件等传导到动车电气设备上。但是受电弓上的碳滑板、进风管、气囊以及其他各种组件有可能因为环境因素的干扰或者外力作用而受损，优化制造材料、制造工艺以及运行模式等措施将会从根本上提高受电弓的可靠性。
关键词：动车组；受电弓故障；原因分析；处理方法
引言：
动车组受电弓上的碳滑板、气囊、进风管、绝缘子以及其他一些组件会因为高速气流的冲击、物体打击、磨损等因素而出现故障。铁路企业在处理此类问题时要从两个方面来着手，其一是加强日常检修，其二是从材料、制造工艺等方面优化受电弓上的各种组件。
1受电弓概述
动车组在运行过程中要持续不断地从架设在其上部的接触电网上获得电机驱动的能源，而受电弓的作用是将电力能源从接触网上传导到动车用电设备上。因此，受电弓要随着动车一起向前高速运动，并且这种相对苛刻的工作条件使其在实际应用过程中容易出现一些故障因素，总体上来讲，受电弓的故障率相对于动车上的其他组件呈现出比较高的水平。
2 常见故障原因
2.1 进风管故障
受电弓的压缩空气绝缘管（也成总进风管）将具有良好绝缘性能的空气封闭在中间段，进而借此来实现足够的绝缘性。这一部件的两端固定在特定的结构上，中间较长的部分随着受电弓快速地在空气中运动，并且在气流的强烈冲击下不断地呈现出比较显著的振动效应，另外，运行线路上的树枝、意外的机械碰撞、动物的影响都会威胁到进风管的安全性，导致其功能失效[1]。
2.2 碳滑板失效
受电弓上的碳滑板在高速运行的情况下与接触网上的金属导线实现摩擦并将电能引至动车上的用电设备，碳滑板是由特种石墨制备而成的一种硬度比较低的导电材料，碳滑板在与金属导线摩擦的过程中会逐渐损耗自身并保护金属导线不受影响，因为其硬度远低于金属。而这种材料特性和工作原理导致其在实际应用过程中呈现出使用寿命短、易出现破损等问题，例如，外界的物体打击、不均匀的摩擦、进风软管破损等都可能造成其在使用时出现故障，尤其在高速行驶的情况下。
2.3 气囊受损
动车在运行的过程中会随着轨道的高低起伏而不断地调整受电弓的高度，在高速行驶的情况下依靠包括气囊在内的平衡系统来实时地调整受电弓的升降，但是气囊在长期的使用过程中有可能因为物体打击或者材料性能老化、下降等因素而出现故障。
2.4 绝缘子绝缘性能下降
受电弓上的绝缘子对预防雷电和感应电压具有非常重要的作用，绝缘子一旦失效或者性能下降，将会进一步导致动车供电系统的电压控制出现一定的问题，例如，有些相互紧邻的线路会因为带电情况不同而产生感应电压，原本已经断电的线路也会带上电压，威胁到检修人员和管理人员的生命安全。造成绝缘子性能下降的主要因素包括日常检修和擦洗次数不足、绝缘层老化、受外力损害等。并且在绝缘受损的情况下还会进一步对动车电气设备的电气连接器探针和接线端子产生一定的影响，因为这种情况下容易因为雷击而损坏这些电气连接部位，使其氧化受损[2]。
2.5 其他部件故障
受电弓上的底架、上下臂、导杆或者其他组成部分遭受异物打击或者本身就存在质量缺陷，并且这些部件在长期的运行过程中难免因为空气阻力、雨雪或者其他环境因素而受到一定程度的干扰，以上任何一个组件出现故障都会导致动车组的电力能源供应受到严重的影响。
3 故障处理方法
3.1 优化设计
通过故障原因的分析可知动车组受电弓长期工作在裸露而缺乏保护的外部环境下，树枝的剐蹭、物体打击、空气气流冲击等都可能造成其某些零部件出现损害。从优化设计的角度来看可在满足电力功能的基本前提下将某些电气组件从原本的裸露环境转移到动车内部环境中，例如，将保护接地开关转移到动车组电气室内部，保护接地开关也可展开类似的优化设计。
3.2 提升受电弓各种组件的性能
受电弓上的碳滑板、连接杆、气囊以及其他各种组件长期在裸露环境下随着车辆高速运行，这种苛刻的工作条件难免会使其在运行过程中产生机械损坏、磨损、老化等问题。因此，相关的设备供应厂商应该通过技术公关来开发出新型的高性能组件，并且不断优化现有的工艺生产条件、提高受电弓各种组件的质量、提高环境耐受力，进而降低故障发生率。开发新材料、新的制备工艺是实现这一管理目标的重要途径[3]。
3.3 重视检修管理
动车组的电力供应系统对整个车辆的安全稳定运行以及乘客的个人安危都具有显著的影响力，在日常管理中必须制定出严格的定期检修制度，国内的北京、上海、武汉等交通枢纽城市设置有专门的动车检修基地和完善的检修设备，各个城市的车站也常年配备有专业的检修队伍。受电弓这种故障发生率相对比较高的电力设备必须作为重点检修和维护的对象。例如，动车线路上的绝缘子在长期运行中会沾染到较多的粉尘颗粒物、盐分或者其他具有半导体特点的物质，进而严重损害其绝缘性能。铁路部门在检修活动中发现每年只清洗一次绝缘子并不能取得良好的效果，增加清洗的次数能够在最大程度上发挥绝缘子的性能并防止感应电压的出现[4]。
3.4 改良接触网的运行模式
铁路运行线路的高低起伏导致受电弓会随着地基的上升和下降而不断的产生升降运动，在这种情况下将会对受电弓与接触网之间的接触运行模式提出比较大的挑战，压力控制是难点，压力太小，容易接触不良，压力太大又会增加磨损。因此，在设计这一部分时还有不断地优化碳滑板和金属导线之间的摩擦形式，尽可能控制受电弓上下起伏的幅度。
4 结束语
动车组的受电弓长期运行在裸露环境下，气囊、碳滑板、绝缘子、杆件等在气流冲击、摩擦作用或者机械作用下难免会产生一些故障因素。铁路企业应该定期对受电弓的各个组件展开严格的检修，并且通过与设备供应商之间的广泛合作来开发出性能更加优良的受电弓组件。
参考文献
[1]向前.动车组受电弓自动降弓故障分析及对策措旋[J].上海铁道科技,2011, 02(No.134):55+107.
[2]白旭光.动车组受电弓常见故障分析[J].汽车博览,2019,000(001):73.
[3]李英,徐练,李明高,等.高速动车组受电弓上臂顶管裂纹的分析及改进[J]. 机车电传动,2014,000(003):110-112.
[4]郭凯.CRH5A型动车组主断自动跳开故障分析[J].城市轨道交通研究, 2017(12).
作者简介：张登，男，19910110，汉，武汉市，大专，武汉动车段驻武汉高速铁路职业技能训练段培训师，技师，研究方向：动车检修