地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗分析及应对措施

地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗分析及应对措施

郑峰

苏州轨道交通集团有限公司运营一分公司

江苏省苏州市

21500

摘要：通过对碳滑板接触压力、碳滑板材料、弓头构造以及弓网牵引量等因素的研究，实现碳滑板磨损与壁厚控制在合理的范围内。由于弓网系统本身的动力交互作用，使得其运行和维修变得更加困难。在出现非正常磨损时，需要对其进行人力、财力和物力的维护保养。

关键词：地铁车辆；碳滑板；异常磨耗；措施

我国城市轨道交通建设迅速发展，轨道接触段长度迅速增长，材质和建造技术也在飞速发展，列车上的受电弓种类越来越多，其使用的受电弓和碳滑板的种类也越来越多，因此，对其使用的炭滑板的磨损也越来越严重[1]。使用的炭滑板在轨道交通中的非正常磨损问题不仅关系到列车的安全性和可靠性，而且大大提高了车辆维修保养成本。因此，研究炭滑板磨损的成因，并提出相应的对策是非常必要的。

1碳滑板磨耗机理

在弓网连接中，弓网为已铺好的固定装置，弓网为可动装置。轨道交通中的弓网是一种设置于列车顶部的电力装置，它由碳滑板、上框架、下臂以及底架等构成。炭滑块是集电弓的一个关键组成部分，它被装配于集电弓头部。按照材质的差异，可以将其分为浸镀型和纯碳型两种。在轨道交通中，炭滑板与轨道交通的接触部位是列车的流动点[2]。在车辆处于静止状态下，炭滑板在接触线上以静力学的形式存在，在这种情况下，如果列车从接触网引出，炭滑板和接触导线之间的电相互作用将呈现静电接触状态；在列车行驶过程中，碳片与导线之间除动力接触压力之外，还存在滑动摩擦；在列车通过接触网或返回线路时，碳片与导线之间的电相互作用呈现可运动的电接触形式。碳板在工作时，其物质会从其上脱落，即其磨损。炭滑板的摩擦方式有两种：一是机械摩擦，二是电摩擦。碳滑板在静止状态下和接触线接触，在流动过程中，碳滑板与接触线之间的接触温度升高；在碳片与接触线的滑动接触过程中，碳片的力学和电学的摩擦都是碳片的摩擦；在炭滑板和导线之间存在分时闭合的触点，在导线和导线之间会发生放电，也就是弓网间拉弧。

2碳滑板异常磨耗表现

城市轨道交通中，受电弓和牵引供电接触网之间的配合程度如何，主要呈现在受电弓碳滑板与接触网之间的接触是否存在磨耗，从列车行驶时的受电弓炭滑板与接触网的接触线磨损情况来看，就可以看出两者之间的配合程度[3]。由于弓网配合良好，碳片在行驶过程中在接触线附近的磨损较为常态；如果在行车过程中，弓网关系发生了不正常的磨损，则说明弓网关系有问题。在列车行驶中，弓网之间的相互配合是一个非常广泛的问题，而对其在接触下的磨损问题，其原因多种多样，归纳为如下。

（1）碳滑板偏磨。结果表明，碳片表面出现了反常磨损现象。其中，碳滑板有两种类型：波状磨损和中央形磨损：波状磨损是指滑片上的磨损分布不均匀，造成弓滑片的表面不平，并产生不同的厚薄差异；弓网中央磨损是指弓网带从弓网中央向弓网线的两侧逐渐减小磨损，并呈现出中间凹陷、两侧突出的趋势。

(2)碳滑板掉块。由于在使用过程中，由于弓网间的碰撞和滑片的严重拉弧和灼烧，导致了炭滑板的脱落。

(3)炭滑板中部出现由上至下的完整裂纹。

(4)炭滑板表面出现烧蚀、拉弧等不正常的情况；

(5)炭滑板磨损或磨损速率有突变增加的趋势。

3碳滑板异常磨耗原因分析及应对措施

通过对列车运行过程中碳滑板的非正常磨损，尤其是一些较为典型的反常磨损行为，通常能够判定其磨损异常的成因。因此，炭滑板的反常磨损有其一般的规律性[4]。要想有效的解决轨道交通中的碳滑板的反常磨损问题，就必须对其进行具体的分析，研究其真实的弓网匹配关系，与实际工程相联系，并针对弓网的运营环境等的特定条件，对车辆、受电弓、碳滑板、线路以及接触网、接触线的状况进行综合分析，同时还要对列车的工作条件、运营环境等进行分析。

3.1原因分析

基于前期在轨道交通工程中出现的弓网炭滑板的非正常磨损事故，从弓网特性、接触网布局、施工质量、碳板本身及其与接触导线的匹配性等角度出发，提出影响弓网碳板异常磨损的关键因素。

(1)由刚性悬链线本身的特点所决定。与柔性接触网相比，刚性接触网具有更大的灵活性。受电弓的高低起伏显著，极易发生弓矢碰撞和上举；弓身在由刚性网格向柔性网格推进过程中，弓身的高度显著升高，极易烧毁。

(2)与接触网的建设工艺和施工的品质有关。在城市轨道交通的接触网建设中，很多地方的建设都是依照图纸来进行，这是因为有的城市的建筑公司缺少相关的科技与工艺质量控制手段，很多地方的建筑都是依照图纸来进行的，很多时候，没有跟当地的地形条件结合起来，所以，他们的设计图与当地的情况不太相符，而且还会带来一定的安全风险[5]。此外，由于缺乏对已建成的地铁接触网进行全面的专业质量检测，导致在随后的列车运营中，由于存在的技术、工艺和检测等方面的问题，导致了在后续的列车运营过程中出现的异常磨损。

(3) 受弓网非平衡接触的作用。现有的弓网结构中，弓体炭滑板中间部分的接触导线与其中间点之间的间距决定了其力学磨损的程度。当高速行驶时，弓网间的接触压强加大，弓网会发生摇摆，从而导致弓网区发生中央偏磨或波状磨损。

(4) 由于接触导线及炭片材质的关系。研究结果表明，炭滑板的材质、原料配比等因素对其力学性质均有一定的影响。弓网炭滑块、接触导线选择不合理或材质存在缺陷，都会导致弓网炭滑块的非正常磨损。接触导线材质的好坏，不但关系着导线本身的使用寿命，而且还会对炭滑板的磨损度产生较大的影响，严重时还会危及到行车的安全性。

3.2应对措施

(1)提高接触网施工、检修技术水平

因此，必须从整体上改善施工工艺，并对接触网部件间的相互联系进行优化。各有关职能单位应加大对接触网施工的监管力度，对接触网导线的材质进行检验。为此，需要对接触网结构进行合理的设计，以保证其在使用过程中的磨损程度[6]。确保接触网的倾斜度在设计要求的范围之内，并且使邻近的挂点间的高差在设计之内；对触点线的棱边、拉边进行及时的打磨和清理；研究并检查橡胶绝缘子的弹性，防止其发生卡死现象；注意悬臂跨度中心线引数值的取值是否符合规定，以此来保证列车运行的平稳性。

(2)提升接触线材料的质量，增加刚性接触网的弹性

在施工的时候，要比较和分析接触网材料的质量、规格和型号，同时要检查所选择的材料的强度、质量和弹性，不能用假的材料。在刚性接触线的构造和技术上，应综合考虑提高刚性接触线的弹性。

(3)预防及整治接触网悬挂硬点，控制好导高突变量

接触网触悬挂导高的突然变化是由硬点引起的，因此，在接触网工程建设中应严格控制导线的导高突然变化，对不合格的导线应及时修正。此外，在检修期间，要对接触网关节位置的接触线磨损状况进行检查，如果出现较大的接触线磨损，应立即采取措施。

4结束语

在轨道交通中，碳滑板在轨道车辆上的异常磨损是接触网和车辆领域中经常碰到的难题。因此 本文对其产生的影响进行具体的剖析，并在此基础上对其进行合理的处理。就碳板在轨道交通中的反常磨损问题进行大致的剖析，并提出相应的对策，希望能为同行提供借鉴与启示，从推动地铁车辆的平稳运行。

参考文献

[1]张政飞.受电弓碳滑板异常磨耗的原因分析与对策[J].郑州铁路职业技术学院学报,2022,34(04):57-59.

[2]于乐.基于图像识别的受电弓磨耗检测系统设计[J].今日制造与升级,2022,(04):44-46.

[3]李思明,王玉辉,江冀海.地铁车辆受电弓滑板磨耗型面的建模与仿真分析[J].南方农机,2022,53(03):93-95.

[4]刘健,周利,杜耀鹏.测量方法对地铁车辆高度尺寸评判的影响[J].电力机车与城轨车辆,2021,44(04):76-78+81.

[5]厉砚磊.智能检修系统在地铁车辆检修中的应用[J].电子技术与软件工程,2020,(21):209-210.

[6]窦旺.地铁车辆受电弓系统工作原理思考[J].科技资讯,2018,16(13):27+29.