摘要：受电弓是电力机车高速运行中容易因为磨损出现故障的部件。在目前高速电力机车运行任务越来越重的背景下，对电力机车受电弓的故障原因进行分析，分析常见故障发生的根源，提出具有良好执行性和有效性的处理方案和预防措施，是一项值得研究的课题。本文主要是对电力机车受电弓的结构和原理进行分析，对日常电力机车运行中受电弓的故障类型进行分类研究，以提高电力机车受电弓的使用效率和及时处理、有效预防的能力，为高速电力机车的稳定安全运行提供保障。
关键字：电力机车；受电弓；故障；处理；预防
国家高度重视高速铁路的发展建设，投入大量的人力、物力、财力开发了高速电力机车。目前中国具有核心知识产权和技术的动车组、高速铁路已经成为中国基础建设领域的金字招牌，在国内外得到了广泛的认可。在电气化高速铁路建设中，要保证安全稳定运行，首先就是要加强对电力机车的日常检修维护。受电弓是电力机车中车体和接触网连接的中间过渡部位。因为电力机车高速运行产生的摩擦，非常容易发生受电弓故障，从而导致机车供电中断，或者直接造成停车故障。因此，需要高度重视对受电弓的故障处理和预防工作，为电气化铁路的安全运行提供技术支持。
1 受电弓的工作原理和基本结构
电力机车通过近些年的发展，型号比较多，结构也在不断优化。目前电力机车上的受电弓采用气囊驱动升弓的单臂式受电弓比较常见，该装备会配备阻尼器和ADD自动降弓等装置。本文以单臂式受电弓来分析其基本结构和工作原理。
1.1 工作原理
电力机车的受电弓主要作用是从额定电压1500V的接触网上获得电源，并将电源供给给电力机车使用。同时利用电力机车的再生制动系统来实现对动能的转换。把动能转换回馈给接触网，从而通过接触网线路传输提供给其他电力机车使用。因此电力机车的受电弓起到的是双向传递的中枢功能。目前无论是刚性还是柔性结构的接触网线路上都可以使用受电弓。在电力机车的设计车速范围里，受电弓良好的动力学性能，能让电力机车在不同的轨道和速度状态下，都和接触网实现稳定良好的接触。受电弓在气路上的设计还能保证受电弓在降弓时能通过迅速下降和平稳下降两个阶段来保证电力机车的平稳运行。
1.2 基本结构
单臂式受电弓是由底部支架、铰链结构、集电头部分和升弓装置、气路控制等部分组成。底部支架部分，一般是采用型钢焊接构成，里面设计了铰链机构、阻尼器和升弓气囊等安装的位置，作为基底座部位起到稳定支撑作用。铰链机构是用来实现集电头升降的机构，主要是采用上框架、拉杆、平衡杆和下臂杆等结构，利用各种铰链座实现铰接。集电头部分是由集电头和支撑部分组成，主要作用是通过利用几点头的翼片来控制和调节与导线接触受流部分的接触压力。升弓装置和气路组装部分，主要是实现对手电弓的升降运行控制。组成升弓装置的结构比较多，包括有气囊组装、支架阻焊、螺丝连接杆和矩形管等组成。气路组装是通过调节节流阀的开口位置来实现对升降受电弓的时间。
2 受电弓故障的主要类型
2.1碳滑板条故障
在电气机车运营的初期，往往比较容易出现滑板条故障。主要故障表现是滑板条出现磨损过度。这种磨损来源于两个方面。一是机械磨损。在新建的电力机车接触网线路运行中，因为接触网底部是一个圆弧形，接触表面在加工中如果有一些坚硬的毛刺，就会导致滑板条快速磨损。在电力线路运行一段时间之后，会通过摩擦让导线底部的毛刺减少，接触面越来越光滑，从而减少摩擦系数，减少机械磨损。二是电气磨损。新开通的电力机车接触网因为没有运行前都处于暴露于空气中，表面可能会出现一些污染，导致受电弓接触初期出现比较大的电火花，从而增加了电气磨损量。
2.2 编织线故障
受电弓各编制线容易出现磨损断裂故障，该故障很容易导致受电弓各轴承的电蚀和绝缘距离减小，从而影响受电弓的正常工作。如果出现编织线一段的松动或者脱落，还会让受电弓的结构出现变化，在和风管的接触中出现熔断，导致出现紧急降弓、配件脱落等事故发生。
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2.3 受电弓网拉弧故障
受电弓网在正常运行时，要求有符合标准的接触压力，来实现电力机车的电流运行。如果接触压力减少甚至没有时，受电弓滑板就会出现脱离的离线故障。一般中小脱离接触网的离线不会影响电力机车的正常运行。但是离线时会出现电火花和电弧，这就会让受电弓滑板和接触的导线出现额外的磨损，从而缩短了使用寿命。如果离线过大，还会对电力机车的正常安全运行带来隐患。
2.4 瓷瓶故障
电力机车的受电弓的支持瓷瓶，是牵引供电系统的部件。因为瓷瓶的材质和结构原因，支持瓷瓶是比较容易发生损失的环境。瓷瓶故障的主要表现是，发生接地故障导致机车出现故障、瓷瓶劈裂导致电网接地事故等。如果瓷瓶发生接地，导致接触网烧断，将直接出现严重的停运事故。
3 加强受电弓故障处理和预防的对策建议
3.1 加强对受电弓的日常维护工作
在日常对受电弓的检查中，重点检查运行磨损情况，对碳滑板条进行紧固，保证点头集的完整，观察受电弓是否存在变形等情况，链接部件是否能灵活升降。在底部支架检查中，要观察橡胶部件是否水平安装，有没有发生使用变形。升弓装置要保障升降灵活。对受电弓的链接部位出现破损要及时更换，保证链接的紧密可靠，没有接触不良的情况。在受电弓升弓状态，注意听状态的声音，从而发现受电弓的气阀板是否使用正常受电弓的气阀板要不能有漏气的现象，气压要满足设计要求。
3.2提高对运行中受电弓的应急处置
电力机车在运行过程中发生自动降弓或其他故障时，跟车技术人员要和司机沟通后向上级生产调度部门汇报。技术人员在司机同意后才能下车进检查受电弓的故障情况。如果是受电弓的滑板条出现变形或者断裂无法正常使用，受电弓工头和附件出现位移变形，供风软管出现脱离和断裂等其他危害电力机车运行安全的问题，技术人员必须在安全状态下及时登顶进行处理。如果发现是因为接触网损坏、线路损坏等故障时，需要报告司机按照规定进行后续处理。如果初步检查没有发现接触网和受电弓的外观故障，无法明确受电弓降弓的原因情况下，必须由司机及时上报，并切除已经降弓的受电弓，换弓运行，并在时速160以下运行到前往站台进行进一步检查确认故障原因。
3.3 受电弓故障的预防措施
对受电弓的滑板条和弓架相连接的部位进行加固处理，防治因为冲击导致出现的断裂刮网事故。对容易出现故障的平衡杆、推杆等焊接丝扣出，一定要采取机械加固措施，保证使用强度。在受电弓滑板条的选择时，要选择铜材料和碳材质的接触线种类，以满足电气化区段的需要，从而实现最佳的电耦合状态，避免因为出现电腐蚀，让接触线和受电弓滑板的使用寿命缩短。要在电力机车的检车中，对滑板条的夹板进行检查，避免腐蚀导致强度下降。要检查碳滑板条的接口是否平整，没有断裂等情况。日常要对受电弓绝缘子进行清扫，避免出现因为受电弓绝缘子爆炸导致的故障。
受电弓的正常使用，是保障电力机车提速提效的关键。因此在日常受电弓的维护和保养中，要加强日常维护，提高对运行中受电弓的应急处置，做好受电弓故障的相关预防措施落实，从而为电力机车的高速安全运行提供积极的保障。
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论文作者:赵媛媛
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第06期
论文发表时间:2019/8/13
标签：电力机车论文; 故障论文; 滑板论文; 磨损论文; 瓷瓶论文; 结构论文; 预防措施论文; 《科学与技术》2019年第06期论文;