南玉才

（福州地铁集团有限公司运营分公司，福州 350001）

0 引言

福州地铁1号线车辆选用上海天海受电弓制造有限公司的QG-120(B-FZL1)型单臂受电弓，该受电弓采用4根碳滑条集取电流，整弓质量（150±4.5）kg，适于时速在120 km/h以下的各类轻轨、地铁车辆使用[1]。每Mp车配置1套受电弓，每列车共计2套。运营初期弓网处于磨合阶段，受电弓故障较多，例如受电弓拉弧、碳滑条贯穿性裂纹、气囊膨胀变形、碳滑条偏磨、部件焊缝裂纹等典型故障，受电弓在弓网磨合期的不稳定运行状态很大程度地影响了受电弓的维修作业[2]。结合现场实际维修，从工艺角度考虑，提高受电弓检修效率主要有两个方向，一是碳滑条的检测及打磨；二是部件清洁与焊缝裂纹检查。为提高受电弓检修效率，降低作业强度，收集受电弓检修工艺中的困难点，对困难点进行全面分析，制定有效的对策显得尤为重要[3]。

1 受电弓检修困难点

参考其他地铁公司的受电弓维修经验及结合福州地铁受电弓维修实际，受电弓维修的主要困难点，一是碳滑条的检测和打磨；二是部件清洁与焊缝裂纹检查。

1.1 碳滑条检测及打磨

1.1.1 碳滑条检测

每个受电弓碳滑条数量4根，每列车共8根[4]。碳滑条工作部分长度1 050 mm，弓网接触压力120±10 N[5]。在接触压力一定的情况下，如果正线“之”字型的刚性接触网分布不匀，碳滑条某个或几个部位的弓网接触时间将大于其他部位，导致碳滑条该部位的磨耗量较大，从而形成小的凹槽，整根碳滑条表面呈现波浪状。福州地铁1号线列车跟踪至今，基本所有车受电弓的碳滑条左、中、右部均有明显凹槽，如图1所示。

图1 碳滑条左、中、右部普遍性存在凹槽

凹槽检测标准：凹槽曲率半径为106～158 mm的，需对碳滑条进行打磨，使其曲率半径大于158 mm，即50 mm范围内凹槽深度少于2 mm；凹槽曲率半径小于106 mm，但50 mm范围内凹槽深度小于3 mm的，同上打磨处理；若50 mm范围内凹槽深度大于3 mm，或厚度t＜26.5 mm，更换该受电弓的4根碳滑条。

凹槽检测方法：未使用凹槽检测模块前，需先使用游标卡尺测量凹槽最低点处的碳滑条厚度t1，再测出最低点50 mm范围内（最低点左右各25 mm）厚度最大值t2，计算出厚度差值t=t2-t1。若t＜2，该凹槽无需打磨；若2＜t≤3，对该凹槽进行打磨，使得t＜2；若t＞3，更换碳滑条。用游标卡尺检测凹槽方法较繁琐，且精度不高。

1.1.2 碳滑条打磨

受电弓的碳滑条主要由铜、碳纤维和石墨等在特定压力、温度下烧结而成，有良好的导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性[6]。碳滑条的打磨作业，前期主要使用锉刀，锉刀一般是用碳素工具钢T12或T13经热处理后，再将工作部分淬火制成的。使用锉刀打磨的优点是价格便宜、经久耐用，但手动打磨碳滑条的作业强度大。用锉刀打磨碳滑条，打磨形成的碳粉非常容易吸附在锉刀的锉齿上，当锉齿被碳粉填平，将大大影响使用，所以在打磨过程中，需频繁地清除锉齿上的碳粉，如此一来，用锉刀打磨碳滑条的效率较低。

1.2 部件清洁与焊缝裂纹检查

受电弓的部件清洁，焊缝裂纹检查是检修作业中最重要的内容之一。列车运行期间，弓网摩擦产生碳粉，很大一部分黏附在受电弓部件上，特别是绝缘子、浪涌吸收器表面上的碳粉若未及时清洁，将大大影响受电弓的绝缘性能，带来安全隐患；同时，洁净的部件表面也更利于发现焊缝裂纹等异常[7]。每套受电弓有焊点66处，关键焊缝29处。需确认的焊缝数量多，且这些焊缝分布在弓头、上臂杆、下臂杆及底架等部件中，关键焊缝位置如表1所示。

表1 关键焊缝位置

受电弓检修作业时，列车断电，受电弓处于降弓状态。受电弓降弓后的折叠高度只有（220±5）mm（不包括绝缘子），质量约150 kg[8]，因折叠后的受电弓部件间相互遮挡、可操作空间小，在对一些部件的紧固防松线、关键焊缝进行检查时，人就需要趴在车顶进行检查，个别作业例如钢丝绳长度调整等甚至需要一人短时间将上臂杆抬起，另一人进行作业。此种作业方式强度大，同时存在安全隐患。

2 改进解决方案

通过对受电弓检修难点的整理分析，针对碳滑条的检测与打磨、部件清洁与焊缝裂纹检查进行改进优化[9]。

2.1 碳滑条检测改进

碳滑条检测的难点在于凹槽数量较多（碳滑条8根/列），且左、中、右部普遍性存在明显凹检，作业量大；用游标卡尺检测凹槽的方法较繁琐，且精度不高。按照碳滑条凹槽检测标准，设计出凹槽检测模块工装，设计图纸和实物如图2所示。凹槽检测工装的参数与凹槽标准相对应：模块宽度为50 mm，一端为R106 mm的圆弧，另一端则为R158 mm的圆弧，由厚2 mm的不锈钢板制作，身形小巧，使用方便。

图2 碳滑条凹槽检测工装图纸及实物

凹槽检测工装的使用：先用R106 mm弧度靠在碳滑条凹槽上，若R106 mm模块弧顶与凹槽底部有间隙，则说明此凹槽曲率半径小于106 mm，需进行打磨；若R106 mm弧顶与凹槽底部吻合，则用模块另一端的R158 mm圆弧进行检测，按吻合情况判断是否对凹槽进行打磨，直至凹槽的曲率半径大于158 mm（R158 mm端的圆弧与凹槽底部吻合），相较于游标卡尺检测凹槽的方法，使用凹槽检测模块操作简单方便，且精度更高。

2.2 碳滑条打磨改进

碳滑条打磨的难点在于碳滑条材质较硬，用锉刀手动打磨的作业强度大，打磨过程中，需频繁地清除黏附在锉齿上的碳粉，效率较低。用电动角磨机加砂纸替代锉刀，电动工具的使用减小了作业强度、提高效率，如图3所示。

图3 电动工具打磨碳滑条

2.3 部件清洁与焊缝裂纹检查改进

部件清洁与焊缝裂纹检查的难点在于受电弓在降弓时，各部件交织、互相遮挡、区域面积小、操作空间窄。分析受电弓可供支撑的位置，设计出受电弓支撑杆工装，设计图纸和实物如图4所示。该受电弓支撑杆为铝合金材质，在硬度满足需求的前提下，重量轻，便于携带；杆的顶部设计成弧度状且包裹了泡棉条，在撑起受电弓时，弓头天平连接杆在弧底不容易滑出，也不会损伤到表面油漆；杆的底部则设计成U形，卡在受电弓底架上，安全系数高。

图4 受电弓支撑杆图纸及实物

受电弓被支撑杆撑起后，各部件间没有相互遮挡情况、可操作空间变大，方便受电弓弓头部件清洁及机构件焊缝裂纹的检查。此时钢丝绳处于松弛状态，使其长度调整也能游刃有余地进行。受电弓支撑杆的使用示意图如图5所示。

图5 受电弓支撑杆的使用

3 结束语

电动打磨工具、碳滑条凹槽检测模块、受电弓支撑杆的使用，提高受电弓检修效率30%以上；降低受电弓检修作业强度，增强员工满意度。