动车组受电弓故障原因分析和维修对策

赵波

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘 要： 高速列车对长途运输有很大的重要性。火车的电能必须是连续的和不间断的。因此，受电弓和接触网之间的相互作用和机械接触必须完成。在电气化铁路系统中，周期性的状态监测、故障检测和预估是非常重要的。为此，本文采用改进的模型、控制和分析方法，提出了一种受电弓-接触网系统状态监测与故障诊断方法。

关键词：动车组 受电弓 故障研究 维修对策

1. 动车组受电弓故障概述

铁路运输维护对于提供安全、可靠、有竞争力的运输服务具有重要作用。一个适当的维护策略不仅可以降低资产的生命周期成本，而且可以确保铁路乘客和工作人员的安全和舒适的高标准。近年来，基于风险的工具和技术在铁路基础设施资产(如轨道、桥梁等)维修决策中的应用已成为研究的热点。针对铁路机车车辆部件检修优化问题，提出了一种基于风险的建模方法。

2. 动车组受电弓故障维修方法探究

铁路车辆应定期检查和维护，以确保网络的可用性和可靠性、乘客的安全和舒适性以及运营效率。虽然维修人员已尽最大努力，但由于现时定期进行的监测及复修工作不足或效率低下，大量的维修资源(例如预算、时间、人手等)被浪费。所以通过设计铁路受电弓运维的优化算法能够显著提升铁路运维的工作效率，进而提升铁路受电弓故障的处理效率和处理质量。目前，铁路运输业采用了多种检修和维修策略，包括定期检修、以可靠性为中心的检修、状态检修和预知检修。近年来，风险分析方法在铁路资产检修决策中的应用日益普及。正如 ISO 31000(2009)所述，风险被定义为“不确定性对目标的影响” ，而影响是“与预期的正或负偏差”一般来说，风险是两个因素的组合: 失效发生的概率和失效后果的大小。风险分析的定义是系统地利用现有资料来确定某一特定危险可能发生的可能性及其可能后果的影响。风险分析的目的是确定危险的总体优先事项，以便在资源有限的情况下采取预防行动，减少和减轻最关键的危险。风险分析包括可能危险的识别、评估和排序。在这种分析方法中，通过数据收集确定可能威胁系统性能的潜在故障模式，并通过综合发生的可能性和影响的规模来评估其相关风险。然后，风险级别被用于确定检查和维护活动的优先次序。风险评估可以是定性的、定量的，也可以是两者的结合。定性风险评估方法利用知识渊博的专家的判断和意见对风险进行分类，而定量工具则基于随时间推移计算风险的概率和/或统计模型。通常情况下，定量风险评估技术比定性风险评估技术更有效。然而，定量风险评估技术的数据要求较高，使其难以应用。方法通过重要性分析，确定了各种铁道车辆部件的主要失效模式及其常见根源，并利用随机模型估计了发生失效的可能性。另一方面，失败的后果是通过应用膨胀的成本建模方法计算出来的，这种方法涉及到与安全隐患相关的成本---- m & r，列车延误或服务中断，以及旅行取消。为了及时评估不同部件的失效风险，建立了一个定量模型，即总失效概率乘以未来任何特定时间的总失效后果。时间相关的风险度量被用来确定长期维护行动的优先顺序和时间表。

受电弓故障是造成列车延误和取消的主要原因。受电弓是安装在火车顶部的弹簧装置，它将电流从架空电线(电缆)传输到火车上。缩放仪系统由若干部件组成，其中九个部件对于车辆的功能往往比备忘录更为关键。第一个是基架: 受电弓的一部分，用来支撑框架，并安装在固定在车顶的电绝缘体上。其次是下臂: 它通过摆动的支撑物和支点与车顶连接在底架上。在下臂的底端，一对垂直支架焊接到位于底架枢轴上的臂的箱形结构上。在下臂的上端，另一对支架焊接到包含轴承壳体的结构上，上臂和控制棒枢轴在轴承壳体上。再次是上臂: 上臂是锥形圆形截面(为了改善空气动力学行为) ，允许在下臂的针轴承上枢轴。在上臂底部的槽在关节端允许控制杆从管内退出，并通过一个控制连接到下臂。在上臂的顶端，提供三个支架，用于支撑安装横管总成的免维护滑动轴承。此外，控制杆也是非常重要的一部分，控制杆: 它包括一个管状组件与平面轴承安装在一个可调节的配件在顶端，翼板连接通过螺栓与间隔在关节结束。控制棒保持交叉管和弹簧柱塞总成在名义上的垂直位置。十字管: 十字管包括高强度中空管，其中包括可移动弹簧柱塞组件螺栓到每一端。它在三个轴承安装在上臂顶部旋转。十字管装配后用自汞合金带覆盖，以限制架空导线产生电弧。平底锅头: 它包括铝挤压型材，螺栓安装十字带和末端喇叭共八个紧固件。安装交叉肩带包括枢轴点，头枢轴，旅行限制停止和喇叭附件点。锅头的设计，以实现最小的动态质量给予碳携带的要求。当被封装时，通过安装在基座框架上的可调橡胶支座阻止头部移动。升降油缸: 受电弓由安装在底座和下臂之间的油缸升降。受电弓阻尼是提升缸内的孔板提供的。控制设备: 控制设备包括气动控制箱，气动控制箱包括空气过滤器和压力调节器。受电弓系统受制于一系列复杂的故障模式，这些故障模式与机械结构、电气部件、气动传动、网络控制等有关。通过重要性分析，确定了主要失效模式为: 裂纹、断裂、疲劳、点蚀、磨损和放电击穿。这项研究所需的数据收集自文献以及公司的维护管理信息系统(MMIS) ，该系统由 SAP 软件 Brown (2013)支持。该系统不仅监测分包商进行的所有维护活动，而且还从业务操作方面记录列车的活动。

为了充分了解受电弓故障的常见根本原因，分析了受电弓在各规范下出现的故障类型、可能产生故障的原因以及已经采取或需要采取的纠正措施。与受电弓系统相关的最大数量的故障已在 GZF 下编码(测试但无法确定实际故障)。受电弓碳(GC)已被证明是导致受电弓系统失效的第二大原因。共有9起与管道工程相关的故障，包括缺陷码 GP 下的6起故障和缺陷码 GK 下的3起故障。在这9个故障中，有4个故障是由于外部影响造成的管道穿孔，例如海浪引起的闪光或撞击物体造成的损坏。其余的故障被发现与某种程度上的维护和人为错误有关，例如空气回路或班卓琴螺栓连接不当。这些故障通常发生在受电弓系统执行某些维修任务之后。总共有五个故障与缺陷代码相关的受电弓阀(GV)。进一步分析发现，这些故障与受电弓空气调节器在控制箱。

在受电弓系统中有一个故障是由于驾驶员在提升受电弓时遇到困难而导致的。经检查，发现失败的原因是一个有缺陷的天井活塞，然后更换了一个新的。有一个与受电弓绝缘子(GI)有关的故障。失败是一个闪光在屋顶区域，创造了一个洞在铝皮屋顶。有一个故障与受电弓自动下降装置(GJ)。发生这种故障是因为受电弓在控制面板内的升压压力太低，没有足够的压力使受电弓保持在升高的位置。在列车运行过程中，没有编织物(GB)、布线连接(GL)和空气马达(GM)的故障记录。然而，这些部件仍有可能随着时间的推移而变坏或在检修期间装配不当。

这些延误信息是从一个数据库系统中提取出来的，该数据库系统用于监测列车运行进度和追踪大不列颠铁路网的延误情况，该系统被称为列车运行系统 TOPS。它记录列车运行情况和运行数据，包括发车时间，到达时间和站停止整个旅程。在列车到发延误的情况下，系统生成报警代码，并对造成延误的原因进行分析。它将向运营商揭示延误是由于客运或火车乘务员的错误，列车的可靠性问题或基础设施/信号问题造成的。值得一提的是，并非所有列车延误都是由于技术缺陷，也并非所有缺陷都会导致延误。

三．结束语

本文提出了一种用于受电弓和接触网状态监测和故障诊断的分析方法。给出了受电弓滑板与接触线在三个转速值下接触点的变化规律。采用改进的故障诊断算法对故障和稳定状态进行了比较。强调了受电弓与接触网在安全区接触的重要性，并得出了相应的结论。确定了接触点在稳定状态下处于安全区，在故障状态下从危险区向故障区传递。

参考文献：

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