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[摘 要]针对SSS400+受电弓软连线、支持绝缘子磨损断裂较问题进行分析，提出改进措施和建议，同时对受电弓的日常维护提出了一些建议。
[关键词]SSS400+受电弓；受电弓软连线；支持绝缘子；故障；改进措施；日常维护
中图分类号：TU349.7 文献标识码：B... 文章编号：1009-914X（2013）22-0245-01
1 问题的提出
SSS400+型受电弓是一种通过空气回路控制升、降动作的铰接式机械构件，从25kV接触网上集取电流，并将其传送到车辆电气系统的电器设备。由于该型受电弓采用优质铝合金和不锈钢等轻型材料，整弓质量轻，尤其是轻质量的弓头及较大的弓头自由度实现了弓网的良好接触。弓头悬挂装置及相关部件采用流线型设计，大大减小了高速运行时的空气动力学影响和噪声。同时弓头上装有导风翼板，可调整其角度改善空气动力学的影响，平衡前后滑板接触压力，实现双向运行。目前已成熟应用在CRH-3型动车组和CRH-2型动车组上。但受电弓各软连线、支持绝缘子磨损断裂较为严重，换修率明显高于其他电器部件，不仅造成工作量和材料成本的增加，而且还容易造成受电弓各轴承的电蚀和绝缘距离的降低，影响受电弓的正常性能的发挥。
2 原因分析
2.1 接触网硬点及弓网匹配产生的交变剪切应力
如果接触网某些部位有附加重量、偏斜的线夹和安装不良的分相分段器，在动车组高速运行情况下，受电弓就可能出现不正常摆动，甚至出现刮弓现象。形成这种现象的本征状态称为硬点。硬点是一种有害的物理现象，它会加快接触网导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，撞击力还会向受电弓其他部件传递。
动车组运行中为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触网之间必须保持一定的接触压力。该接触压力和硬点产生的撞击力会使受电弓的上、下臂及下臂、底架之间产生持续不断的相对转动及冲击振动，使臂杆之间及上臂杆与弓头之间的软连线不停地伸缩或扭动，交变剪切应力的作用导致软连线过早断裂。
2.2 动车组空气动力对受电弓部件的影响
动车组运行中，周围空气的动力作用对车顶受电弓的运行也产生一定的影响。受电弓作为一个弹性机构，通过自身结构保持与接触网间的接触压力，在运行过程中，受到运行动态力的影响，使其在运行中的振动变得非常复杂。除此，受电弓在运行中还受到空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力。
2.3 动车组会车时对受电弓部件表面压力的影响
在一列车与另一静止不动的动车组会车以及2列等速或不等速相对运行的动车组会车时，将在静止动车组和2列相对运行动车组一侧的侧墙上引起压力波（压力脉冲）。这是由于相对运动的动车组车头对空气的挤压，在与之交会的另一动车组侧壁上掠过，使动车组间侧壁上的空气压力产生很大的波动。
试验和计算表明，动车组会车压力波幅值大小与速度有关，随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧增大。由试验可知，当头部长细比γ为2.5，2列车以等速相对运行会车时，速度由250km/h提高到350km/h，压力波幅值由1015Pa增至1950Pa，增大近1倍。
2.4 受电弓软连线截面形状不当造成的断股
软连线由很多细导线编织而成，由于动车组在运行中其动作次数比较频繁，如果软连线的截面形状和连接方式不当，就会造成软联线逐渐折损。目前，软连线截面形状分为扁平矩形和圆形两种结构。在相同的截面面积和空气动力的情况下，扁平截面结构软连线所受的压力值较高，而从材料力学角度分析，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较小，其边缘部位又存在一定的应力集中，比之圆形截面结构的软连线更容易断股。软连线断股后，由于单位面积电流的增大，导致软连线及连接座的温度升高，从而使接触电阻增大，造成恶性循环，致使软连线热脆性增强。
2.5 受电弓支持绝缘子硅橡胶伞裙为柔性材料
受电弓支持绝缘子是由有机合成材料组成的复合结构绝缘子，主要由芯棒、金具、伞裙护套和粘接层组成。硅橡胶伞裙护套是合成绝缘子的外绝缘部分，其作用是使绝缘子具有足够高的抗湿闪和防污闪性能，保护芯棒免受大气侵蚀。由于硅橡胶绝缘子的伞裙是柔性材料，动车组在高速运行时，绝缘子背风面伞裙在空气流作用下产生较高的负压，在交会列车及速度变化时绝缘子周围空气动力长期作用，易出现交变舞动和振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。
3 改进措施建议
3.1 加强接触网检测减少硬点数量
良好的受流条件是动车组相关设备正常运行的前提，也是接触网寿命延长的关键。对于高速电气化铁路接触网，硬点的检测是十分重要的。加强接触网检测和调整、完善，减少硬点数量，能大大降低交变的动态接触压力的变化范围，减小受电弓所受的冲击和振动。
3.2 选用圆形截面的受电弓软连线
选用圆形截面的受电弓软连线，与扁平截面软连线相比，在相同的截面面积和空气动力的情况下，圆形截面结构软连线所受的平均压力值较低，另外，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较高，软连线不易断股。目前，随着动车组的段修及入厂高级修，圆形截面受电弓软连线已取代扁平截面软连线。
3.3 改善受电弓支持绝缘子机械性能
绝缘子伞裙与护套连接处裂损，可大大降低绝缘子的爬电距离，在连续雨、雾等潮湿条件的天气情况下极易发生放电闪络。因此，合理设计、改变支撑绝缘子外形，使其受力更均衡、更合理；增高绝缘子高度，加大爬电距离，减少放电闪络；在绝缘子安装螺栓上加装绝缘帽，防止尖端放电是改善绝缘子破损、电灼伤的有效途径。同时，生产厂家应合理选择配方，实验新的配方，在确保硅橡胶耐紫外线性能和热稳定性的前提下提高支撑绝缘子的机械强度。
4 受电弓的日常维护
为保证动车组的正常运行，我们应时刻监控受电弓工作状态并做好受电弓的日常检查与维护。
4.1 气路的检查
受电弓的升降是由空气压力控制的，如空气管路出现泄漏，在受电弓ADD自动降弓阀的保护下，受电弓将自动降弓或无法升弓。因此，日常维护时要多注意受电弓空气管路，确保其管路畅通、无硬折弯、无接磨、无破损。
4.2 弓头的检查
受电弓弓头要有良好的自由度，弓头上的碳滑板是直接与接触网接触的部件，应时刻关注碳滑板的磨耗情况，当其剩余厚度小于5mm或出现大面积掉块、破损时，要及时更换。弓头上的弹簧盒是保障弓网接触力的重要部件，日常维护时应查看其表面应无异物突出、弹簧支撑有力，否则应及时更换。
4.3 轴承与提升装置的检查
检查受电弓各轴承应转动灵活，升降弓时无异音；提升装置的提升钢绳无松弛、断股且润滑良好。否则将会影响受电弓的升、降弓时间，引起弓、网间拉弧放电，灼伤受电弓。
4.4 受电弓支撑绝缘子检查
日常维护时要对受电弓支撑绝缘子进行清洁、检查，如发现绝缘子表面单个缺陷面积超过25mm2，深度大于1mm時，应进行更换。
5 结束语
受电弓直接与接触网接触，是动车组的动力之源，其工作状况直接影响动车组的运行状态，加强受电弓的日常维护是保障动车组正常运行的有效手段。随着动车组高级修的进行，受电弓也进入大修阶段，受电弓软连线的更换、弹簧盒的检修、提升装置的检修、空气管路的检查也是检修受电弓的重点项目。支持绝缘子也由原来的323mm高陆续更换为400mm高的绝缘子，且安装螺栓加装了绝缘帽。从试验和运行情况看，以上几点有效地防止了软连线断股、伞裙撕裂及放电闪络故障的发生。
参考文献
[1] 李伟.接触网[M].中国铁路出版社.2006.
[2] 铁道部《和谐3C型动车组四级检修规程（试行）》.铁运[2012]257号.
注
清洁绝缘子表面时应用柔软温和布料（必要时蘸中性清洁剂）进行擦拭，杜绝使用百洁布、硬毛刷等物品刷洗，以免破坏绝缘子的光滑表面使其容易附着水滴、污垢，从而降低爬电距离。
[关键词]SSS400+受电弓；受电弓软连线；支持绝缘子；故障；改进措施；日常维护
中图分类号：TU349.7 文献标识码：B... 文章编号：1009-914X（2013）22-0245-01
1 问题的提出
SSS400+型受电弓是一种通过空气回路控制升、降动作的铰接式机械构件，从25kV接触网上集取电流，并将其传送到车辆电气系统的电器设备。由于该型受电弓采用优质铝合金和不锈钢等轻型材料，整弓质量轻，尤其是轻质量的弓头及较大的弓头自由度实现了弓网的良好接触。弓头悬挂装置及相关部件采用流线型设计，大大减小了高速运行时的空气动力学影响和噪声。同时弓头上装有导风翼板，可调整其角度改善空气动力学的影响，平衡前后滑板接触压力，实现双向运行。目前已成熟应用在CRH-3型动车组和CRH-2型动车组上。但受电弓各软连线、支持绝缘子磨损断裂较为严重，换修率明显高于其他电器部件，不仅造成工作量和材料成本的增加，而且还容易造成受电弓各轴承的电蚀和绝缘距离的降低，影响受电弓的正常性能的发挥。
2 原因分析
2.1 接触网硬点及弓网匹配产生的交变剪切应力
如果接触网某些部位有附加重量、偏斜的线夹和安装不良的分相分段器，在动车组高速运行情况下，受电弓就可能出现不正常摆动，甚至出现刮弓现象。形成这种现象的本征状态称为硬点。硬点是一种有害的物理现象，它会加快接触网导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，撞击力还会向受电弓其他部件传递。
动车组运行中为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触网之间必须保持一定的接触压力。该接触压力和硬点产生的撞击力会使受电弓的上、下臂及下臂、底架之间产生持续不断的相对转动及冲击振动，使臂杆之间及上臂杆与弓头之间的软连线不停地伸缩或扭动，交变剪切应力的作用导致软连线过早断裂。
2.2 动车组空气动力对受电弓部件的影响
动车组运行中，周围空气的动力作用对车顶受电弓的运行也产生一定的影响。受电弓作为一个弹性机构，通过自身结构保持与接触网间的接触压力，在运行过程中，受到运行动态力的影响，使其在运行中的振动变得非常复杂。除此，受电弓在运行中还受到空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力。
2.3 动车组会车时对受电弓部件表面压力的影响
在一列车与另一静止不动的动车组会车以及2列等速或不等速相对运行的动车组会车时，将在静止动车组和2列相对运行动车组一侧的侧墙上引起压力波（压力脉冲）。这是由于相对运动的动车组车头对空气的挤压，在与之交会的另一动车组侧壁上掠过，使动车组间侧壁上的空气压力产生很大的波动。
试验和计算表明，动车组会车压力波幅值大小与速度有关，随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧增大。由试验可知，当头部长细比γ为2.5，2列车以等速相对运行会车时，速度由250km/h提高到350km/h，压力波幅值由1015Pa增至1950Pa，增大近1倍。
2.4 受电弓软连线截面形状不当造成的断股
软连线由很多细导线编织而成，由于动车组在运行中其动作次数比较频繁，如果软连线的截面形状和连接方式不当，就会造成软联线逐渐折损。目前，软连线截面形状分为扁平矩形和圆形两种结构。在相同的截面面积和空气动力的情况下，扁平截面结构软连线所受的压力值较高，而从材料力学角度分析，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较小，其边缘部位又存在一定的应力集中，比之圆形截面结构的软连线更容易断股。软连线断股后，由于单位面积电流的增大，导致软连线及连接座的温度升高，从而使接触电阻增大，造成恶性循环，致使软连线热脆性增强。
2.5 受电弓支持绝缘子硅橡胶伞裙为柔性材料
受电弓支持绝缘子是由有机合成材料组成的复合结构绝缘子，主要由芯棒、金具、伞裙护套和粘接层组成。硅橡胶伞裙护套是合成绝缘子的外绝缘部分，其作用是使绝缘子具有足够高的抗湿闪和防污闪性能，保护芯棒免受大气侵蚀。由于硅橡胶绝缘子的伞裙是柔性材料，动车组在高速运行时，绝缘子背风面伞裙在空气流作用下产生较高的负压，在交会列车及速度变化时绝缘子周围空气动力长期作用，易出现交变舞动和振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。
3 改进措施建议
3.1 加强接触网检测减少硬点数量
良好的受流条件是动车组相关设备正常运行的前提，也是接触网寿命延长的关键。对于高速电气化铁路接触网，硬点的检测是十分重要的。加强接触网检测和调整、完善，减少硬点数量，能大大降低交变的动态接触压力的变化范围，减小受电弓所受的冲击和振动。
3.2 选用圆形截面的受电弓软连线
选用圆形截面的受电弓软连线，与扁平截面软连线相比，在相同的截面面积和空气动力的情况下，圆形截面结构软连线所受的平均压力值较低，另外，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较高，软连线不易断股。目前，随着动车组的段修及入厂高级修，圆形截面受电弓软连线已取代扁平截面软连线。
3.3 改善受电弓支持绝缘子机械性能
绝缘子伞裙与护套连接处裂损，可大大降低绝缘子的爬电距离，在连续雨、雾等潮湿条件的天气情况下极易发生放电闪络。因此，合理设计、改变支撑绝缘子外形，使其受力更均衡、更合理；增高绝缘子高度，加大爬电距离，减少放电闪络；在绝缘子安装螺栓上加装绝缘帽，防止尖端放电是改善绝缘子破损、电灼伤的有效途径。同时，生产厂家应合理选择配方，实验新的配方，在确保硅橡胶耐紫外线性能和热稳定性的前提下提高支撑绝缘子的机械强度。
4 受电弓的日常维护
为保证动车组的正常运行，我们应时刻监控受电弓工作状态并做好受电弓的日常检查与维护。
4.1 气路的检查
受电弓的升降是由空气压力控制的，如空气管路出现泄漏，在受电弓ADD自动降弓阀的保护下，受电弓将自动降弓或无法升弓。因此，日常维护时要多注意受电弓空气管路，确保其管路畅通、无硬折弯、无接磨、无破损。
4.2 弓头的检查
受电弓弓头要有良好的自由度，弓头上的碳滑板是直接与接触网接触的部件，应时刻关注碳滑板的磨耗情况，当其剩余厚度小于5mm或出现大面积掉块、破损时，要及时更换。弓头上的弹簧盒是保障弓网接触力的重要部件，日常维护时应查看其表面应无异物突出、弹簧支撑有力，否则应及时更换。
4.3 轴承与提升装置的检查
检查受电弓各轴承应转动灵活，升降弓时无异音；提升装置的提升钢绳无松弛、断股且润滑良好。否则将会影响受电弓的升、降弓时间，引起弓、网间拉弧放电，灼伤受电弓。
4.4 受电弓支撑绝缘子检查
日常维护时要对受电弓支撑绝缘子进行清洁、检查，如发现绝缘子表面单个缺陷面积超过25mm2，深度大于1mm時，应进行更换。
5 结束语
受电弓直接与接触网接触，是动车组的动力之源，其工作状况直接影响动车组的运行状态，加强受电弓的日常维护是保障动车组正常运行的有效手段。随着动车组高级修的进行，受电弓也进入大修阶段，受电弓软连线的更换、弹簧盒的检修、提升装置的检修、空气管路的检查也是检修受电弓的重点项目。支持绝缘子也由原来的323mm高陆续更换为400mm高的绝缘子，且安装螺栓加装了绝缘帽。从试验和运行情况看，以上几点有效地防止了软连线断股、伞裙撕裂及放电闪络故障的发生。
参考文献
[1] 李伟.接触网[M].中国铁路出版社.2006.
[2] 铁道部《和谐3C型动车组四级检修规程（试行）》.铁运[2012]257号.
注
清洁绝缘子表面时应用柔软温和布料（必要时蘸中性清洁剂）进行擦拭，杜绝使用百洁布、硬毛刷等物品刷洗，以免破坏绝缘子的光滑表面使其容易附着水滴、污垢，从而降低爬电距离。