受电弓检修模块的设计与应用

汪韵如

大连地铁运营有限公司   辽宁 大连 116000

摘要：受电弓是地铁车辆重要的部件之一，为车辆各系统供电。受电弓检修模块的设计可以为受电弓弓体的检修、测试、调节等带来便利，也可作为比赛模块在职工技能竞赛中发挥作用。本文将介绍受电弓的工作原理以及检修模块的设计方案、组成结构和实地应用。

关键词：受电弓  检修模块  设计方案  应用

1.受电弓工作原理概述

车辆受电弓系统主要由风源装置、供风单元、受电弓控制单元和受电弓组成。启动风源装置的压缩机，当气压达到0.45MPa时，按下升弓按钮，升弓继电器得电，常开触点闭合使得升弓电磁阀得电，压缩空气经过供风单元中的升弓电磁阀和受电弓控制单元进入到受电弓上的空气弹簧内，使其膨胀并推动钢丝绳带动下臂杆运动，下臂杆在拉杆协助下托起上臂杆及弓头，弓头在平衡杆的作用下，始终保持水平状态，并在8秒以内的时间平稳升至供电网线高度，完成整个升弓过程。受电弓的额定工作电压为直流1500V，供电网线电压波动范围为直流1000V-1800V,车辆发生再生制动时，网线电压最大会达到直流2000V。降弓时按下降弓按扭，降弓继电器得电，其常闭触点串联在升弓回路内，当常闭触点断开时，升弓回路被破坏，整个气路不再向受电弓空气弹簧内供气，同时控制箱释放空气弹簧中的压缩空气，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上的橡胶止挡上，完成整个降弓动作。整个降弓过程也需8秒以内的时间完成，并且受电弓运动平稳对底架和车顶无有害冲击[1]。

2.受电弓检修模块设计背景意义

受电弓安装于地铁车辆顶端，当车辆达到架修或大修修程时，需将受电弓拆下进行维修保养，完成后再次安装于车顶并开始通电测试性能。受电弓作业平台上方是1500V供电网线，为了安全，作业前要向有关部门申请将网线电压断开，这一过程必然会耽误一定时间，而且该平台高度达到近4米，即使维修人员系好安全带，依然有一定安全隐患。此外，由于受电弓的升弓条件是要有足够的气压，当车辆风源系统或管路发生故障无法向受电弓系统供风时，受电弓的测试检验工作将无法进行，也会耽误车辆投入运营。若受电弓能独立于车体维修，便能避免以上问题，所以受电弓检修模块的设计与制造势在必行。

3.设计方案与过程

3.1设计原则

受电弓检修模块的功能、操作方式、工作原理要与原车相近，能弥补原车的不便之处，要求占地面积少、易拆卸、方便移动与存放，且制造成本低，后期易维护。

3.2组成架构

受电弓检修模块主要由受电弓、ADD控制箱、受电弓控制装置、风源装置、电气箱、模拟高压线与承重底座等组成。其中受电弓、ADD控制箱、受电弓控制装置使用与原车相同的备件即可。承重底座前后两端设有支撑柱，高度为1700mm（受电弓最大工作高度为2300mm，实际运营中的高度为1700-1800mm），符合普通人身高，操作起来舒适。再将一跟长度约为1500mm长杆架设在两端支撑柱上，作为模拟接触网大线，此“大线”无电压。电气控制箱内设有变压器（由于受电弓检修模块的供电电压为交流220V，但电气箱内部元器件实际工作电压为直流110V，所以变压器作用是将交流电整流为直流电并进行降压）、空气开关、升降弓继电器、供风单元以及接线端子排。箱体正面装有升降弓指示灯、电源指示灯、升降弓按钮、急停按钮以及箱锁。箱体两侧各由一个连接口，方便进气管与出气管的连接，另外电气箱配有支撑架，为抬高电气箱高度，使操作起来较为方便，支撑架安装于底座。风源装置采用可移动式空气压缩机，具有一定的灵活性、便捷性。检修模块周边贴有反光警示贴，提示操作人员是否已进入到检修模块范围内。

3.3原理简介

将急停按钮、空气开关、变压器设置在主干电路，直接与供电电源相连。电气箱接通交流220V电源，闭合空气开关，电流流经变压器后转换成直流110V电后分出一路接入电源指示灯，直接接入电路负端。另一部分则分出三个支路：

（1）升弓控制回路：将带有自复位功能的升弓按钮、升弓继电器线圈与升弓指示灯串联，接电路负端；再将升弓继电器常开触点与降弓继电器常闭触点串联后，一起与升弓按钮并联。

（2）升弓电磁阀工作回路：将升弓继电器常开触点与升弓电磁阀串联，接入电路负端。

（3）降弓控制回路：将带有自复位功能的降弓按钮、降弓继电器线圈与降弓指示灯串联，接电路负端；再将降弓继电器常开触点与升弓继电器常闭触点串联后，一起与降弓按钮并联。

首先将移动式空气压缩机与电气控制箱进气口相连，出气口与受电弓相连，接通空气压缩机电源，开始往系统内供风，当供风单元上的压力表指针达到0.45MPa时，再接通电气控制箱电源,操作者将急停按钮断开、闭合空气开关，电源指示灯亮，按一下升弓按钮，升弓继电器得电，升弓指示灯亮，继电器常开触点闭合，与降弓继电器常闭触点共同形成自锁回路，即使操作者松开升弓按钮，升弓继电器线圈依然得电。升弓继电器常开触点闭合后，升弓电磁阀得电工作，将气压供给受电弓，使受电弓在8秒内升起；当操作者按下降弓按钮时，降弓继电器线圈得电，降弓指示灯亮，降弓继电器常闭触点断开，升弓继电器线圈失电，升弓电磁阀不再向受电弓供气，系统经过排气后受电弓在8秒内缓缓下降。同时降弓继电器的常开触点闭合，同理操作者松开降弓按钮后，降弓回路形成自锁，使降弓继电器线圈一直处于得电状态，而升弓继电器线圈则处于断电状态，受电弓不会因系统发生故障而突然弹起，对人体造成伤害。由于急停按钮安装于干线回路的最前端，当发生意外需要停止升弓或者降弓操作时，操作者可拍下急停按钮，这时整个回路将被断开，提高安全性。不使用时，可将整个模块进行分解存放。

4.受电弓检修模块的应用

4.1维修方面

受电弓检修模块独立于车体，并且安装在地面，可用于单独的受电弓维修，尤其是经过架修与大修后的受电弓，在装车之前必须要对受电弓进行一系列检查、验收工作。验收人员需要检查整个弓体漆面有无破损，并检测其静态压力值、升弓气压以及升降弓时间是否符合标准，若不符合，可直接在检修模块上进行调整、试验，待所有项目无问题后再进行装车，免去了因车顶空间有限作业不便的麻烦，不仅提高检修效率，也大大提高检修的安全度[2]。

4.2竞赛方面

为了提高检修人员对车辆设备的维修、检测能力，定期举办职工技能竞赛则成为一个单位里不可或缺的工作项目。受电弓检修模块亦可作为比赛设备之一投入使用。选手赛前一般需要进行模拟演练，比赛期间会有参赛者、考评员以及现场负责人共同在场，若直接使用运营车辆设备，选手的训练和比赛过程都要在高度近4米的三层检修作业平台上完成，人员多、空间小，操作不便，且会存在高空坠落等安全风险，还可能因为平台断、送电或是比赛未进行完而影响车辆运行。万一比赛期间因车辆保压问题导致受电弓系统供风风压不足，升降弓测试项目无法完成，不得不暂时中断比赛，重新补风，以上问题皆会耽误比赛时间，而且对比赛过程的效率和公平性都有所影响。受电弓检修模块可解决以上不足，比赛高度安全、不需扣车比赛、不需停送电报备、远离真实的1500V高压线、地面及时考试、便捷评判，日后培训教学也可使用。

5.结束语

受电弓检修模块为自主设计并制造，不仅成本低，而且操作简单、人性化，具有一定的安全性、便捷性，无论是检修作业还是竞赛中使用，都比直接在原车上操作有优势,同时减少了对车辆运营带来的影响。

参考文献

[1]大连轨道交通3号线增购车辆[M].大连机车车辆有限公司，2015.

[2]张宽;贾涛;吴茂友;杨帅;许华胜.基于视觉的多模型级联受电弓分析系统设计[J].中车青岛四方车辆研究所有限公司,2023.