dsa250型动车组受电弓故障分析

摘 要

我国高速铁路的发展是铁路现代化的必然趋势。高速动车组使用电力牵引，受电弓的作用就显得极为重要，影响着高速动车组与电力驱动系统。随着既铁路有线的提速改建和高速客运专线的加快建设，受电弓和接触网之间的问题越来越明显了。受电弓系统是高速动车组的重要子系统。受电弓的安全性能和稳定性能对于高速动车组的运营有着决定性的作用。铁路的超速发展趋势包括受电弓设计结构对铁路加速的影响，动车组高速运转时受电弓与接触的电流流动始终是加速的关键之一。本文从受电弓自身缺陷和行车外环境缺陷两个方面对受电弓的基本缺陷进行了深入的分析和改进，CRH2型车的DSA250型受电弓进行分析与考虑，分析其技术参数运行原理加以深入研究。为更安全更有效实的为我国的CRH2型车动车组的运行安全做出一些建议。 关键词：DSA250型受电弓，分析，改进。

第1章绪 论

1.1背景以及意义 1.1.1命题背景

国家铁路的提速是通过建设电气化铁路和改造既有线路来实现的。电气化和高速铁路已成为世界铁路运输的发展趋势。只有通过电气化，我们才能实现高速铁路运输的目标。高速列车采用电力牵引和电气化铁路技术。即使在高速运行条件下，高速emus也必须可靠地从接触网获取电力，否则列车运行的性能和电力驱动系统都会受到影响。高速电气化铁路的关键技术之一是如何在高速行驶条件下保证良好的水流质量。其中，集电弓机车的主要部件、集电弓工作质量、机车流量是其中的重要组成部分。这会产生重大影响。集电弓与接触线直接接触，在静止或滑动状态下从接触网获取电力，向机车供电，并长期暴露在自然环境中。此外，由于离线等因素的影响，在运行和接触网中电线不断发生电蚀、机械磨损。因此，对其综合性能有非常苛刻的要求。随着我国高速铁路的发展，既有线路的提速和高速客运专线的提速正在加快，集电弓的日常检修工作日益明显。集电弓是电力机车的重要电气部件。

随着国内高速铁路的不断发展在电气化铁路运营中，根据多年交通事故的统计，受电弓故障引起的交通事故占相当大的比例。我们知道受电弓是电力机车和接触网之间的过渡。它是高速运转和摩擦损失的主要组成部分。它具有很高的故障概率，中断

机车的供电和运行，严重影响铁路运输安全。这是电气化铁路面临的一个非常重要的问题

1.1.2意义

中国在交直流控制技术方面取得了显着成效。电力机车安全可靠运行离不开我们过去的技术成果。但是，由于使用环境和使用时间等外部条件的影响，任何设备都可能出现故障。这些设备的故障是阻碍安全生产的不确定因素。另外，当机车静止时，以及当机车时，很难检测到电力机车的设备故障，并且当机车运动时经常发生故障。如果只依赖少数技术人员的感觉或经验来检测故障是不可能满足目前机车高运转的工作状态的，科学有效地完成电力机车电气系统故障诊断已成为确保机车安全运行，减少事故的重要问题。 因此，研究机车故障诊断系统具有重要意义。

第2章 DSA250受电弓概述

2.1 受电弓的构造

DSA250受电弓的主要部件由铝合金制成。上臂，下臂和弓由这种材料制成。隆隆装置安装在底盘上，钢丝绳应用于上臂。。

为了保护滑板，在emu操作中缓冲滑板在不同方向的阻力和冲击。滑板采

用的方法是安装u形弓头支架，并在上臂和弓头之间安装两个弹簧。四拉式弹簧下的垂直悬臂头支架在运行过程中实现了各方向灵活运动的目的。

滑板安装在U形弓形支架上。弓形支架悬挂在四个拉伸弹簧下方。两个拉伸弹

簧安装在弓形头和上臂之间。这种结构使滑板能够在EMU中移动方向上。并且可以缓冲每个方向上的影响，达到保护滑板的目的

图 1受电弓结构图

2.2受电弓技术参数

（1）名称：单臂受电弓。 （2）型号：DSA250。 （3）设计速度：250km/h。 （4）额定电压 / 电流：25Kv/1100A （5）标称接触压力：70N（可调）。 （6）空气压力调整：通过弓头翼片调节（根据用户需要选装）。 （7）升弓驱动方式：气囊装置。 （8）输入空气压力：0.4~1Mpa。 （9）静态接触压力为 70N 时的标称工作压力：约 0.35Mpa。 （10）弓头垂向移动量：60mm。 （11）精密调压阀耗气量：输入压力 <1Mpa 时不大于 11.5L/min。 （12）材料。1）滑板：整体碳滑板（铝托架 / 碳条）；2）弓角：钛合金；3）上臂 / 下臂：高强度铝合金；4）下导杆：不锈钢；5）底架：低合金高强度结构钢。 （13）重量：约 115KG（不包含绝缘子）。 2.3受电弓的工作原理 构成受电弓气动原理的主要部件包括：空气过滤器、精密调压阀Rc1/2调压范围0.01~0.8Mpa、单向节流阀（升弓）G1/4、单向节流阀（降弓）G1/4、压力表 R1/8.0Mpa 和安全阀等。

受电弓气动的主要的工作原理为压缩空气经由电控阀，通过滤器，进入精密调压阀，再通过接触压力调节受电弓，然后将压力不固定的压缩空气调节为恒定的压力的过程。其精度偏差为正负 0.002Mpa。经查阅资料得知气压每变化 0.01Mpa（0.1kgf/cm2）会使接触压力变化10N。

压力表显示值仅作为参考，应以实测接触压力为准。单向节流阀（升弓）G1/4主要用于升弓时间，单向节流阀（降弓）G1/4 主要用于降弓时间。

图 2受电弓控制原理示意图

2.4受电弓的日常检查

1）动车组处于静止、停稳状态。

（2）确认接触网断电。

（3）确认 VCB 断开，降下受电弓。

（4确认静态接触压力值。1)将集电弓升高，以检测集电弓的压缩空气压力是

否在额定范围内（3.1至3.5巴）；2)上推力和下拉力按弹簧标度为0.05 m/s±10%的速度。匀速朝上或朝下运动在1.6m处记录测量值；2）平均值应在 70±15N，且上推力最小值应不小于55N，下拉力最大值不超过 85N。

（5）调节静态接触压力（当压力不符合要求时）。 1）提升受电弓以确认受电

弓安全气囊的压缩空气压力在额定范围内; 2）降低受电弓，并将弹簧秤的上横管和受电弓连接起来，上横管可用于拉下绳索。停在绝缘子下平面以下1.6米以下的方法; 3）通过精密压力调节阀

调整将由受电弓缓慢增加。至于Gaochu顶部，当弹簧刻度显示为70n时，拉动

弹簧刻度，停止集电弓上升，并调整精密压力调节阀；4）紧固精密压力调节阀手轮的防松螺母，固定并调整精密压力调节阀的最终压力，最后用标志物在其上标记防松标志。

（6）检测受电弓的弯曲时间。 1）抬起受电弓并将其移动到2.4m位置，受电

弓折叠位置（即碳滑动件接触触点网）持续时间t，t≤5.4秒; 2）将受电弓降低到受电弓在2.4m（即接触网的高度），下降位置是弯曲时间t，t≤4秒; 3）当受电弓在

网下快速上升时，接触网和碳滑块可能会损坏。应采取措施保证受电弓升弓时不允许有任何回跳，降弓时应有缓冲。

（7）调整升降弓时间（当时间不符合要求时）。1）当静态接触压力和气囊压

力正常时，集电弓反复操作起落；2）通过弓节流阀和弓节流阀，将集电弓的弓和弓定时从弓的位置调整到规定的高度（从绝缘体的下平面），并从规定的高度调整到弓的位置；3）在提升弓时禁止从集电弓上跳回；弓的下落允许弹跳，并附有缓冲器。上十字管应落在两个橡胶减震器上。

图 3受电弓拉伸试验图

第3章受电弓的常见故障及分析

3.1受电弓的故障种类

一般来说，受电弓的故障可以分为三类，受电弓本身的失效，外部环境的失效，受电弓的失效和外部环境。 3.1.1受电弓的自身故障 （1）碳滑板故障

1）碳滑块磨损过大：集电弓碳滑块的磨损主要是由于接触网表面不均匀粗糙，接触网的分段高度上下起伏，以及短距离接触网高度的剧烈波动。

2）碳素滑块中的空气泄漏：当高速列车被异物撞击时，碳滑块会破裂和破裂，严重时，碳滑块会泄漏。

3）两个碳片的极限破坏的高度差：维持两个碳片自由高平衡状态的平衡拉弹簧主要取决于，其位于受电弓两碳滑条间，当两个碳滑块的位置偏离时，当高度差太大时，拉伸弹簧可能被破坏或不被调节。 （2）压力开关故障

压力开关是控制集电弓和显示弓信息的主要控件。在集电弓无法正常升降和集电弓上升后，mon显示器不显示弓信息，通常是由于损坏或压力开关调整不当。 3.1.2受电弓的外部环境故障

（1）快速阀及 ADD 供风阀撞击故障

当火车在室外环境中快速行驶时，它更容易受到外部物体的撞击和撞击。快速阀和ADD阀安装在汽车顶部。与其他部件相比，更容易发生裂缝，变形和松动。 3.1.3受电弓和外部环境共同作用故障 （3）1连接管接头处漏风故障

快阀与加压阀之间的连接主要取决于接口处的o形环橡胶圈。连接接头处的漏气故障是o形环型橡胶环漏问题。这种失效的主要原因有以下三点：一是o形环橡胶圈老化；二是关节螺母安装扭矩小，小于3n，当碳滑块常安装在pu 4管连接处时，扭矩过大；第三，碳滑块接头疏松。

第4章受电弓的故障及检修建议

4.1受电弓故障对策

（1）碳滑条故障的处理

在测试受电弓时，应仔细测量碳滑块的高度。碳滑块的厚度不应小于5mm。如果超过5毫米，应及时更换。仔细检查碳滑块表面以确认是否发生损坏。当没有泄漏并且没有损坏时，您可以通过仔细研磨相应的损坏位置来修复它。研磨可以消除碳滑块表面上的台阶，避免过度集中压力，但损坏。如果在严重情况下不能连续使用，应及时更换。

（2）快速阀及 ADD 供风阀撞击故障处理

在室外环境中快速添加阀门，检查应更加频繁，更换也应更加及时。如果发现外部物体开裂，造成变形，造成渗漏，应及时更换。如发现有生锈的卡死配件或松动配件，应立即处理并更换。做好清洁和维护工作。 （3）连接管接头处漏风故障处理

当管接头的接头处有漏风时，接头可能会损坏或连接可能不牢固。修理作业期间，应对管道系统进行全面检测，进行泄漏试验，更换损坏的管件，确保管路连接。没有泄漏。

（4）压力开关显示故障处理

压力开关显示器的主要故障有以下两个：显示器不显示升弓信号，集电弓上升，集电弓正常上升，但升弓信号显示延长。

（5）弓头导流翼板、翼片遇阻故障处理

除上述检查外，在检查受电弓时，还应检查弓上的导向叶片和翼板是否破损，变形或丢失。在发现之后，应该及时处理或更换它们以确保受电弓可以正常使用。

4.2 改进措施及建议

（1）快速降弓阀位置向气囊外侧移动

发现受电弓加快弓阀使emu crh 20c 06严重松动，并在风道与加快弓阀的连接处发生漏气现象。这是一个车辆解决方案的例子。通过研究，它也可以被使用快速

阀的位置向气囊外侧移动 4至 5 厘米来解决问题，这样将极大地为紧固或更换快速降弓阀的拆装提供方便，节省大量时间，提高了作业效率。 （2）ADD 供风阀改装在车厢内

添加空气供应阀的作用是为碳滑块提供风源，可采用切断该阀的方式阻止碳滑条漏风。，但目前的 ADD 阀安装的位置都是在外部车顶上，面临着配件容易损坏的风险，而且当碳滑条出现漏风现象时，不利于随车机械师及时进行应急处理。

第5章异常自动降弓案例分析及建议

5.1具体案例

2014年10月3日，CRH2－133Ｅ动车组在上海折返作业时，司机发现受电弓自动降下，机械师发现，受电弓在4车载配电盘中升起，I空气开关关闭。在断开15秒后，缩放仪恢复。 2014年11月27日，CRH2-137E动车组在徐州站外运行，受电弓异常降低。车辆技工检查了受电弓车（4辆汽车，13辆汽车）没有异常，下了火车，并接收了受电弓。大量空气从空气管道泄漏，并且车辆技工通知驾驶员改变弓并切断受电弓。。

5.2原因分析 经过对多起受电弓故障进行分析，总结事故原因如下

（1）供电接触网因长期经受自然环境影响，变形松脱造成受电弓碳滑板与供电接触网硬点发生碰撞导致受电弓发生变形、受损；接触网高度的不一致导致集电弓碳滑板的过度磨损。

（2）碳素溜冰鞋条磨损过多，表面粗糙不均匀;碳滑板材料较差，碳素溜冰条的表面硬度

（3）受电弓碳滑板气囊损坏，碳滑道漏风导致自动落弓。弓因压力不足而再次升高，导致集电弓未能上升。当列车被外力高速撞击时，碳滑块被打破，严重时碳滑块泄漏。此外，部分集电弓产品质量不合格，出现内部泄漏。这样的问题经常发生在幻灯片的角落。

（4）受电弓的双碳滑块的平衡拉伸弹簧用于调节碳滑块的自平衡状态。如果拉伸弹簧调节不到位或拉伸弹簧断裂，碳滑块高度将超限。

（5）快阀，并增加供应阀故障。由于快速阀和加气阀安装在车顶上，容易在户外环境中长时间被外界物体击中，导致裂缝松动变形，造成漏风，被雨水和灰尘腐蚀而生锈。

（6）CRH2E型动车组控制回路在列车运行中由于干扰导致受电弓降低，特别是当列车通过相分离区或入站和出站区浓度区（抽吸启动或再生制动）时，由于突然的负载变化，容易在控制电路107线路中或差的线路回流。产生大的干扰。当干扰电压的幅度达到落骨继电器的最低工作电压并且持续时间达到落骨继电器的响应时间时，继电器将发生故障并且受电弓将自动降低。。

（7）CRH2E型动车组为时速200ｋｍ的长编卧铺动车组，运行中如果司机操作不当也会造成自动降弓；动车组运行中受飞鸟、异物意外击打，使受电弓变形、受损，碳滑板漏风风管断裂也可能引起自动降弓。 5.3建议及措施

（1）落实库内动车组受电弓检查标准，登顶检查各组件特别是碳滑板磨耗及高度是否过限、各部件是否有漏风、快速阀及ADD阀是否异常。做好升降弓试验，确认MON屏显示正确。

（2）动车组运行途中受电弓异常降弓时，司机按《CRH系列动车组操作规程》规定停车，通知随车机械师进行处置。

（3）当受电弓在操作过程中不寻常地降低了emu时，驾驶员根据“crh系列emu操作规则”停止，并通知随行人员处理它。

（4）随车机械师应检查降弓车厢运行配电盘各开关位置是否正确，手动打开闭合、升弓、降弓开关，30ｓ后再闭合。

（5）检查辅助空压机、供风系统是否正常，随车机械师在MON屏上确认，并检查故障受电弓车厢配电盘辅助空压机开关是否断开；检查压缩机空气开关，并在断开30ｓ再闭合。如果辅助供风系统风压不足，应通知司机确认准备未完灯熄灭后，再次升弓。

（6）如果受电弓的外观状况良好，则车辆技工通知驾驶员依次按下VCB，并且在受电弓下降按钮3秒后，通常按正常顺序降低弯头。

(7)如果集电弓的可见部分没有明显的异常或过量，但不能确定弓降的原因，应报告驾驶员移除已降下的集电弓，并通知驾驶员改变弓来操作。速度为160公里/小时。

（8）如果受电弓轻微损坏，如果没有部件脱落，更换船首后，以不低于120公里/小时的速度运行停在前站。车辆技工将下车并进一步确认故障受电弓以确认没有脱落的风险。一次，速度为160km / h。如果发现受电弓受损部件有扩展的趋势，需按规定程序登顶检查。

（9）如确认集电弓严重损坏，并在全部集电弓完成后通知司机请求协助。 正常受电弓升、降弓试验

切除ADD供风升弓截止阀受电弓升、降弓试验 。 正常受电弓升、降弓试验 切除‘ADD供风升弓截止阀’受电弓升、降弓试验 升弓时间 3.8s 升弓时间 4.8s 升弓压力 72kg 升弓压力 7.3kg 降弓时间 3.5s 降弓时间 3.6s 表3 ADD供风阀切除试验表 第6章结论

基于以上的分析，DSA250型受电弓的故障为三种。经过分析这三种不同类型的受电弓故障是受电弓本身，受电弓的外部环境故障，受电弓和电位器外部环境共同作用下的故障。这三种故障情况下有不同的故障，通过分析这些故障形成的原因，我对这些故障提出了一些改进的建议。但是其中还有一种类型的故障解决的方法比较难加以改进，这种问题就是受电弓自动降弓的问题，所以对其进行了单独分析并举出案例。进过对案例的分析得出七个结论这期个结论的得出对自动降弓问题的解决提供了良好的帮助其中关于受电弓碳滑板的磨损问题只能去观察其是否磨损到限，再进行更换。不能从根本解决问题所以我希望在将来可以找到磨损量小的材质来代替现在DSA250型受电弓碳滑板。其次根据分析受电弓的损坏的最大罪魁祸首就是外部环境对其的破坏，为了使接触网和集电弓在电磁兼容的操作过程中保持联系，如果接触网中存在外部异物，则电磁兼容将通过集电弓高速损坏。集电弓上有个集电弓。的影响也十分关键，

若气囊受损坏则受电弓无法升起，造成巨大的安全隐患。最后就是ADD供风阀，因为ADD供风阀安装在车顶所以长期被外部环境所干扰。风吹雨淋尘埃侵蚀极为容易被卡死所以这些都是安全隐患。受电弓作为接触网与动车组的链接部分、电力传动部分是极为重要的，受电弓的损坏或是无法正常升弓都将大大的影响动车组的安全。所以我们需要进一步的对受电弓的安全加以保护对其性能加以改进才能对乘客的生命财产加以保证。 希望在将来我国的动车组技术可以更加优越，使用材料更加耐用，安全系数更高。把运量第一、里程第一的高铁大国变为安全第一、技术第一的高铁强国。

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