受電弓裂紋故障檢測現狀及改進措施

隨著交通擁堵問題越來越突出、人們生活節奏不斷加快，我國高 速鐵路事業得到快速發展，而電氣化鐵路因其環保、高效、節能的特 點得到普遍的應用。受電弓作為高速列車關鍵電氣部件之一，承擔著 將接觸網提供的單相交流輸送給車載用電設備，并保證傳送電壓的穩 定性。由于長期暴露在沒有保護設備的室外環境中和長期受電弧、電 磁干擾等因素的滋擾，極大程度地降低受電弓的工作性能和使用壽命。 因此，采用有效的方法盡早檢測到受電弓裂紋故障并進行處理，對保 障列車安全、可靠和舒適地運行具有顯著意義。

DSA250 型受電弓是單臂受電弓，具有重量輕，結構簡單和維護少的特點。其結構如下圖所示。

受電弓是一種將壓縮空氣作為原動力從而來操控其升弓和降弓操 作的高壓電器。通過結構分析可以看出受電弓為支架型結構，在快速運行的狀態下與接觸網摩擦接觸會使受電弓的一些關鍵部位出現裂紋，影響弓網接觸的狀態，從而危害高速列車行車安全。受電弓裂紋 故障有碳滑板磨損過度內部出現裂紋；由于所承受的應力比較大和比 較集中上框架也會出現裂紋等等。

隨著列車運行速度的不斷提高，受電弓所承受的阻力也越來越突 兀，其發生裂紋的概率也急劇增加，為了保證受電弓的良好狀態，需 對其進行監測避免裂紋的發生，影響行車安全。目前檢測受電弓裂紋 故障的方法有很多，本文通過分析這些檢測方法的優缺點，并提出改 進措施。

傳統的人工檢測法需要將高速列車停放在檢修庫里，需要斷電和 降弓，檢修作業人員上車頂對受電弓狀態進行觀察和分析，并進行檢 修和維護。人工檢測法作業環境比較單一，需多人協同操作，檢測結 果受人為因素的影響比較大，效率低，作業流程繁瑣，不能對受電弓的狀態進行在線、實時監測，因此單一采用此方法準確性和快速性都 得不到保障，并且存在一定的安全隱患。因此，此方法己不能適應電 氣化鐵路的高速發展，但可以與其他智能檢測法結合使用來發揮其特長。

傳統圖像處理檢測法是通過攝像機對受電弓運行狀態進行圖像采 集，通過對圖像進行分析來判斷受電弓的狀態。由于傳統的圖像檢測 法是采用灰度特征提取、邊緣檢測等圖像處理技術來分析圖像，并沒 有采用基于數字信號處理方法來分析和判斷圖像，因此采用此方法的 得到的檢測結果的準確性和全面性都不高，由于其檢測結果也受人為 因素的干擾，而且對監測設備的抗干擾性能和分辨率都有很高的要求， 因此不適應高速鐵路的發展。

超聲波檢測法是通過安裝一個超聲波檢測儀，通過超聲波傳感器 發射超聲波信號，超聲波在到達被檢測物體的表面時發生反射。通過 超聲波發送和接收的時間，來判斷碳滑板的磨損程度。超聲檢測法由 于其簡便、成本低等優點，在鋼軌內部損傷檢測、絕緣子裂紋測等領 域得到廣泛應用，但是對于受電弓故障檢測的檢測研究尚未具體展開， 需要進行受電弓裂紋檢測試驗來確定其有效性。

此檢測方法是采用圖像處理及三點云重構原理進行受電弓故障的 檢測。高清相機一定的角度俯拍受電弓前表面。激光位移傳感器垂直 安裝在受電弓的正上方，當列車到達檢測系統時，激光位移傳感器高 速掃描受電弓上表面獲取整個受電弓上表面的三維圖像，通過三位圖 像來檢測滑板表面是否存在裂紋。此方法設備成本昂貴，激光易受光 照影響。因此使用時應注意激光傳感器的保護。

受電弓是列車唯一的受流設備，其狀態是否良好關系到列車能否 正常運行。因此，預防受電弓故障的發生對保證列車的正常運行有重 大的意義。本文首先介紹受電弓的結構和工作原理，接著闡述受電弓 裂紋故障產生的原因，最后通過分析受電弓裂紋故障的檢測方法并提 出改進措施。通過對受電弓采用智能檢測方法能夠保證受電弓的狀態， 減少檢查次數和降低故障，確保弓網的良好接觸，從而保證鐵路高速、 安全、可靠的運行。