地铁车辆受电弓故障分析与处理策略探讨

（2019年第21期］Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 | T25,

地铁车辆受电弓故障分析与处理策略探讨

王亚浩

（郑州地铁集团有限公司，河南郑州450000）

摘 要：在地铁车辆供电系统之中，能量发起的源头就是受电弓，因此，受电弓是地铁车辆的重要组成部分。受电弓通 过架空接触网获取电能，并将其传输到牵引系统和辅助系统之中，其性能直接关系到地铁的运营效率和质量。文章首先 对地铁车辆受电弓进行简要概述，然后对受电弓常见故障进行分析，最后结合实际案例提出处理受电弓故障的策略，希 望对促进我国地铁工程的发展有所帮助。关键词：受电弓；地铁车辆；故障处理

中图分类号：U26 文献标志码：A 文章编号：2096-2789 （2019） 21-0125-02

在新时期背景下，我国经济呈现出快速发展的趋势，

地铁车辆在城市交通中所占的比重也越来越大，逐渐成

为城市居民出行的重要交通工具，与此同时，对地铁运

营效率和质量也提岀了更高的要求。近些年，受电弓故

障而引发的地铁瘫痪事件屡见不鲜，从中可以看岀，受

电弓会对地铁车辆运行造成影响。因此，探讨地铁车辆

受电弓故障和处理策略，具有十分重要的意义。

1 受电弓概述

受电弓是地铁车辆的重要部件，其性能关系到地

铁车辆的运营安全。地铁车辆受电弓（以TSG18G1型 受电弓为例）主要由以下部分构成：底架、下壁杆、

上框架、拉杆、电流连接装置、弓头组装装置、平衡杆、

阻尼器、气阀箱、绝缘子、升降弓气囊（缸）、碳滑板。

与此同时，受电弓又存在多种形式，按照形式可以将其

划分为石津式、单臂式、双臂式和垂直式；按照驱动形

式对其进行划分，可以分成电动驱动和气动驱动

国外的受电弓技术发展较早，且逐渐趋于成熟。尤

其是架空接触网技术，更是十分先进，电力机车应用该

技术的时间最早，后期经过不断优化和完善，逐渐在城

市地铁中应用。目前，国际上生产受电弓的企业较多，

其产品在世界各国都有所应用。

相较于国外受电弓的发展而言，国内受电弓起步相

对较晚，但受电弓技术的发展却相对较快，究其原因，

主要是在我国城市轨道交通的推动下，受电弓的技术实

现了突破式的发展，国内受电弓生产商在引进技术的同

时，结合我国实际情况，自主研发出一套适用于国内城

市轨道交通实际情况的受电弓生产技术。例如：上海市

受电弓制造企业就自主研发出了多种受电弓产品，并被

国内城市轨道交通所应用。

2 地铁车辆受电弓故障

2.1受电弓杆件断裂地铁车辆受电弓的框架部分一般都由铝合金焊接而

成，如果焊接质量无法得到保证，受电弓框架在后续使用

阶段就容易出现断裂问题。例如：上海地铁6号线，其受

电弓框架在使用半年后就发生过断裂。北京地铁7号线也 出现过此类故障。究其原因，主要是受到框架材质和施工

工艺的影响，具体表现为材料强度不足以及生产工艺与标

作者简介：王亚浩（1988—）,男，助理工程师，研究方向： 地铁车辆检修技术与质量管理。准不符。地铁车辆在运行阶段，受电弓接触网硬点的弹性

不均、车辆运行不稳定等因素的影响，同时在车体高频率

振动的影响下，受电弓较容易发生框架故障。

此外，一些城市的地铁车辆还出现过受电弓拉杆断

裂的故障，拉杆焊接残余应力大是导致此类故障发生的

原因。在拉力和焊接残余应力的双重影响下，受电弓拉

杆就会出现应力疲劳，如果不及时予以处理，拉杆就会

断裂。

2.2受电弓滑板磨耗快且不均匀目前，我国地铁车辆受电弓滑板的应用类型主要有

三种，分别为纯金属滑板、碳系滑板以及粉末冶金滑板。

其中，碳系滑板又分为三种类型，一是烧结型滑板；二

是纯碳滑板；三是浸金属滑板。滑板在地铁车辆运行过

程中，会与接触网进行直接接触，因此出现损耗和故障

十分常见，其损耗类型包括电气磨损和机械磨损。其中，

电气磨损指的是滑板与接触面之间，存在接触不良的问

题，继而会引起受电弓之间的拉弧和电火花，很容易造

成滑板损坏。机械磨损指的是地铁在运行时，受电弓与

接触网之间存在过大的接触力，并且伴有撞击现象，从

而导致受电弓滑板磨损速度加快，最终影响滑板的使用

寿命［21»

2.3受电弓离线城市地铁车辆在运行时，如果金属导线脱离滑板，

将会增加二者之间电弧产生的概率，从而导致受电弓拉

弧故障的产生。一旦受电弓产生此类故障，会向外发出

噪声，且此噪声属于高频噪声，会对地铁线路的通信设

施造成极为不利的影响。导致受电弓离线故障的主要原

因具体表现在以下方面：（1）受电弓与接触导线接触

力不良；（2）受电弓跟随性能下降；（3）接触导线表 面存在异物，光滑性较差。

2.4受电弓指示器故障受电弓指示器是受电弓的重要组成部分，该装置能够

为后续地铁车辆提供降弓信号。实验结果表明，导致该装

置出现故障的原因：（1）升降弓信号丢失；（2）网线掉 闸。而启动件卡顿和滞后是导致升降弓无法正常显示的

原因，具体表现为启动件强度较低、结构稳定性差，在

受电弓降低时，启动件在受到单边作用力的影响后，会

被磨损，长时间后，就会加大安装架和启动件之间的距

离，这样一来，就会引发卡滞故障。而网线掉闸在极端

天气时经常发生，因为极端天气容易降低指示器绝缘子

的绝缘能力。

案例：广州地铁3号线在2008年出现了受电弓指

.126' I 工程设备与材料丨 Engineering Equipment and Materials(2019年第21期］

示器的故障，导致地铁线路发生跳闸，对地铁正常运营

造成了极为严重的影响。广州地铁3号线故障车辆的表 现为在地铁司机给出信号一段时间后，受电弓监控系统

依然没有接收到信号。但司机查看发现，受电弓己经完

成了升降弓。在检查后发现，升降弓指示器的启动件存

在卡滞故障，致使启动件无法正常移动，信号也因此无

法传出。

广州地铁3号线所使用的启动件，属于一种绝缘材 料，这种绝缘材料具有低硬度，高脆性的特点，需要将

安装架上的圆孔作为移动导向。启动件所依附的安装架，

其材料为不锈钢板，厚度为3mm,启动件安装的圆孔， 其周边没有进行倒钝处理，并且圆孔与启动件之间的接

触面，具有较高的粗糙程度。在地铁车辆受电弓下降到

指定位置时，启动件会受到受电弓上框架垂直下压力的

影响。在作用力的影响下，启动件会向下移动，在这时，

启动件上的滑环对开关上的顶杆会起到一个推动的作

用，同时，限位开关上的顶杆会产生一种反作用力，并

将其施加到启动件上。而启动件在单边力的作用下，与

安装板间的摩擦力会不断增加，随着使用年限的不断延

长，启动件的磨损程度会不断提升，其与安装架之间的

距离会逐渐扩大，继而造成安装支架割伤启动件，致使

启动件产生卡滞故障。这就是导致广州3号线地铁车辆 升降弓信号无法给出的主要原因131.

3 地铁车辆受电弓故障处理策略

3.1针对故障的处理策略对于地铁受电弓杆件断裂故障，可以通过对材料和制

作工艺进行改进的方法解决，而受电弓拉杆故障的解决方

法为优化焊接技术，并增加受电弓拉杆结构的稳定性。

对于地铁受电弓滑板磨损故障，可以釆取以下措施

解决：(1)使用检测装置，对受电弓进行检测，保证 受电弓可以满足任何条件下的使用需要，防止拉弧、离

线、电火花等故障的产生；(2)研发并设置控制受电 弓的系统，确保受电弓和电网之间距离的合理性。

为防止地铁车辆受电弓离线故障，可以采取以下措

施解决：(1)对受电弓和电网之间的接触力进行控制，

确保二者之间接触力始终保持在合理状态；(2)在受 电弓结构强度可以得到保证的基础上，尽可能降低受电

弓归算的质量，促使其跟随性得到提升；(3)优化受

电弓结构，确保受电弓的运动特性符合标准；(4)对 线路质量进行强化，控制车辆在运行过程中的振动。

此外，针对广州地铁3号线受电弓存在的故障，笔

者建议广州地铁3号线增加启动件与安装支架的接触面 积。工作人员可以将材质为铜的上下袖套套入圆孔之中，

以增加启动件与安装支架间的接触面积，从而减小二者

间的摩擦力，启动件卡滞现象发生的概率会因此而下降。

在安装袖套的过程中，还要对袖套的大小进行控制，下

袖套的长度不应超过7mm,其外径应小于20mm,内径

为14mm；而上袖套的长度不应超过4mm,其外径应小

于20mm,内径为17mm。只有这样，才能确保袖套安 装的效果。在安装过程中，还要让安装圆孔和袖套之间

相互配合，使用压簧压紧下袖套，并使用卡环固定下袖 套，从而避免袖套在使用过程中脱落和松动。

增加绝缘子的爬电距离也是解决指示器故障的重要

措施，应将受电弓绝缘子的爬电距离增加至100mm以上， 以避免此类故障的出现。

3.2地铁车辆受电弓检修流程优化策略城市地铁车辆维修一般会被分为以下类别：一是预

防性检修；二是事后检修。预防性检修是指通过检修和

检查产品系统的动作，从中发现受电弓产品存在的故障

隐患，并及时消除隐患，以保证地铁车辆运行的稳定性

和安全性。这种预防方法是解决受电弓故障最有效的措

施。因此，接下来对受电弓预防性检修流程进行优化，

并总结出以下检修手法。

(1) 肉眼检查：检修人员可利用肉眼观察受电弓， 并结合自身的工作经验，对受电弓当前的状态进行判断，

如果发现故障部位，应及时予以更换。

(2) 清洁：通过擦拭和吹扫的方式，对受电弓表 面和衔接处进行清理。

(3) 润滑：对受电弓内部需要润滑的元件进行润 滑处理，例如在齿轮中加入润滑剂等。

(4) 限度检查：按照限度要求，检查受电弓内部 重要的部位，判断其是否与运动标准相符。

(5) 功能检查：对受电弓设备和工具进行检查， 重点检查设备的功能。

(6) 测试性能：通过测试设备或工具的使用，对 受电弓的运行状态进行测试，包括紧固力矩的校核。

(7) 修复和更换：对磨损严重或存在故障的元件 和受电弓产品进行及时的修复和更换。

(8) 检修分解：拆解受电弓产品，并利用上述步骤， 对各个部件进行检修。

(9) 调试组装，在部件检修结束后，将其重新拼 装到一起，并对其进行调试，确保其能够满足地铁车辆

运行的需要

4 结束语

综上所述，受电弓作为地铁系统的重要组成部分，

关系到地铁运行的安全性和稳定。地铁部门应该重视受

电弓的作用。目前，国内受电弓技术发展已经趋于成熟，

国内的受电弓产品可以满足地铁运营的需要，但为了推

动我国地铁工程的发展，有关企业和政府部门应加强受

电弓技术的研究，并制定故障解决方案，降低受电弓故

障对地铁运行的干扰。

参考文献：

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