CRH3型动车组受电弓故障分析及改进措施(2)

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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。 从风洞试验结果来看，动车组表面压力在头车车身、拖车和尾车车身区域为低负压区。在有侧向风作用下，动车组表面压力分布发生很大变化，当列车在曲线上运行又遇到强侧风时，尤其对车顶部件表面压力的影响最大。

4.3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250 km/h 提高到 350 km/h，压力波幅值由1 015 Pa增至1 950 Pa，增大近1倍。

4.4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，就会造成软连线逐渐折损。目前，软连线截面形状为扁平矩形结构，在相同的截面面积和空气动力的情况下，该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，造成软连线容易断股。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。

4.5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污闪性能，保护芯棒免受大气侵蚀。金具是合成绝缘子的机械负荷的传递部件，它和芯棒组装在一起构成绝缘子的连接件，伞裙护套与芯棒之间用粘接胶进行粘接。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

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振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。

5.改进措施建议

5.1加强接触网检测减少硬点数量

C R H 3 动车组在京津城际客运专线投入正式运行，其对动车组受电弓和接触网的关系要求是很高的。良好的受流条件是动车组的有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。

5.2改变受电弓软连线截面形状

将软连线截面形状由平矩形结构改为圆形，圆柱形表面的迎风处正对来流方向为正压区，沿

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曲面向两侧，正压逐渐减小变为负压。在相同的截面面积和空气动力的情况下，该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。

5.3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，改善并保证其机械性能尤其是撕裂强度的稳定性是保证支持绝缘子外绝缘伞套良好的抗漏电起痕和蚀损性能、增水性及抗老化性的关键。有关厂家应合理选择配方，在确保硅橡胶耐紫外线性能和热稳定性的前提下，加强对原材料质量的检验和对添加剂、补强剂使用质量的分析监控。通过比较和近 3 个月的运用表明，CRH3 型动车组车顶高压跨接电缆目前采用的硅橡胶支持绝缘子伞裙机械强度优于受电弓支持绝缘子，能适应350 km/h 速度等级要求。 CRH3 型动车组受电弓支持绝缘子已更换为此类绝缘子。

6.如何避免受电弓故障频发

受电弓是动车组安全运行的关键部件，是沟通动车组与接触网的桥梁，是动车组从接触网上获取能源并传递能源的唯一部件。因此，在动车组运行途中受电弓产生故障，我们应该及时妥当处理，保证动车组安全运行。所以要检查电弓运行中的磨损情况，坚固碳条安装，完整电头集，检查受电弓是否有变形等症状。检查轴承和受电弓的链接处是否保能够灵活升降。检查底架橡胶应水平安装防止它变形。检查升弓装置有无问题，能否灵活升降。检查连接线各处是否破损，链接的部分是否紧密，是否有接触不良的问题。保持升弓状态，听升弓状态的声音，可以检测出受电弓气阀板是否有故障，电弓气阀板需要牢固安装，防止漏气，其次是要看气压是否在正常范围内。对受电弓经常发生故障的地方进行接触网的检查，将故障反应到相关维修部门，对此地方进行检修。

由专业技术人员对检修人员进行培训，对受电弓的工作原理、易发生的故障、如何解决受电弓的突发故障进行系统的培训。使检修人员、掌握新技能，方便解决受电弓出现的故障。了解运行路段状态，填写信息反馈表。对受电弓经常发生故障的地方进行接触网的检查，将故障反应到相关维修部门，对此地方进行检修。并将修复后的结果告知动车组。

7.结论

自2008 年8月，通过对京津客运专线的6 列CRH3 型动车组的受电弓软连线和支持绝缘子

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进行改进，从试验和运行情况看，有效地防止了软连线断股、伞裙撕裂故障的发生4。另外，针对 CRH3 型动车组车顶绝缘子数量比较多，安装结构特殊，运行速度高，冬季更易发生绝缘子闪络的特点，各级运输主管部门、科研机构和运用单位要紧密协作，未雨绸缪，切实提高绝缘子质量，最大限度地消除冬季雾霜潮湿天气对接触网供电的影响。

参考文献：

［1］ 铁道部运输局，北京交通大学. 动车组概论［M］.北京：铁道部运输局，北方交通大学，2005

［2］ 吴积钦.电气化铁道接触网硬点检测装置［J］. 铁道学报，1999 ，21（S1）.

［3］ 崔江流，宿志一．我国输电线路硅橡胶合成绝缘子的研制与应用［J ］．电力设备，

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