张程光

（辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳 110122）

0 引言

受电弓是现代轨道交通车辆上的重要受流装置，城轨列车牵引系统通过受电弓受电，将接触网DC 1500 V 直流电，经主隔离开关（MS）、高速断路器（HB）和滤波电抗器（FL）进入VVVF逆变器。VVVF 逆变器采用智能功率模块（IPM）器件，采用网络方式通过变压变频调整三相输出电压，调节电机转速和转向，以控制车辆速度和行驶方向。

QG-120（B）型受电弓为单臂、轻型的空气弹簧式受电弓，受电弓的动作通过安装在底架和下臂杆之间的一个大推力空气弹簧来实现，保证受电弓与接触网之间可以在不同的运行状况下始终保持弓网接触良好，确保牵引系统受流的稳定性。另外，该型受电弓为了能防止弓体在无接触网区段上的越界上升，特别设置了一种机械止挡装置。

为了使QG-120（B）型受电弓具有优良的零部件互换性，所有调节零部件均采用不锈钢制作，并对其结构与尺寸公差精度做了严格的限制。空气弹簧前安装有ADD 系统，受电弓升弓与降弓操作完全依靠此系统的功能。另外，在列车弓网接触状态发生严重故障，超出受电弓碳滑板磨损极限或使碳滑板直接碎裂时，ADD 系统可快速排出空气囊中的气体，使受电弓迅速降弓，以防止其挂坏接触网线及其他设备，造成更大损失。QG-120（B）型号中“120”即表示该型受电弓能在不超过120 km/h 运行速度和最大规定逆风时，始终保持良好的使用性能。

1 受电弓结构概述

QG-120（B）型受电弓总体结构如图1 所示，各主要组成部件的功能特点分析如下:

图1 QG-120（B）型受电弓总体结构

1.1 底架组成

为增加整体强度，该机构使用精密加工的无缝矩形管材料整体焊接而成，使底架组成在保证高强度的同时，又兼备了轻量化的优点。同时，该底架组成的安装尺寸可根据不同型号车辆安装的要求进行设计。

1.2 上臂杆与下臂杆组成

受电弓的上臂杆必须要实现轻量化的同时，还要能保证足够的结构强度，因此选用铝合金材料。铝合金材料相对于不锈钢材料还能增加上臂杆的受流性能。下臂杆由无缝钢管材料整体焊接而成，同时受电弓的转动效果也因下臂杆上转动轴承的安装而变得更加灵活。

1.3 空气弹簧组成

空气弹簧组成中充入压缩空气后为受电弓提供升弓的动力，它设置在底架与下臂杆之间的位置上。受电弓空气弹簧所用的高压空气经绝缘气管进入受电弓ADD 控制箱后再进入空气弹簧。绝缘气管经受电弓的大控制箱和安装在车内的电磁阀连接到总气路或压缩机上。通过受电弓控制系统可以调整受电弓的静态接触压力。

1.4 液压阻尼器

液压阻尼器的存在能使受电弓在升降弓过程中产生缓冲效果，该部件安装于下臂杆和上臂杆之间。另外，液压阻尼器的缓冲效果还能辅助弓头上的碳滑板，使之与接触网的接触更加自然稳定。

1.5 拉杆与平衡杆

拉杆采用无缝钢管材料，通过轴承及轴承套与底架组成的一端连接，再与下臂杆组成一起形成四杆机构（双摇杆机构）。受电弓弓头位置的上升和下降，都由这个四杆机构的带动而产生。平衡杆能让整个弓头组成在受电弓升降及列车正常行驶过程中始终保持水平状态，通过缓冲装置的调整可减轻甚至抵消弓头在运动过程中的扰动。

1.6 弓头与软连线

受电弓的弓头在列车运行过程中能跟随线路状况始终保持与接触网有良好的接触性能。这种效果得益于悬挂式的弓头设计以及弓头缓冲装置的使用。在受电弓的碳滑板与弓头横托架之间、上臂杆与下臂杆的转动副之间、下臂杆与底架组成之间，都安装有软连线。软连线为铜丝集束而成，其规格须依据列车受流电流的大小而定，受流电流越大则软连线越粗，受流电流越小则软连线越细。

2 受电弓工作原理

2.1 升弓

受电弓的升起需要依靠足够的升弓气压。司机将司控器打主后，首先激活蓄电池并启动空气压缩机，待空压机产生足够的高压空气后，通过车下风管将高压气输送至Mp 车（带受电弓动车）下的升弓风缸。气压持续上升至受电弓的额定气压时，司机启动升弓按扭。升弓气压从升弓风缸出，经风管从车辆端墙上升至车顶。先到达受电弓控制单元（控制箱），经控制单元内节流阀、方向阀及减压阀等气动元件的调节后输出至ADD 控制箱；再经ADD 控制箱内的电磁阀和管路最终进入空气弹簧。空气弹簧充气后会不断膨胀，推动空气弹簧活动架向前移动。同时因为空气弹簧活动架与下臂杆端部通过一条钢丝绳相连，活动架的前移会通过钢丝绳拉动下臂杆端部绕转轴转动，再通过底架、下臂杆、拉杆等组成的四杆机构带动整个上臂杆向上升起，直到受电弓弓头碳滑板与接触网接触受流，最终完成受电弓的升弓动作。升弓过程的初始阶段速度要快，当弓头逐渐接近接触网时，升弓速度要逐渐变慢，以减小接触时的冲击力。

2.2 降弓

按下降弓按扭，空气弹簧中的空气会快速排出，受电弓因自重会快速下降。当接近底架上的橡胶止挡时，因液压阻尼器与控制箱的调节，下降速度会放缓，最终弓头落在底架的橡胶止挡上，完成整个降弓动作。

总之，压缩空气在空气弹簧内的充气及排气决定了受电弓的升与降。而受电弓的进排气由受电弓相关控制箱内的电磁阀和各种气动控制阀来控制。

3 受电弓的日常检修维护

不同的城轨交通运营企业因其车辆运用计划及线路条件的不同，致使受电弓的日常检修维护计划和标准也略有不同，但是从总体上来看差别不大，可概括总结如下：一般检修维护受电弓之前必须确保轨道车辆已入库停好，并挂好禁止动车牌；按企业具体的车辆检修库内接触网断电作业标准完成接触网断电作业，并确认禁止合闸牌及接地线安装到位。受电弓检修维护作业工具及物料耗材一般有：尺子、计时器（秒表）、拉力计、喷壶、酒精、棉布等。具体的作业程序及标准：①用棉布蘸酒清洁受电弓弓体及绝缘子，露出本色；②清除受电弓安装车顶碎屑及杂物；③软连线：目视软连线无损坏、无断股；④碳滑板：测量并记录碳滑板厚度，碳滑板厚度应高于支架5 mm，碳滑板表面无贯通裂纹，无异常磨耗，碳滑板紧固螺栓无松动；⑤测量并记录升降弓时间及弓网接触压力：升降弓时间7～8 s，弓网接触压力120±10 N；⑥受电弓弓头：弓头转动灵活，升弓后两根碳滑板均与接触网接触紧密；⑦高度止档：外观完好无损伤；⑧液压阻尼器：外观无损伤、无漏油现象；⑨气囊钢丝绳：无断股、滑动凹槽无泥垢；平衡拉杆、气囊、控制箱、ADD 控制箱：外观无损伤；橡胶止档：外观无裂纹，降弓后能保证碳滑板与气囊无接触；⑩气路检查：确认ADD 管接头、导气管管接头无明显漏气声响。

4 受电弓常见故障分析

设备及部件在实际工作和使用过程中会随着时间的流逝而出现或多或少、形式各异的故障。针对QG-120（B）型受电弓，收集并总结其在实际使用过程中经常发生的故障现象，分析其可能的引发原因并给出相应的维修措施（表1）。

表1 受电弓故障分析与维修对策

5 结语

地铁车辆受电弓与接触网滑动取流过程中会发生正常磨耗，弓网关系异常将导致受电弓碳滑板和接触导线磨耗异常，出现碳滑板表面凹槽、接触导线麻面等，直接影响碳滑板、接触导线的使用寿命[1]。另外，因受电弓是轨道交通车辆核心受流装置，若在车辆正常运行过程中发生故障，势必会对整个列车的供电效果产生影响，轻则导致列车运营受限，发生晚点事故；重则导致列车牵引系统瘫痪，列车无法行驶，只能隧道内停车并等待连挂救援。

本文总结了QG-120（B）型受电弓的一般检修维护标准及常见故障的分析与维修措施，为相关技术人员提供参考。若遇到受电弓特殊故障或缺陷，应根据具体情况，由轨道交通运营公司、车辆厂及受电弓生产商联合研究，解决问题的同时也可对受电弓进行产品的优化升级。