SS3B型固定重聯(lián)機車受電弓故障原因分析與防止措施胡兆花摘要：文章從SS3B型固定重聯(lián)機車運用檢修的實際情況出發(fā)，分析迎武段、迎蘭段發(fā)生弓網(wǎng)故障的原因，并提出了相應的改進和防止措施。關鍵詞：電力機車；弓網(wǎng)故障；原因分析；防止措施1、問題的提出2009年4月1日，蘭州鐵路局48臺SS3B固定重聯(lián)機車全部配屬我段迎-蘭和迎-武區(qū)段使用，在運行中，機車受電弓滑板護板頻繁發(fā)生開裂、鉚釘脫落、滑板斷裂及彈簧支架裂損等現(xiàn)象，多次造成弓網(wǎng)設備損壞，導致迎蘭線、迎武線運輸中斷，給鐵路運輸安全帶來極大的危害。發(fā)生弓網(wǎng)現(xiàn)場故障具體見圖1。圖1發(fā)生弓網(wǎng)設備故障現(xiàn)場2、故障原因分析受電弓是電力機車、電動車輛從接觸網(wǎng)接觸導線上受取電流的一種受流裝置。它安裝在機車車頂上，當受電弓升起時，其受電弓滑板與接觸導線接觸，將電流引入車內(nèi)。因此，受電弓作為電力機車、電動車輛與固定供電裝置之間的連接環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接影響機車的可靠性。本文將從接觸網(wǎng)自身缺陷、受電弓的質(zhì)量和現(xiàn)場維護等人為因素方面來進行闡述和探討。2.1接觸網(wǎng)硬點沖擊的問題從受電弓的檢查及更換下的滑板來看，迎蘭段迎武段接觸網(wǎng)線路是鋼鋁導線，還沒有被改造為銅鋁導線，故普遍存在“硬點”的隱患，尤其迎武段較為嚴重，每臺回段整備機車每趟車頂檢查均能發(fā)現(xiàn)滑板多處被接觸網(wǎng)的硬點損傷痕跡。接觸網(wǎng)存在硬點時，當高速滑行的受電弓通過接觸網(wǎng)時，受電弓會受到?jīng)_擊，不但加快了受電弓滑板的異常磨耗和撞擊性損害，而且經(jīng)常在硬點所在部位產(chǎn)生火花或拉弧，影響弓網(wǎng)良好受流和受電弓的壽命，嚴重時很容易造成弓網(wǎng)事故。長此以往，迎-蘭線、干-武線弓網(wǎng)配合關系惡化，機車運行時，受電弓滑板與接觸網(wǎng)線磨擦，接觸網(wǎng)線表面會形成“搓板形狀”，毛刺、硬點較多，加劇對滑板的磨損，機車長時間運行，極易導致受電弓滑板護板及彈簧支架因反復機械扭折，疲勞而發(fā)生斷裂、脫落問題。2.2接觸壓力的問題受電弓受流性能的優(yōu)劣，在很大程度上決定于滑板與接觸導線之間的接觸壓力。若接觸壓力太小，則接觸電阻增大，功率損耗增加，機車運行起來還易產(chǎn)生離線和電弧，從而導致接觸導線和滑板的電磨耗增加。機車在停車條件下當受取較大電流時，還可以因接觸電阻過大而燒斷接觸導線。但壓力過大，又會使機械磨耗增加，甚至造成滑板局部拉槽，進而造成接觸導線彈跳拉弧，以致刮弓。因此要求受電弓在其工作高度范圍內(nèi)有一個較合適的基本不變的接觸壓力。這個接觸壓力則由受電弓機械結(jié)構和各部分參數(shù)決定。機車出庫前，受電弓壓力未按規(guī)定進行調(diào)試，升弓壓力偏大或偏小不符合技術要求；在機車運行時，總風壓力或控制風缸壓力不足，又盲目升弓，都會導致受電弓與接觸網(wǎng)不能完全接觸，而發(fā)生弓網(wǎng)事故。2.3滑板托架支撐結(jié)構強度的問題機車在正常運行中，前后每架受電弓有兩條滑板，均由左右側(cè)的滑板托架支撐，滑板托架上有減震調(diào)節(jié)彈簧，當滑板和接觸網(wǎng)接觸時，可以克服接觸網(wǎng)對滑板的壓力，自行調(diào)節(jié)滑板的垂直高度，使接觸網(wǎng)對滑板的壓力和彈簧的支撐壓力平衡，滑板和接觸網(wǎng)始終正常的接觸力度范圍之內(nèi)。滑板托架支撐滑板的作用具體見圖2。當接觸網(wǎng)上存在硬點時，最先敲擊前進方向的第一條滑板碳條，因接觸網(wǎng)設計為“之”字形走向，故一般敲擊點不在滑板中間，而在邊側(cè)，滑板托架由于減震彈簧的作用迅速調(diào)整滑板垂向高度，但不能調(diào)整橫向距離，使滑板托架以敲擊點為中心承受扭曲力，而滑板托架上連接滑板的部位有兩螺絲孔，是承受剪切力最薄弱的環(huán)節(jié)，因支撐結(jié)構強度不夠，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，經(jīng)運行一段時間后，發(fā)生了斷裂現(xiàn)象。具體見圖3、圖4。圖3滑板托架發(fā)生裂損故障現(xiàn)場 圖4滑板托架改造前易產(chǎn)生疲勞裂紋在正常使用中，一般有兩種材質(zhì)的滑板，即：粉末冶金滑板和碳纖維滑板。由于粉末冶金滑板存在重量大，不耐磨、不耐高溫等缺陷，造成粉末冶金滑板有許多不安全的因素，故我段現(xiàn)在選擇的是碳纖維滑板，相對于粉末冶金滑板耐高溫、耐腐蝕、耐磨性好，而且重量輕，在機車運行中，具有良好的抗沖擊性能，能夠沿著纖維軸方向具有很大的強度。但針對迎蘭段和迎武段是鋼鋁導線的現(xiàn)狀，現(xiàn)有的碳纖維滑板不太適合該接觸網(wǎng)線路，在鋼鋁線的敲擊和磨耗下，經(jīng)常發(fā)生碳碎裂，需改變碳纖維滑板成分配比，以提高滑板的硬度和韌度。

3、預防措施通過對上述導致弓網(wǎng)故障原因分析，基本確定了導致受電弓故障的主要因素是弓和網(wǎng)本身的質(zhì)量缺陷，同時對受電弓維護和使用不當也加劇了故障的發(fā)生。結(jié)合實際，從控制弓網(wǎng)自身質(zhì)量和控制人為因素造成的故障等方面采取相應措施。3.1改進受電弓滑板托架易斷部位圖5改進前滑板托架的承力薄弱部位圖圖5改進前滑板托架的承力薄弱部位圖6改進后增加強度的滑板托架部。位分析受電弓滑板托架的結(jié)構強度可知，托架與滑板的聯(lián)結(jié)處是強度的薄弱環(huán)節(jié)。主要是受電弓承受運行工況沖擊而產(chǎn)生疲勞破壞主要在這一部位，現(xiàn)場損壞的受電弓也實際驗證了分析結(jié)果。結(jié)合受電弓的實際結(jié)構，對滑板托架與滑板的聯(lián)接部位進行改進，增強該部位的強度是解決問題的關鍵。改進后的結(jié)構在滑板托架和滑板的連接處加裝兩個加強筋緊貼托架后，再焊接成整體，這樣，該連接處整體受力均勻，增強了該結(jié)構部位的疲勞承受強度。（改進前和改進后的對比具體見圖5、圖6）。改進后的托架裝置的安裝尺寸與原來一致，對受電弓的更換安裝沒有影響。我段于2010年1月對48臺固定重聯(lián)機車的滑板托架，全部進行了加裝改進。目前改進后的滑板托架在運行過程中，因該部位的裂損引起的受電弓故障大為減少。3.2加強接觸網(wǎng)的防護入段檢查時，發(fā)現(xiàn)滑板有硬點沖擊痕跡、接觸網(wǎng)拉出值超限及車頂存在接觸網(wǎng)吊下的異物，通過信息反饋渠道及時反饋給供電段處理。要求乘務員加強對接觸網(wǎng)及受電弓滑板的監(jiān)控運行，列車在運行途中發(fā)生接觸網(wǎng)晃動等異常現(xiàn)象時，應立即采取降弓停車措施，確認受電弓及接觸網(wǎng)狀態(tài)，確認正常后方可繼續(xù)運行，嚴禁盲目運行。3.3改進受電弓滑板的性能針對SS3B固定重聯(lián)機車擔當運營任務的區(qū)段的鋼鋁導線接觸網(wǎng)線路狀態(tài)（即迎武線和迎蘭線），滑板工作條件十分惡劣的現(xiàn)狀，我段采取不斷對各個廠家生產(chǎn)的碳纖維滑板進行裝車試驗，選取和改進適應該運行環(huán)境的滑板。通過與廠家不斷交流、改進材質(zhì)配比，考慮滑板抗沖擊的機車安全性能和耐磨損性能。經(jīng)過多次的材質(zhì)配比改進試驗，長時間的無數(shù)次運行考證，選取和改進了適應該區(qū)段使用的受電弓滑板，其突出特點是比前期的產(chǎn)品明顯更具有抗沖擊性和耐磨性。3.4控制人為因素造成受電弓的故障1）按照工藝要求，在機車入庫整備時，必須專人臺臺檢查受電弓狀態(tài)、檢測受電弓滑板厚度，更換到限滑板（更換后檢測壓力）。對受電弓進行給油，檢查受電弓活動關節(jié)及彈簧盒等處所缺油時，應將原老油垢清除后重新給油，確保各關節(jié)靈活；對受電弓進行清潔，發(fā)現(xiàn)有銹跡的處所必須做徹底除銹，油漆脫落處所必須進行補漆。2） 、每月對全部機車（包括中、小、輔修機車）受電弓壓力進行一次檢測，必須符合標準。3） 每月對受電弓升降弓性能進行試驗，升降弓時間必須符合標準，各種技術參數(shù)符合標準。。4） 乘務人員在機車升弓前，必須確認總風缸壓力不低于500Kpa，低于500Kpa時，使用控制風缸壓力升弓；控制風缸壓力低于500Kpa時，要使用輔助壓縮機打風，風壓達到500Kpa時方準升弓，輔助壓縮機必須繼續(xù)工作以維持升弓壓力，防止風缸泄漏造成受電弓拉弧燒斷接觸網(wǎng)。確認總風壓力低于規(guī)定壓力，嚴禁盲目升弓。5） 各運用車間在運行監(jiān)控數(shù)據(jù)分析時，應將過電分相時機車調(diào)速手柄“零”位、主斷路器“斷”、“合”記錄數(shù)據(jù)，對照分相位置進行分析，并將此項工作納入干部監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，從數(shù)據(jù)分析掌握司機通過分相前后的操縱，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施，防止帶電過分相造成弓網(wǎng)事故的發(fā)生。4、結(jié)束語電力機車受電弓、接觸網(wǎng)是在一個受力復雜、工作條件比較惡劣的情況下工作，弓網(wǎng)故障是由綜合因素造成的。通過對迎蘭段、迎武段弓