受电弓碳滑板磨耗分析.doc

受电弓碳滑板磨耗分析
南京地铁运营分公司供电中心周国家

摘要：针对南京地铁一号线列车受电弓碳刷条在运行一段时间后，碳刷条磨耗出现坑槽和表面不平滑，磨耗布局不合理，导致接触网打火、拉弧现象，有可能会给运营造成安全事故，影响到正常的运营。本文从分析造成受电弓碳刷条磨耗出现坑槽和表面不平滑，磨耗布局不合理现象角度出发，分析研究与碳刷条磨耗密切相关接触网的状态，而接触网拉出值是接触网状态的关键技术参数，就如何优化调整接触网拉出值，改善碳刷条的表面磨耗布局的合理性，减少接触网打火、拉弧现象的产生。为此，利用网检技术动态检测接触网的拉出值所提供的数据，分析研究接触网拉出值的分布情况，对接触网拉出值进行适当调整进行分析，解决受电弓碳刷条磨耗分布合理性，提出了现场施工中改进措施方案。
关键词：拉出值、碳刷条、打火、动态检测、改进
0引言
南京地铁一号线运营几年来，经常发生接触网打火、拉弧现象。据统计每年车站上报给控制中心接触网打火次数不少于20起，不含区间内打火和人员没有看到的，是多区段发生此类情况，对运营造成一定的影响，南京地铁一号线历年接触网打火故障统计，见表一。

表一南京地铁一号线历年接触网打火故障统计
年份2006年2007年2008年2009年正常打火次数(起)15262925非正常打火次数（起）3546
接触网打火分类
对于接触网打火，专业人员对此进行了归纳和分类，按照现象分为正常打火和非正常打火。
正常打火：列车受电弓通过接触网锚段关节、分段绝缘器、线岔、汇流排接头处、刚柔过渡处（包括折返线、存车线、出入段）等，以及接触网上有覆冰、覆霜时、发生的轻微的拉弧或打火，属于正常打火。打火对碳刷条影响见图一。

图一打火对碳刷条影响
对于此类上报故障，人员在现场确认属于正常打火，不影响正常运行，不需要立即处理，等到运营结束后再安排处理。
非正常打火：可以分为一般异常打火和严重异常打火。
一般异常打火：在正常打火区间以外的场所发生轻微的打火现象，为一般异常打火。特征是：不发生连续拉弧、不产生大的火花。
处理：发生一般打火的区段，在列车停运后对该段接触网进行调整。
严重异常打火：列车受电弓通过在不同地点发生连续拉弧或产生较大火花为严重异常打火。
处理：在同一地点，发生严重异常打火连续3次的该段接触网必须停运，故障抢修。
对于车辆下线建议是车辆在不同地点、不同区段发生严重异常打火两次以上的，必须下线进行检查，接触网检修人员要对此车进行跟踪，确认受电弓状态。
接触网打火产生的原因
接触网打火的主要原因与接触网状态、轨道以及列车受电弓的技术参数有关，在保证接触网状态、轨道状态正常的情况下，列车受电弓的技术参数的好坏，是影响接触网打火关键。那么列车受电弓的状态主要包括受电弓碳刷条、受电弓的抬升力以及动态稳定性。
受电弓技术参数
绝缘子的最小高度305mm(±10mm)最小工作高度80mm最大工作高度1740mm受电弓头宽度1700mm(±10mm)升弓位总长度大约2280mm包括绝缘子的总重大约147Kg受流板长度1050mm受流板厚度345mm(±5mm)受流板材质金属化碳电压1500V电流1350A，最大1550A受流弓静态向上的压力50~120N可调速度100Km/h直流永磁电机110V最大电流大约3A最大负载大约4500N升/降弓时间大约7S
受电弓的升弓保持力存在问题
在受电弓升起后刚性接触网的抬升值非常小，而柔性接触网的抬升值相对较大，这样就会造成与柔性接触网接触的碳刷条表面压强小于与刚性接触网接触的碳刷条表面压强。因此我们最初怀疑造成一号线受电弓碳刷条的异常磨耗主要为物理磨耗，为验证这一分析将列车的受电弓升弓保持力调整为100N(正常为(120±10)N)，并进行运行跟踪，试验结果证明将受电弓升弓保持力降低后的碳刷条平均每万km磨耗率还高于调整之前的磨耗率。因此确定列车受电弓碳刷条异常磨耗的原因并不是由于刚性接触的抬升值小造成的物理磨耗。
在对受电弓检查过程中发现，列车受电弓的升弓保持力在升弓高度改变时变化较大。比如，在车库接触网高度的升弓保持力调整到120N，而当受电弓升弓高度降低到隧道内接触网高度4040mm时，升弓保持力降低为100N左右。当受电弓升弓保持力降低时，碳刷条与接触网将无法完好配合，有可能在运行过程中出现碳刷条与接触网脱离从而造成拉弧的问题，当出现此情况时，碳刷条和接触网都将产生电磨耗。而且从供电部门了解到现在一号线接触线的磨耗也比较严重，有部分区段的接触线已接近极限。
受电弓碳刷条异常磨耗分布方面原因
通过对接触网打火故障统计来看，受电弓碳刷条磨耗的分布是主要原因，特别是受电弓碳刷条磨耗出现坑槽和表面不平滑，没有将状态不良的受电弓碳刷条及时做适当处理，从消除受电弓碳刷条磨耗坑槽和表面不平滑，是减少接触网打火主