廣州地鐵四號線受流方式選擇

1集電鞋受流方式選擇廣州地鐵四號線的直線車輛采用雙制式排水方式，采用cd1500v接觸軌道（三級軌道），車輛段和進出段采用cd1500v接觸網(wǎng)，并在輸入和輸出段設(shè)置轉(zhuǎn)換段。接觸網(wǎng)的受流裝置是受電弓,接觸軌的受流裝置是集電靴。接觸軌主要有上接觸式、邊接觸式及下接觸式三種類型,相應(yīng)的集電靴主要也有上接觸式(倫敦地鐵中心線)、邊接觸式以及下接觸式(德國地鐵)三種類型,應(yīng)用較多的是上接觸式及下接觸式。兩種受流方式均能滿足機車集電靴平穩(wěn)取流,適應(yīng)速度等級均為100km/h,通過合理的跨距布置,受流效果相當(dāng),關(guān)鍵是防護安全性能不同。兩種受流方案均采用較為先進的整體防護罩技術(shù),但上部受流方案中工作人員在走行軌一側(cè)觸電的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于下部受流方案,而且上部受流方案對周圍環(huán)境,如塵埃、雨雪等造成的污染防護能力比較差。因此,對于DC1500V三軌受流而言,從防護性能及安全性能方面考慮,應(yīng)選擇下部受流方式,并且全線架設(shè)防護罩。目前,集電靴在國內(nèi)運用尚較少,相關(guān)維護經(jīng)驗也較少,本文將對廣州地鐵四號線車輛的集電靴系統(tǒng)從技術(shù)參數(shù)、工作原理、維護要點及常見故障處理方面作介紹,旨在和廣大同仁共同探討學(xué)習(xí)集電靴應(yīng)用過程中注意要點。2電椅子2.1集電鞋臂軸高度/mm3.5集電鞋升鞋集電靴與第三軌的接觸作用力/N120±24新集電靴的接觸表面面積/cm2184.5集電靴升靴時高于軌頂面的距離/mm260±2集電靴降靴時高于軌頂面的距離/mm145.5±2集電靴臂軸高度/mm高于軌頂面183±2集電靴質(zhì)量/kg32熔斷器盒質(zhì)量/kg7.82.2集電鞋整件結(jié)構(gòu)每個集電靴系統(tǒng)主要由集電靴整件、集電靴供風(fēng)單元箱、集電靴熔斷器箱等組成。集電靴整件主要由絕緣底座、機架、氣動升降裝置、拉簧壓力系統(tǒng)、調(diào)整齒板、升降靴止擋、受流臂、碳滑板及各連接部件等組成。集電靴結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.3集電雨裝置集電靴供風(fēng)單元由兩個二位五通脈沖式電磁閥、截斷塞門(球閥)及過濾減壓閥集成在一個氣路閥板上。其氣路原理如圖2所示。3控制原則3.1升鞋電磁閥低電如圖3所示,當(dāng)受電弓降弓到位后(降弓到位繼電器PDR得電),將受電弓集電靴轉(zhuǎn)換開關(guān)PanCCDS打到升靴位時,集電靴升靴繼電器CCDRR得電,CCDRR得電即發(fā)出升靴命令,升靴電磁閥RV1、RV2得電,則升靴;把受電弓集電靴轉(zhuǎn)換開關(guān)PanCCDS打到“0”位時,降靴電磁閥DV1、DV2得電,則降靴。3.2升鞋時的表現(xiàn)在集電靴升降靴的過程中,脈沖電磁閥通過閥芯的動作來控制進氣口與工作口的導(dǎo)通,從而來控制集電靴氣管哪一根是進氣管、哪一根是出氣管。例如,升靴時,脈沖電磁閥一個線圈得電,另一個線圈失電,如圖1所示,此時上面的氣管為進氣管,下面的氣管為出氣管,即集電靴氣缸上部充氣。集電靴氣缸上部充氣,則集電靴氣缸的活塞下移,帶動回退柄上移(順時針轉(zhuǎn)動),回退柄上移則集電靴臂軸將逆時針轉(zhuǎn)動,從而帶動集電靴懸臂向上提升,即升靴。集電靴降靴的過程相反,即集電靴氣缸下部進氣,集電靴氣缸活塞上移,回退柄下移(逆時針轉(zhuǎn)動),臂軸順時針轉(zhuǎn)動,集電靴懸臂下降,即降靴。4維護要點4.1測量和調(diào)整數(shù)據(jù)4.1.1集電鞋臂軸高度測量隨著車輪的磨損以及車體主擾度的變化,集電靴安裝位置必須調(diào)整。因此在檢修過程中需定期對集電靴臂軸高度進行測量。集電靴臂軸的高度必須高于運行軌軌頂面(183±2)mm。如果高度超出,則松開安裝螺母,調(diào)節(jié)調(diào)整機架的位置,上下移動一個或幾個齒槽。調(diào)整齒板上共20個齒槽,每個齒槽距離為4mm,因此通過測量臂軸高度可以確定需要調(diào)整幾個齒槽。更換新的碳滑板后須對集電靴臂軸高度等進行測量檢查,如有超限,需進行調(diào)整。其調(diào)整步驟如下:1)從任何參考位置測量臂軸的高度值;2)降靴,測量集電靴碳滑板上平面的高度值,-必須在35.5~39.5mm之間;3)升靴,測量升靴高度值,-必須在76~78mm之間。4.1.2碳4碳面板厚度的檢查集電靴運用過程中,集電靴碳滑板可能會出現(xiàn)拉弧、裂紋、破損及達到磨耗極限位置等情況。因此檢修過程中需定期檢查碳滑板的外觀,看是否存在異常情況。此外,為了及時發(fā)現(xiàn)碳滑板是否磨耗到限及統(tǒng)計碳滑板的磨耗率,需定期對碳滑板厚度進行測量。集電靴碳滑板磨損比較均勻,但兩端部存在少許的偏磨,因此測量時選擇碳滑板最低點作為測量位置。4.2拉響壓力的檢查集電靴拉簧系統(tǒng)用來保持集電靴升靴所需的力,為了保證集電靴能保持升靴狀態(tài),需定期對拉簧的接觸壓力進行檢查,其檢查的方法如下:1)進行升降靴操作10次;2)按下集電靴直到碳滑板中心達到正常工作位(200mm),用測力計測得的讀數(shù)應(yīng)該為(120±24)N;3)如果不在此范圍,需更換拉簧。4.3熔斷器板蓋集電靴絕緣性能檢查主要包括兩方面:一是主要部件的外觀檢查,主要包括絕緣底座、熔斷器箱蓋、電纜等;二是絕緣值的測量,測量之前,需清潔并風(fēng)干集電靴,測量時在集電靴碳滑板及絕緣底座后金屬底盤之間連接兆歐表,測量值需大于10MΩ。5常見錯誤和分析5.1集電鞋部分故障集電靴在運用過程中,常見故障主要有主電路無電流、集電靴碳滑板斷裂、集電靴拉弧、集電靴不能降下、集電靴升靴高度不夠、熔斷器故障等,此外一些控制部件也經(jīng)常出現(xiàn)故障,如集電靴脈沖電磁閥故障、過濾減壓閥漏氣等。表1列了一些集電靴運用中的常見問題及處理方法。5.2典型失敗原因分析5.2.1集電鞋與端部彎頭的相互作用廣州地鐵四號線車輛運營初期,多列車的集電靴碳滑板中部曾出現(xiàn)裂紋及端部出現(xiàn)撞口現(xiàn)象。集電靴碳滑板端部出現(xiàn)撞口及中部出現(xiàn)裂紋,初步分析應(yīng)該是由于撞擊作用導(dǎo)致的。而撞擊的來源主要應(yīng)該是來自集電靴碳滑板與接觸軌的端部彎頭。下面從接觸軌的端部彎頭及碳滑板兩方面來分析集電靴碳滑板裂紋及撞口產(chǎn)生的原因。1)接觸軌端部彎頭。接觸軌端部彎頭是集電靴順利通過接觸軌斷口的關(guān)鍵部件。一方面,端部彎頭保證集電靴平穩(wěn)脫離接觸軌;另一方面,端部彎頭作為過渡部件,須引導(dǎo)集電靴可靠過渡到正常接觸軌的受流面。由于集電靴從“離軌”到“觸軌”與行車速度、線路條件相關(guān),并且在帶電狀態(tài)下完成,因此端部彎頭的設(shè)置必須考慮適應(yīng)不同的行車速度和線路條件,以減少集電靴與接觸軌之間的相互沖擊及電弧產(chǎn)生。從物理意義來分析,集電靴與端部彎頭的相互作用可計算為:式中:F為集電靴對端部彎頭的沖擊力;t為作用的時間;v為行車速度;a為沖擊加速度。上式中,F與端部彎頭的坡度有關(guān),當(dāng)坡度較大時沖擊力加大,作用時間t會減少,沖擊加速度a增大,不利于集電靴的運行和使用壽命。此外,在接觸軌運行過程中,由于線路較長,相應(yīng)的斷口數(shù)量較多,列車集電靴與端部彎頭的沖擊頻率加大,也容易導(dǎo)致集電靴碳滑板出現(xiàn)裂紋及撞口。2)集電靴碳滑板。集電靴升靴高度直接關(guān)系到集電靴能否在接觸軌端口段順利地平滑過渡,為此,對所有集電靴升靴高度進行了測量。通過對出現(xiàn)碳滑板裂紋及撞口的集電靴與未出現(xiàn)異常的集電靴的高度進行對比分析,發(fā)現(xiàn)大部分出現(xiàn)碳滑板裂紋及撞口的集電靴高度都偏高。另檢查發(fā)現(xiàn)集電靴碳滑板端面為矩形,缺乏與接觸軌端部彎頭平滑過渡的界面,沖擊力較大,容易造成端部損壞、崩缺的現(xiàn)象。針對以上分析,采取了以下措施:一是通過全線熱滑時所拍攝的集電靴與接觸軌接觸畫面,接觸軌專業(yè)人員對存在火花的可疑處做重點檢查、測量,必要時做適當(dāng)調(diào)整,排除“硬點”;對端部彎頭、普通接頭連接處的接觸軌進行檢查、調(diào)整。二是對部分集電靴高度進行了調(diào)整,并對集電靴碳滑板端面進行了倒角處理,最終解決了集電靴碳滑板裂紋及端部撞口問題。5.2.2集電鞋降鞋緩慢運用過程中,集電靴有時會出現(xiàn)集電靴降靴緩慢或不能降下,分析主要可能存在以下三方面原因:1)過濾減壓閥設(shè)定壓力過低。集電靴降靴時需要克服拉力彈簧的彈力,而系統(tǒng)所需的風(fēng)壓取決于過濾減壓閥調(diào)整彈簧對膜板的壓力,如果過濾減壓閥設(shè)定壓力過低,系統(tǒng)壓力將不足以克服拉力彈簧的彈力,從而會導(dǎo)致集電靴降靴緩慢或不能降下。2)集電靴供風(fēng)電磁閥消音器堵塞。集電靴降靴是通過集電靴風(fēng)缸排氣來實現(xiàn)的,而集電靴供風(fēng)電磁閥消音器處是排氣口,如果集電靴供風(fēng)電磁閥消音器堵塞,集電靴風(fēng)缸內(nèi)的氣體將排不出去,從而導(dǎo)致集電靴不能降下或降靴緩慢。3)集電靴供風(fēng)電磁閥故障。集電靴升降靴主要是通過供風(fēng)電磁閥得失電來控制的,因此,供風(fēng)單元電磁閥故障,也會導(dǎo)致集電靴不能升降靴。6集電鞋維護難點的防治措施廣州地鐵四號線2005年12月開通運營,運營初期,由于集電靴在國內(nèi)作為一項新技術(shù),資料相對缺乏且缺少相關(guān)的檢修經(jīng)驗,曾出現(xiàn)了因為集電靴故障導(dǎo)致的清客、晚點事件,對運營造成了一定