受电弓裂纹故障检测现状及改进措施

张芳 陈燕萍

摘 要：受电弓作为供电系统和车上用电设备之间的纽带，其性能的好坏直接影响列车的运行状态。因此，本文在阐述受弓电工作原理的基础上，结合弓网系统运行的实际工况，分析受电弓裂纹故障产生的原因和目前裂纹检测的方式，并给出改进措施，来保证铁路高速、安全、可靠的运营。

关键词：受电弓;弓网系统;裂纹故障;改进措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.104

随着交通拥堵问题越来越突出、人们生活节奏不断加快，我国高速铁路事业得到快速发展，而电气化铁路因其环保、高效、节能的特点得到普遍的应用。受电弓作为高速列车关键电气部件之一，承担着将接触网提供的单相交流输送给车载用电设备，并保证传送电压的稳定性。由于长期暴露在没有保护设备的室外环境中和长期受电弧、电磁干扰等因素的滋扰，极大程度地降低受电弓的工作性能和使用寿命。因此，采用有效的方法尽早检测到受电弓裂纹故障并进行处理，对保障列车安全、可靠和舒适地运行具有显著意义。

1 DSA250型受电弓概述

DSA250型受电弓是单臂受电弓，具有重量轻，结构简单和维护少的特点。其结构如图1所示。

受电弓是一种将压缩空气作为原动力从而来操控其升弓和降弓操作的高压电器。通过结构分析可以看出受电弓为支架型结构，在快速运行的状态下与接触网摩擦接触会使受电弓的一些关键部位出现裂纹，影响弓网接触的状态，从而危害高速列车行车安全。受电弓裂纹故障有碳滑板磨損过度内部出现裂纹;由于所承受的应力比较大和比较集中上框架也会出现裂纹等等。

2 受电弓裂纹故障检测方法及改进措施

随着列车运行速度的不断提高，受电弓所承受的阻力也越来越突兀，其发生裂纹的概率也急剧增加，为了保证受电弓的良好状态，需对其进行监测避免裂纹的发生，影响行车安全。目前检测受电弓裂纹故障的方法有很多，本文通过分析这些检测方法的优缺点，并提出改进措施。

2.1 传统人工检测法

传统的人工检测法需要将高速列车停放在检修库里，需要断电和降弓，检修作业人员上车顶对受电弓状态进行观察和分析，并进行检修和维护。人工检测法作业环境比较单一，需多人协同操作，检测结果受人为因素的影响比较大，效率低，作业流程繁琐，不能对受电弓的状态进行在线、实时监测，因此单一采用此方法准确性和快速性都得不到保障，并且存在一定的安全隐患。因此，此方法己不能适应电气化铁路的高速发展，但可以与其他智能检测法结合使用来发挥其特长。

2.2 传统图像处理检测法

传统图像处理检测法是通过摄像机对受电弓运行状态进行图像采集，通过对图像进行分析来判断受电弓的状态。由于传统的图像检测法是采用灰度特征提取、边缘检测等图像处理技术来分析图像，并没有采用基于数字信号处理方法来分析和判断图像，因此采用此方法的得到的检测结果的准确性和全面性都不高，由于其检测结果也受人为因素的干扰，而且对监测设备的抗干扰性能和分辨率都有很高的要求，因此不适应高速铁路的发展。

2.3 超声波检测法

超声波检测法是通过安装一个超声波检测仪，通过超声波传感器发射超声波信号，超声波在到达被检测物体的表面时发生反射。通过超声波发送和接收的时间，来判断碳滑板的磨损程度。超声检测法由于其简便、成本低等优点，在钢轨内部损伤检测、绝缘子裂纹测等领域得到广泛应用，但是对于受电弓故障检测的检测研究尚未具体展开，需要进行受电弓裂纹检测试验来确定其有效性。

2.4 在线图像处理检测法

此检测方法是采用图像处理及三点云重构原理进行受电弓故障的检测。高清相机一定的角度俯拍受电弓前表面。激光位移传感器垂直安装在受电弓的正上方，当列车到达检测系统时，激光位移传感器高速扫描受电弓上表面获取整个受电弓上表面的三维图像，通过三位图像来检测滑板表面是否存在裂纹。此方法设备成本昂贵，激光易受光照影响。因此使用时应注意激光传感器的保护。

3 结论

受电弓是列车唯一的受流设备，其状态是否良好关系到列车能否正常运行。因此，预防受电弓故障的发生对保证列车的正常运行有重大的意义。本文首先介绍受电弓的结构和工作原理，接着阐述受电弓裂纹故障产生的原因，最后通过分析受电弓裂纹故障的检测方法并提出改进措施。通过对受电弓采用智能检测方法能够保证受电弓的状态，减少检查次数和降低故障，确保弓网的良好接触，从而保证铁路高速、安全、可靠的运行。

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