北京交通大学

电力机车受电弓的损伤与防护

一. 概述

电力机车受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设

备，安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。

升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。

降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。

负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。

为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力。弓网实际接触压力由四部分组成：受电弓升弓系统施加于滑板，使之向上的垂直力为静态接触压力（一般为70N或90N）；由于接触悬挂本身存在弹性差异，接触线在受电弓抬升作用下会产

生不同程度的上升，从而使受电弓在运行中产生上下振动，使受电弓产生一个与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力；受电弓在运行中受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力；受电弓各关节在升降弓过程中产生的阻尼力。

弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况，它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动。如果太小，会增加离线率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量，增加接触悬挂的弹性均匀性。滑板的质量和机电性能对受流质量影响很大。

二. 电力机车受电弓的工作原理及常见故障

1. 电力机车受电弓的工作原理及作用

单臂受电弓: 它是电力机车的高压电源接受装置．通过它将接触网的高压电源引入机车内部。 单臂受电弓底架由槽钢和球墨铸铁铸成的三角架装配而成，它通过3个支持绝缘子，安装在机车顶盖上。

升弓时，当空气经缓冲阀进入传动风缸后，活塞被推往右方，降弓弹簧无力，此时下臂杆在升弓弹簧的作用下沿顺时针方向抬起，使上部框架升起。

降弓时，压缩空气从传动风缸排出，降弓弹簧克服升弓弹簧的拉力将活塞推向左方，带动滑环向右移动强制下臂杆作逆时针转动迫使框架落下。司机通过电空阀可以远距离控制传动风缸进气或排气，从而使受电弓升起或降落。

受电弓的受流性能在很大程度上决定于接触压力，压力太小导致接

触不良产生电弧．压入太大将增加受电弓滑板和导线的磨损。因此，要求受电弓的机械结构能保证滑板在工作高度范围内具有相同的接触压力。

电力机车牵引列车运行时、原则上仅升后部受电弓，只有在长大上坡、列车超重时，为了确保受流良好，才同时升起两个受电弓牵引运行。其理由是： (1)对于单臂受电弓而旨，前弓滑板支撑在行进中处于拉伸状态，不如后弓推压状态受流良好；(2)列车在牵引受流时，机车后面的车辆通过车钩，紧紧拉住电力机车，后弓较前弓振动小，受流较好； (3)如因某种意外事故，机车中途停车，后部受电弓正好停在接触网绝缘分段无电处，则可降下后受电弓，升起前受电弓，起动行驶。否则，只能请求救接，技中途停车事故处理。 从别处找来的，可能还是不明白。

工作原理：变电所将电送到接触网上，在经过机车的受电弓、主断路器、避雷器后引入主变压器原边绕组，然后通过接地线接到车轮上，最后经过铁轨回流到变电所。

作用：受电弓与接触电网直接接触，为电力机车提供电力。（包括高压牵引电机电力以及车厢照明灯低压电力）

升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。

降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。

1.1 受电弓的常见故障

1. 外部原因造成的受电弓故障。2. 接触网故障导致的受电弓故障。3. 受电弓自身原因造成的故障。4. 绝缘子故障。5.滑板磨耗及滑轮偏磨故障。6. 受电弓升弓不到位。7. 刮弓。

1.2 外部原因造成的受电弓故障

（1）在调试受电弓之前要限制受电弓在2.4 m ± 0.1 m的抬升高度内进行调试而不会遇到任何障碍物。

（2）在受电弓与接触网接触力的调整中，保证接触压力在80N (+/-15 N)的范围, 用防继续抬升的弹簧秤进行检测。检测分别从受电弓上升与下降的三个点进行测试，即：在向下缓慢运动的情况下，当抬升高度为2m、1.5m和1m时接触电动势应在85N至90N之间。在向上缓慢运动的情况下，当抬升高度为1m、1.5m和2m时接触电动势应在70N至75N之间。

（3）受电弓在调试过程中升降时间的调整 受电弓电磁阀起动和达到2.40m抬升高度之间的时间为8秒±2秒左右。受电弓开始降弓和直到落定在接触面上的时间间隔为5秒±1秒左右若在调试中发现升降时间不再范围内，调节压力调节器DM2（或DM3），控制受电弓的升降的时间，正常升弓时一般调节DM2；当提高受电弓压紧力DM3压紧力状态时21-A01 F3由灰色转向绿色。

（4）受电弓自动降弓装置的检验将检验阀逆时针方向旋转

90°打开。受电弓在最多1秒钟内降下

（5）受电弓接触滑板监控装置压力开关的调整将压力调节器的压力调高到3.0巴上并检查（DS2型）压力开关上的接通点，有可能还要调整压力开关上的接通点（用数字万用表确定触点的开关点）。

在调试过的列车中，出现的受电弓不能升弓的现象有五种原

因：

一是操作原因，初期阶段由于原理不是很清楚，造成在列车调试过程中受电弓不能操作，或者操作不当不能升弓。

二是接线错误，接线错误主要出现在控制柜接线，因为控制柜不做导通试验。只有在功能试验中才能发现接线错误。

三是供风连接松动，在运行过程中，由于外界阻力大，造成连接松动处漏风。使得受电弓欠压保护，受电弓降弓。

四是隔离开关不动作，在调试过的列车中出项的隔离开关不动作的现象，是由于10-Q20-X1的插头未连接，造成相应的电磁阀无法动作，造成车顶隔离开关无法断开故障。

五是受电弓，主断被锁，无法解锁，此问题在调试初期经常发生

受电弓在调试过程中通常会出现接触力不在80N (+/-15 N)的范围内，出现此种现象一般都是气动装置压力不足，气动装置压力管堵塞，气动泄露或压力调节器调节不到位。

在受电弓的调节中，受电弓连接处的压力额定值设定在3.6 bar左右，最大不能超过4.5bar，超过安全阀动作释放高压空气；最小不能低于3.0bar，低于快速下降阀动作执行降弓操作.但在调试过程中，在受电弓压力检测口往往会测试出压力值不在规定范围内

动车组在高速运行中，由于空气动力的原因使得受电弓周围的空气动力作用一方面对列车和列车运行性能产生影响，另一方面也对车顶受电弓的运行产生相当大的影响。列车在行使过程中，受电弓会对对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周

流动，在受电弓的各个机械部位之间快速流动而造成对受电弓部件的冲击，当风向与受电弓运行方向相反时表现更为突出。在列车快速通过曲线且遇强侧风运动时，根据风动理论也会对受电弓造成极大的威胁。而 受电弓作为一个弹性机构，需要通过自身结构保持与接触网导线的接触压力，在运行过程中，如果受到风力运行动态力的影响过大，在运行中的冲击力和振动变得非常剧烈。

在一高速运行的列车与一静止不动的列车会车及两列迎面等速或不等速告诉运行的列车间会车时。由于运行的列车带动的风速（或者风压）将会对运行的列车相互照面一侧的侧墙上产生强大压力波（或压力脉冲）。这种压力波会对相对运动的动车组车头及相互照面一侧的侧墙进行挤压挤压，压力波也会在与之交会的动车组侧壁上掠过，使动车组间侧壁上的空气压力产生很大的波动，从而导致对受电弓的影响。

1.3 接触网故障导致的受电弓故障

根据多年来行车事故的统计，由于弓网运行状态不良发的事故占有相当的比例。弓网故障是长期困扰电气化铁路的一个亟待解决的难题。它发生率高，中断供电和行车时间长，而且不易查找，不利防范，不便组织抢修，给铁路运输安全造成了严重影响，是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。因此分析发生弓网故障的原因并提出相应的防范措施对铁路运输安全生产有着重要的意义。 弓网故障发生的主要形式包括打弓、剐网或剐弓。

打弓是电力机车受电弓在运行取流过程中，由于接触网硬点或其它原因使弓网相碰击，造成受电弓损坏或接触网有关零部件损坏、脱落的弓网故障现象。

剐弓是指接触网状态不良或者自然原因，使机车受电弓移位到

接触网上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的弓网故障现象。剐网是指由于机车受电弓状态不良，致使受电弓移位到接触线上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的弓网故障现象。 一般情况下，打弓和剐弓由接触网状态不良引起，而剐网则由电力机车受电弓状态不良引起。

弓网故障发生的主要形式包括打弓、剐网或剐弓。

打弓是电力机车受电弓在运行取流过程中，由于接触网硬点或其它原因使弓网相碰击，造成受电弓损坏或接触网有关零部件损坏、脱落的弓网故障现象。

剐弓是指接触网状态不良或者自然原因，使机车受电弓移位到接触网上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的弓网故障现象。剐网是指由于机车受电弓状态不良，致使受电弓移位到接触线上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的弓网故障现象。

接触网勘测设计的开始，就决定了接触网质量的先天性，设计不合理，甚至错误，往往会造成接触网的“硬伤”运行．并给检修带来难以消除的隐患，随着不良状态的持续积累，在一定条件下就可能形成弓网故障的直接原因。

如果说设计形成接触网的先天特性，那么检修则会形成接触网的后天特性。对它的检修不良也是造成弓网故障的主要原因。如：

（1）接触网导线的安装不当，工作表面不平直，出现毛刺或由于接触网局部磨耗超标，腐蚀、烧伤未及时处理而引发弓网故障

（2）线岔限制管、线夹打翻受电弓或锚段关节低于工作支导线而钻弓。

（3）温度变化时，线岔处两支接触线张力变化不一致，高度误差加大，当受电弓通过时，受电弓对接触线向上的抬力加剧了两

支接触线的高度偏差，受电弓受到侧向的冲击和挤压，引起脱弓和受电弓滑板断裂。

（4）接触线之字值或拉出值超限，偏离受电弓有效工作范围而钻弓。

（5）主导电回路不畅，吊弦分流过大，烧断吊弦。

1.4 绝缘子故障

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，易出现交变舞动和振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。

1.5 滑板磨耗及滑轮偏磨故障

正线接触网“之”字形布置的均匀性与碳滑板的异常磨耗是存在联系的, 碳滑板与接触网接触时间最长的区段上更易形成凹槽。

1.6 受电弓升弓不到位

受电弓升不起原因：

（1）保护阀YV不吸合，159转换阀不到位；

（2）升弓电空阀9YV或10YV不吸合或故障；

（3）控制风缸风压

（4）钥匙箱内7QS、8QS、7QP动作不良；

（5）车顶门或门联锁没有关好；

（6）21QA动作不良；

（7）41QS或42QS不在正常位。

闭合受电弓扳钮，受电弓升不起来原因：

（1）受电弓扳钮（部分机车扳钮分开设计）1ZKZ3(4)[2ZKZ3(4)]接触不良；

（2）受电弓故障开关SDK在故障位或接触不良；

（3）升弓电空阀1SDF(2SDF)故障或接线松脱；

（4）BHF故障或接线松脱；

（5）门未关好或门联锁顶杆未顶到位；

（6）风路塞门143号（144号）未打开或风压过低；

（7）升弓弹簧折损或机械故障。

判断：断开受电弓扳钮，如1SDF(2SDF)失电有较强的排风声为受电弓升弓弹簧折损或机械故障，否则为电路故障。若为电路故障可首先到另一端升前弓，若能升起为原因（1），否则为原因

（2），（3），（4）；通过检查升弓电空阀及保护阀是否得电动作来确定（4），（5）;若为风路故障则为（6）。

处理：

（1）升另一弓运行；

（2）恢复SDK或短接SDK，应急换弓运行；

（3）更换受电弓电空阀1SDF(2SDF)或换弓运行；

（4） 检修BHF保护电空阀及联线，必要时捆绑BHF铁芯维持升弓；

（5） 关好门或撬出门联锁阀杆；

（6）开放143号（144号）风路塞门或用小风泵打风；

（7）若升弓弹簧折损处理同；

闭合受电弓扳钮，受电弓升不到位原因：

（1）总风缸风压不足，门联锁阀杆未顶出到位；

（2）总风缸风压不足，门联锁阀杆虽然顶出到位，但升弓无力；

（3）门联锁大漏；

（4） 降弓弹簧过硬，升弓弹簧过软或折断；

（5）100号调压阀调整压力太低或故障。

判断：确认总风表压力排除（1）、（2）；倾听门联锁有否漏风排除（3）。

处理：

（1）总风压力过低，使用小风泵打风；

（2）同（1）；

（3） 将门联锁的活塞杆顺时针转动以减少泄漏量维持升弓；

（4）换弓运行；

（4）调整100号调压阀压力至500kpa以上。

受电弓升起后放电原因：

（1）车顶导体部件上存有导电异物；

（2）瓷瓶过脏或雨、雾天造成瓷瓶爬电；

（3）车顶支持瓷瓶已经炸裂；

（4）雷击等过电压击穿放电间隙。

处理：如为原因(1)、(2)、(4)时立即降弓，请求停电验电后挂好接地线再上车检查，处理完后可维持运行；如为(3)，瓷瓶破坏严重时可将导电杆软连线拆除后，用另一端受电弓维持运行。

关闭受电弓扳钮，受电弓降不下来原因：

（1）受电弓平衡杆脱落；

（2）受电弓扳钮1ZFZ3(4)(2ZFZ3(4))假恢复；

（3）1SDF(2SDF)排风孔堵塞；

（4）降弓弹簧折损或滑环折损；

（5）铰链座缺油或机械犯卡。

判断：断开受电弓扳钮1ZFZ3(4)[2ZFZ3(4)]，有升弓电空阀

排风声为原因(1)、(4)、(5)，否则为原因(2)、(3)。

处理：

（1）请求停电，验电并向来电方向挂好接地线，上车顶拆除该端导电杆连线并绑好，换弓运行；

（2）将故障开关SDK置“断开”位；

（3）断开DSK钥匙利用BHF排风降弓；

（4）立即请求停电验电并挂好接地线后，上车顶强行降下受电弓并绑好，关闭故障受电弓的风路塞门，换弓运行；

（5）如重新升弓降弓无效，请求停电验电并挂好接地线后，上车顶注油并强行活动使其恢复正常。

受电弓受流时拉弧原因：

（1）100号调压阀调整压力不够或调压阀故障；

（2）受电弓铰链座缺油抗劲；

（3）受电弓碳滑板有凹槽或滑板到限；

（4）升弓弹簧断一根或更换新滑板后弹簧压力过小；

（5）接触网故障。判断：升起另一端受电弓正常为(2)、(3)、(4)；若原受电弓运行时接触网摆动大为原因(3)、(5)；降弓滑行一段距离后故障消失为(5)；否则为原因(1)。

处理：故障原因(1)时调整压力到规定值，若故障时，可卸下堵，抽出上、下堵，直接用总风维持运行，若时间不允许，可用辅助压缩机打风维持运行到前方站后再作处理；故障原因(2)、(3)、(4)时升

另一端弓维持运行；故障原因(5)时降弓滑行一段距离后再升弓，并报告前方车站。

1.7 刮弓

刮弓是指因接触网异常,而把机车的受电弓损坏。

现象：“主断”指示灯亮，“欠压”指示灯亮，主、辅变流器停止工作,TCMS主画面显示落弓状态，网压表显示为0。

2. 受电弓常见故障对策

受电弓调试中接触压力不在范围内的故障处理方法

受电弓在调试过程中通常会出现接触力不在80N (+/-15 N)的范围内，出现此种现象一般都是气动装置压力不足，气动装置压力管堵塞，气动泄露或压力调节器调节不到位。

解决方法：检查气动装置风源是否符合受电弓接触所需风压，若风源符合要求，检查气动设备是否漏风或者堵塞，找出原因处理即可。若是压力调节器DM2/DM3原因，调节压力调节器再用防继续抬升的弹簧秤进行检测达到标准值即可。

受电弓空气压力值不在范围内的故障原因及处理方法

在受电弓的调节中，受电弓连接处的压力额定值设定在3.6 bar左右，最大不能超过4.5bar，超过安全阀动作释放高压空气；最小不能低于3.0bar，低于快速下降阀动作执行降弓操作.但在调试过程中，在受电弓压力检测口往往会测试出压力值不在规定范围内。

解决方法：若明显的听见有气流声流出，可能的原因是压力高于4.5bar安全阀动作，或在升弓过程中不能升弓，升弓不到位及或压力检测不足3.0bar时，分别调节DM2/DM3并利用压力表检测

压力达到标准值即可。若是气动装置堵塞或漏气等原因，根据相关处理办法处理即可。

受电弓在运营过程中的机械损坏主要表现在受电弓折断，弓头失衡，受电弓各软连线、支持绝缘子磨损断裂，滑板条断裂，缺失，弓架安装调整误差等，一旦出现此种原因，绝大部分都是更换损坏或者磨损严重的部件。但这种方法不仅造成工作量和材料成本的增加，而且还容易造成受电弓各轴承的电蚀和绝缘距离的降低和整体结构发生改变，影响受电弓的正常性能的发挥。而从运营的情况来看，受电弓软连线、支持绝缘子的换修率显高于其他电器部件。导致受电弓机械损坏的另一个原因就是弓网故障的发生，主要变现在打弓、剐网或剐弓。列车受电弓在运行取流过程中，由于接触网硬点或其它原因使弓网相碰击，造成受电弓损坏或接触网有关零部件损坏、脱落甚至强大电弧烧损受电弓的打弓现象，而接触网或者受电弓的状态不良或者自然原因，都会使得受电弓移位到接触网上运行从而造成接触网设备与受电弓损坏，造成剐弓，剐网的弓网故障。

出现此种现象，解决的根本办法就是，提高受电弓与接触网之间的接触状况或者提高受电弓的性能。

2.1 接触网故障导致的受电弓故障解决办法

1、对供电设备进行防风改造。在相邻支柱的跨中增加中间支柱可减小风偏值。链形悬挂接触网理论计算公式表明，决定接触网风偏值的一个最主要因素就是跨距，因此缩小跨距能够有效地减小跨中的风偏值，跨距的缩小也使接触线在定位点处对定位器形成了较大的张力增量，抑制了定位器的摆动，增强了定位器的稳定性。该方案能够有效地减少弓网故障的发生。

2、建立受电弓专检、互检和保养制度。对机车受电弓实行记

名式责任制、司机责任交接和专人保养制度。在检修过程中，由专业工程师负责受电弓工艺、技术和质量方面的技术指导。在机车整备过程中，则由供电部门的受电弓专检人员保证受电的出库良好率，以形成层层把关体系，从制度上防止弓网故障。

3、规范司机操纵。根据弓网故障的特点，要求司机在操作中做到以下几点：

（1）运行中严禁升双弓和带电过分相。

（2）运行中密切注视接触网状态，当刮大风发现接触网异常或临时停电时，要迅速断开主断路降下受电弓，就地停车并立即报告电力调度员和列车调度员。

（3）禁止低风压升弓，每次入库都要检查接触网状态并用清洁布条将绝缘瓷瓶擦净，机车静止状态严禁长时间给大电流。

（4）遇接触网故障，降、升受电弓标或临降、升弓手信号时，及时降下或升起受电弓；要随时注意接触网终端标志，防止跑弓。

（5）发生弓网故障后必须首先降弓并就地停车，然后申请并办理停电手续，挂好接地线，验电后方可登上机车车顶处理事故。

（7）建立健全弓网信息反馈网络。建立机务和供电部门的信息反馈制度，以便双方尽快收集资料，及时安排对设备的巡检和抢修。为方便数据的采集，对重点机车安装了“弓网动态检测装置”，对接触网拉出值进行检测，分析汇总后反馈给供电部门，以制定整改或防范措施。

4提高接触网运行管理和检修人员的技术素质，运行管理人员应真正掌握接触网的关键，有效的指导检修工作，把检修工作放在减小弓网故障和提高供电质量上，有效的防范事故和提高管理检修水平。

5对接触网的培训和教育要突出实效性，力求通过提高接触网工的维修技能来提高接触网设备的内在质量，从而减小弓网故障的发生。

6提高接触网检修的技术手段。

2.2 绝缘子故障对策

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、增水性及抗老化性能的关键。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。

2.3 滑板磨耗及滑板偏磨故障对策

各种电力机车受电弓滑板的型号、性能及其应用根据材质的不同，我们将滑板分为纯碳滑板、粉末冶金滑板和浸渍金属滑板。下面将分别介绍我国各种滑板的生产情况，产品型号、规格、性能及其用。

纯碳质滑板：目前，纯碳质滑板是我国电气化铁路上广泛使用的主要滑板之一，是非金属中导电较好的材料，当前有哈尔滨电碳厂、北京电碳和自贡东新电碳厂进行生产。纯碳滑板工作时磨下来的粉末粘附在接触导线表面，形成一层很薄的碳膜，起到了良好的自润滑作用，能够减轻对导线的磨耗。据统计，使用纯碳滑板的网线寿命至少是50年，它对导线的磨耗仅为0。006mm/万次，并且对无线电话及无线电视干扰小。因此，欧洲等一些国家如荷兰从1934年，德国从1935年便开始使用纯碳滑板，而目前不论交流或直流

哈碳厂、北京电碳厂和东新电碳厂成产的纯碳板基本能够满足我国电气铁路需求。因此，机械电子工业部在总结我国近年纯碳滑板生产状况的前提下，于1898年2月17日发布了中华人民共和国专业标准《电力机车碳滑板》，并规定的电力机车纯碳滑板的型号和规格如表2所示。

注：根据用户要求，可生产其他规格制品。

尽管纯碳滑板具有优良的性能，但在使用的过程也发现了它存在一些缺点和局限性。

首先，纯碳滑板的机械强度低，通常，抗折强度为30~40Mpa，抗压强度为60~80Mpa，肖氏硬度为60~80，因此，使用过程中常发生折断、碎裂。另外由于生产时各种因素的波动，致使滑板性能不均，发生偏磨，特别是在钢铝导线及铜、钢铝导线混架线区段、纯碳滑板磨耗剧增，折断、碎裂、偏磨也愈发严重。按石家庄电力机务段的统计，1982年7月至9月，因偏磨、掉块断裂造成的故障率为5107%，实际试验纯碳滑板耐磨寿命为1.423万机车公里。安阳线统计，纯碳滑板在钢铝导线下单耗为29万条/万机务车公里。东新电碳厂曾在马角坝机务段作过对纯碳滑板实运磨耗试验，发现正常磨耗使用到寿命虽然可达2万多机车公里，但实际使用中由于碳滑板发生掉块、碎裂、偏磨等情况，致使有些滑板未到使用限度便被迫抛弃，实际寿命较低。如马角坝机务段统计，平均寿命约为7000机车公里（即每运营7000公里需要耗费滑板16条）。

许多电气机务段认为，纯碳滑板对铜导线磨耗很小，因此，在整个交路为铜导线时，宜采用纯碳滑板。然而，在钢铝导线和各种其他导线的混架区段，纯碳滑板则表现出性能上明显不足，如抗冲

击性差，寿命短，维修工作量大，容易引起刮弓，以至于滑板托架与滑板间起弧等行车事故。

粉末治金滑板：由于纯碳滑板难以运用在各种混架导线区段，这就要求有新得滑板弥补不足。在这种情况下1980年铁科院与北京粉末冶金厂在西安铁路局的配合下，针对钢铝导线研制了铁基，铜基粉末冶金滑板，着重改善和提高滑板自生的耐磨耗性和延长自身的寿命，该厂1985年引进日本的粉末冶金滑板制造技术，1987年8月通过了合同产品的最终考核验收，11月通过了国家级验收，在开展引进工作的同时，1985年在大秦铁路配套设备中中标。

据有关资料介绍，粉末冶金滑板在钢铝导线区段使用寿命为

2.5~3万机车公里。此外，粉末冶金滑板的机械强度高、韧性好，抗冲击性好，使用中断裂、掉块、偏磨现象很少，并且还具有电阻小，有利于受流以及维护安装工作量小等优点。基于这些原因，粉末冶金滑板较广泛地使用在许多钢铝导线区段。1988年6月12日，由北京粉末冶金厂起草，机械电子工业部发布了《电力机车受电弓用粉末冶金滑板》标准。并于1989年1月1日实施，其物理性能及滑板自身磨耗见表3所示。

表3 电力机车受电弓用粉末冶金滑板物理机械性能

然而，由于我国幅员辽阔，气候条件和自然环境多变，即使适用于北京干燥气候的钢铝接触线，在多雨潮湿的南方和沿海地区也不适用，另外就滑板和接触导线这一对摩擦偶件而言，用在钢铝导线上能显示出优良性能的铁基粉末冶金滑板。而在铜质接触线上却产生严重导线磨耗。例如，京秦线铜导线区段提供的数据（见表4）分析，磨耗小的地方可使用6~7年，而磨耗大的地方只能使用3年。由此，我国目前较广泛使用的纯碳滑板和粉末冶金滑板尽管各自都具有一些优良性能，但都各自存在着严重的缺陷及局限性，都无法单独满足我国电气化铁路对滑板性能的全面需要。当前，我国接触网线大都是铜导线、铜、钢铝混气架，并且随着铁路电气化的不断发展，今后将重点发展铜接触网。因此，对于既适用于铜导线、有适用于钢铝导线或各种混架线区段的新型滑板的研制与推广就显得日益重要。 表4 京秦先（龙家营正线）TCG—100铜导线运行8个月后的磨耗情况

浸渍金属碳滑板的研制、性能与应用。由此，哈尔滨电碳厂等单位近年来已进行了浸渍金属碳滑板的研制工作，并取得了一定进展。先介绍东新电碳厂研制浸渍金属碳滑板的情况，入校所示：首先，该厂技术研发部门成立了以顾祥熙高级工程师为专题负责人的攻关小组。在弄清国内外滑板的发展情况下，通过搜集的各种技术情报资料进行综合分析研究对比后，认为：世界上铁路电气化较发达的国家，其使用的接触网导线大多为铜或铜合金导线，广泛选用硬碳滑板或浸渍板。其次，通过对这些国家浸渍金属碳滑板的性能进

行分析研究后发现，浸渍金属滑板材料具有如下优良性能，它兼有纯碳滑板的自润滑性；能在导线的磨耗小，自身耐磨，寿命长，有粉末冶金滑板足够高的机械强度和抗冲击能力。另外，还具有耐弧性高，与导线间接触电阻小，自身电阻率低，导热性及散热性好，能迅速散热，防止温升过高，引起受电弓托架变形等有点。然后，在这个基础上，从1986年开始进行了这种浸渍金属碳滑板SK2的研制。整个研制过程包括基料的选择、合金的选择和浸渍工艺的选择。 SK2基料的选择：浸渍金属碳滑板是将制得的碳滑板基料经过高温压浸渍金属处理，使得一些金属填充到材料的气孔中，从而提高制品的抗折强度、抗压强度和肖氏硬度，使开口气孔率及电阻率明显降低。因此对基料有一定要求。从各种原始材料来看，沥青焦耐磨，强度高，以它为主制得的基体材料强度高，强度高，开口气孔率适中。石油焦结构与沥青焦相近，但强度较低，石墨（天然的与人造的）由三维有序排列的碳原子层构成，石墨内含彼此平行的碳平面层，这种碳平面层彼此间极易滑动。因此石墨是一种优良的固体润滑剂，但其强度较低。试制结果也表明，沥青焦基最佳，其次为石油焦基。SK2浸渍合金的选择：大多数合金对碳的浸润角都很大（超过90度），必须通过高温高压才能使之渗入碳基体。高温保证了合金的流动性，高压则使熔融金属克服阻力侵入基体细小的开口气孔中。。一旦侵入，即基本连续的金属网状结构。因此，浸渍之前，如果能够对基体抽真空，将有利于提高滑板的渗透率，提高滑板的性能，降低对高温高压的要求，降低成本。但是，选择合适的金属（合金）作浸渍剂也是非常重要的。英国摩根碳素公司的MY7D是代表世界先进水平的浸渍金属碳滑板材料，浸渍的合金是铜铅合金（Cu%70,Pb%30）.东新电碳厂的试验结果证明：铜铅合

金是较好的浸渍金属。这种金属的组成为：Cu64-65%\Pb23.5,其余为Sn+Si+Ni等，熔点为700-800度。合金中的铜延展性好、韧性好、强度高、电阻低，对合金性能起着决定作用，铅起润滑作用，并能降低合金熔点，其余部分的作用主要是细化合金结晶，提高合金的强度、韧性以及熔融后的流动性。1988年9月15日，成都铁路局对SK2浸渍金属碳滑板进行了应用认定，主要技术性能如下：电阻系数：不大于8 体积密度：不大于2.55g/CM；肖氏硬度：不大于90；抗折强度：不小于50Mpa；导 热 率：不小于8.4—12.6W/（MK）；热稳定性：200—400度；在铜导线区段运行寿命：不小于30000机车公里；对GLCA—100铜导线磨耗比（室内试验）：不大于0.008mm/万弓架次。另外，还认为：1，K2与C21纯碳滑板比较，耐冲击性、耐磨性均有明显的提高，直流电阻减小了70—80%，导电率、导热率高，载流及过载能力相应提高，更能适用于重载、繁忙干线电力机车受电弓使用。2，对导线实用性强，不仅适用于单一的铜导线或钢铝导线，也适用于两种线混架区段。3，与粉末冶金滑板相比较，延长导线的使用寿命，横能增加接触网运行的安全可靠性。4，滑板使用寿命可达4—10万公里。经过不断的研究和改进，现已正式命名为C26（即SK2），并已获得1997年国家新产品认证。其性能如表5所示。 表5 C26(SK2)浸渍金属碳滑板性能

结论：浸金属碳中，在碳基体内构成致密的网状结构，增加了滑板强度、韧性、耐冲击性和耐磨性，降低了电阻，自身单位体积重量比金属滑板或粉末冶金滑板轻，可增加截面高度，即增加使用寿命。包铁托结构又增加强度，增加新的骨架，改善原有碳滑板固定方式，滑板裂纹不掉块。因此，浸金属滑板是一种较理想有前途的受电弓用滑板。为保证受电弓碳滑板与接触网两者之间的良好配合, 需从以下方面着手: 1) 保证正线接触网“之”字布置的均匀性; 2) 在受电弓处于不同的升弓高度时确保升弓保持力保持不变;

3) 受电弓设计时应注意弓头结构设计, 需保证其上的碳滑板在磨耗不均的情况下都能与接触网接触良好。

2.4解决受电弓升弓不到位的措施

（1）将7QS、8QS、7QP置正常位；

（2）关好车顶门，确认门联锁已关好；

（3）将4lQS或42QS置“故障”位换弓运行；

（4）用辅助压缩机打风，注意此时应关闭97塞门

2.5 防止刮弓的措施

（1）立即断闸降弓停车，迅速关闭控制风缸塞门U77存风，马上向列车调度员报告列车车次、机车号码、刮弓地点、司机姓名等有关内容，并申请停电，做好防溜防护。

（2）接到停电命令后、将命令号码、日期、电调姓名、停电起止时间，二人核对后记入手账。

（3）到达停电时间起点后，升前弓并确认升起，确认网压表无显示，闭合主断，确认辅助变流器UA12不能启动，对应辅机不工作，“欠压”灯不灭，然后断闸降弓。

（4）在停电时间内穿戴防护用品，将随车接地线固定在机车运行方向左1轴头端盖螺母上，再将随车接地线勾头挂在运行前方网上。

（5）取钥匙上大顶，妥善处理故障的受电弓，捆紧绑牢，使其不可由于震动而移位或脱落，并排除接地处所。

（6）将工具及受电弓损坏部件带下车顶，各钥匙归位，先在接触网上取下接地线勾头，再从轴头上解下接地线。

（7）关闭故障受电弓供风塞门U98，将隔离开关S96置故障受电弓位置。

（8）在停电时间终点前，申请送电，来电后开放U77塞门，充风试闸，升前弓运行

结束语

以上是我对电力机车受电弓损伤及防护的分析和见解，通过自己对电力机车受电弓的学习和研究，明白电力机车受电弓的损伤是可以加以控制和减少的。作为一名在生产一线的检修工作者，自己将在今后的检修工作中继续学习和实践，为铁路事业的高速发展做出自己的贡献。

参考文献

1. 李瑛琦;第三篇 牵引电器——第十章 TSG_1型

2．陈开运;;高速受流问题及对受电弓的要求

受电弓