直线电机车辆集电靴升靴故障分析及改进建议

施奇坚

（广州市地下铁道总公司运营事业总部，510310，广州∥助理工程师）

广州地铁4、5、6号线直线电机车辆采用受电弓和集电靴双制式受流供电方式，车辆段内及出入段线采用DC1 500 V 接触网供电，正线采用DC1 500 V接触轨供电。受流装置分别为受电弓和集电靴。

1 故障现象

L型直线电机车辆参与正线试验，按照试验要求，车辆需断电、降靴，在正线站台待命。试验过程中，由于集电靴过滤减压阀漏气严重，导致列车重新启动时主风缸气压降为0，集电靴无法升靴，列车不能正常受流。

由于双制式受流方式分别应用于不同的场合。在设计时，考虑到列车在库内的计划性维修或故障性维修时间较长导致主风缸气压不足，不能满足升弓最小气压要求，因而设置了脚踏泵升弓方式，该操作在客室内即可完成。

对于集电靴，一方面可以通过电磁阀控制升降靴，另一方面，对于在库内无电、无气状态也可采用专用工具机械升降集电靴。前者针对出入库时，列车状态良好，在转换轨处进行升降靴操作，后者针对库内故障处理和功能试验。两者均不能在正线气管压力不足的情况下完成升靴操作。

2 问题分析

列车回库后，检查发现该车集电靴过滤减压阀漏气严重。截断通往集电靴供风单元塞门，更换过滤减压阀后，列车恢复正常。

目前广州地铁4、5号线列车空气管路保压能力检修是对所有用风设备进行气密性试验，要求在保压的5 min内，压力下降≤0.03 MPa。

部分列车的抽查检测情况如表1所示。

表1 管路泄漏量检测

抽查检测显示在没有明显泄漏点情况下，其保压能力远高于检修标准，但不排除今后会出现泄漏量增加的问题。若按照泄漏量≤0.03 MPa／5 min的技术标准计算，即每小时泄漏量为0.36 MPa，列车只要停车收靴超过3 h，列车管路中的气压将会下降为0。

3 升降靴原理分析

集电靴构造如图1所示，集电靴气缸上部充气，则集电靴气缸的活塞下移，带动回退柄上移（顺时针转动）；回退柄上移则集电靴臂轴将逆时针转动，从而带动集电靴悬臂向上提升，即完成升靴动作。

图1 集电靴构造示意图

集电靴下部充气，集电靴气缸活塞上移，回退柄下移（逆时针转动），臂轴顺时针转动，集电靴悬臂下降，即完成降靴动作［1］。

集电靴的升降原理如下：当操作司机台上的升靴开关时，脉冲电磁阀左端得电，压缩空气通过脉冲电磁阀1、2工作口进入集电靴气缸，集电靴气缸上部充气，如图2所示。

图2 改造前升降靴控制图

4 改进建议

4.1 增加车上人工升靴装置

由于集电靴的升降是依靠气缸活塞的上下移动来控制的，因此，当列车处于无气或气压不足状态下时，可通过人工充气对气缸进气管进行充气，并对排气管进行排气，从而驱动气缸活塞下移，带动集电靴升靴。

新设计气路管路在进气管处增加一截断塞门，并增加一脚踏升靴泵，排风口可直接通过脉冲电磁阀后部的消音器排出。

通过将列车司机室两侧集电靴气缸进、排气管路与供风单元箱的进、排气管路连接，汇流至司机室控制台左下方，在管路端口安装脚踏泵。当列车处于无气或气压不足时，将集电靴升靴开关打到升靴位置，截断新增加的截断塞门（U07），然后通过脚踏泵供风对集电靴气缸进气管路进行充气，驱动活塞下移，最终控制集电靴升起，如图3所示。

图3 改造后的升降靴控制图

现有车辆司机室控制台左下方安装的设备有ER（事件记录仪）、照明控制继电器、气隙传感器、CCTV（闭路电视）主机、头灯照明模块等。若在此处进行改造，需要在此地板处重新开孔，若开孔后密封性得不到保证，势必会影响这些电气设备的正常使用，且此处空间极为有限，难以实施此项改造。同时，车下管路本已布置的比较紧凑，管路布置较为复杂，若在此处再增加管路进行改造也比较困难。

因此，此项改造理论上分析虽然可行，但现车空间狭小，改造复杂且难度大，改造质量很难保证。

4.2 正线不降靴方案

为避免出现列车救援，可以采取正线停车不降靴的方案，即列车在正线停放一直保持升靴状态。详细分析如下：

（1）正线保持升靴状态时，因作业需要对接触轨进行的正常通、断电不会对车辆电气设备有任何影响。

（2）4、5、6号线列车有 DBPS（蓄电池失效供电模块）设备，不会出现列车蓄电池亏电而无法启动列车的问题。

（3）如果列车停放在高架线路，遇到雷雨天气，因线路上有防雷措施，正常情况下，并不会对列车造成影响。为防止极端情况发生，应尽量将列车停放在车站。

5 结语

综合以上分析，增加人工升靴装置方案虽然可行，涉及到对车下管路重新布局，且车上、车下安装空间有限，实际操作难度较大，因此，在新线车辆设计时可增加集电靴升靴功能，对既有车辆不建议进行改造。对于现有列车在正线停放，建议列车保持升靴状态，简单可行。

［1］孙放心.广州地铁4号线直线电机车辆集电靴系统分析［J］.电力机车与城轨车辆，2009，32（1）：46.