受电弓检测系统简介
高科技 为机车运输保驾护航
“高科技”为机车运输保驾护航近年来，随着我国铁路事业的不断发展，铁路如同一张大网一样覆盖了全中国，每天铁轨上都有不同型号的机车在运行，机车就像是人的脑袋，带领着车厢走向全国各地，为各地运输乘客和物资。
而如今，随着科技的迅猛发展，铁路的安全装备也得到了大幅的提升，大量的高科技装备不断的涌出。
我段就新增了机车“6A”系统、受电弓在线检测系统、轮对在线检测系统设备，为机车的运行保驾护航。
一、高科技带来的“便捷”以前机车踏面发生剥离、擦伤，我们只能先通过肉眼检查，然后通知工作者对其踏面进行探伤，这样任务量比较大，难免职工会产生疲倦心理，减少或放弃对机车踏面的检查，给机车安全运行带来了极大地安全隐患，现在有了“6A”、轮对在线检测系统，就可以减少相当大地任务量，当“6A”、轮对检测系统发生报警时，我们只需对报警的机车进行复查，就可以消除机车安全隐患。
以前机车部件发生起火，我们只能通过自身的感觉来判断，但当我们发现火情时，机车都是在高速运行状态，很难极大限度的去降低损失，现在有了“6A”，我们可以在火情还未扩大的情况下，及时的将火苗扑灭在萌芽里，极大地为乘务员提高了安全保障、降低损失。
以前电力机车滑板条厚度的测量，必须职工登上大顶对其进行测量，首先是给职工带来了极大的安全隐患，其次是人工测量数据误差较大，现在有了受电弓在线监测系统，既可以降低职工的安全风险，提高了数据测量的准确性，还可以得出多方面的数据内容，为机车受电弓检修提供了较大的“便捷”。
二、系统介绍：（一）“6A”系统机车车载安全防护系统（简称：6A系统）是针对机车的制动系统、防火、高压绝缘、列车供电、走行部、视频等危及安全的重要事项、重点部件和部位，采用实时检测、监视、报警并可实现网络传输、统一固态存储和智能人机界面，整体研究设计而形成平台化的安全防护装置。
（二）受电弓在线检测系统“受电弓及车顶状态动态检测系统”安装在机车入库线路上，采用高速、高分辨率、非接触式图像分析测量技术，实现了对受电弓滑板磨耗、中心线偏移、工作压力等关键特性参数的动态自动检测和车顶异物及关键部件状态的室内可视化观测。
城轨车辆受电弓功能介绍及故障排查分析
城轨车辆受电弓功能介绍及故障排查分析【摘要】：本文以某城轨车辆项目为例，浅析了受电弓系统在静态调试过程中的一些常见故障的分析与排查。
【关键词】受电弓系统、受电弓调节、故障分析、故障排查、故障总结。
【引言】城轨车辆的动力来源于轨道上方的接触网，受电弓装置则是将外部高压电能引入城轨车辆的媒介，保护受电弓装置的安全性，对城轨车辆而言就极为重要。
因此，在检修与运用过程中，如何发现受电弓装置的故障并采取有效的措施进行处理就十分具有意义。
一、受电弓功能介绍受电弓是一种铰接式的机械构件，它通过绝缘子安装于城轨车辆车顶。
受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母线传送到车内供车辆使用。
受电弓的升弓和降弓由气囊装置进行控制，气囊装置由气路控制，而气路又由一个电磁阀控制。
1、受电弓无振动而有规律地升起，直至最大工作高度，从受电弓弓头开始上升算起，在6～10秒内无异常冲击地抵达接触网线上；电磁阀得电，压缩空气通过气路装置和快速降弓阀进入气囊，气囊受到压缩空气的作用膨胀抬升，使得蝴蝶座通过钢丝绳拉拽下臂杆，这样，受电弓在钢丝绳的作用下，将随着气囊膨胀的大小而先快后慢地升弓。
2、降弓受电弓的下降通过受电弓的气囊升弓装置释放压缩空气来进行控制。
电磁阀失电，阀腔通大气，快速降弓阀中的快排阀口打开，气囊升弓装置内的压缩空气通过快排阀迅速排出，气囊收缩，受电弓靠自重迅速地降弓，整个降弓过程先快后慢。
如果在ADD装置中出现压力下降（即正常降弓和滑板损坏漏气），压力开关会断开车辆的主断路器。
这就避免了在带电情况下由于受电弓的快速降弓产生的拉弧对牵引线的破坏。
为了防止受电弓降落时砸坏底架上的其他部件，在阻尼器内部有一个缓冲装置，在阻尼器最后的30mm运动范围内阻尼会明显增加。
这个缓冲装置不能被调整。
如上图所示，当气囊中的气压达到调压阀的设定值时，受电弓将逐渐升起，与接触网相接触的接触压力将被确定。
通过释放气囊中的压缩空气，依靠受电弓的自重进行降弓。
380BL高速动车组受电弓自动降弓系统
380BL高速动车组受电弓自动降弓系统摘要：通过分析当列车换乘时受电弓上升的过程和调节气囊压力的过程，受电弓的电气和气动控制原理以及自动降下系统的工作原理以及受电数自动降低的功能。
关键词：380BL高速动车；受电弓；自动降弓系统受电弓自动降弓系统（ADD；自动降弓装置）也称为快速降弓系统，主要用于受电弓碳滑板磨损到极限或因外力损坏而控制气体回路泄漏，控制模块着火。
万一发生灾难性故障，受电弓会自动迅速下降，以进一步保护受电弓和悬链线免受损坏。
380BL高速动车组是中国唐山公司开发的新一代长编组高速动车组。
主要用于京沪高铁、京广高铁、武广高铁。
受电弓采用青岛法维莱轨制动有限公司生产的CX-PG型主动控制高速受电弓。
受电弓的主要特点是可以根据列车的行驶速度和受电弓的位置参数进行实时调整。
安全气囊的压力可确保稳定且良好的弓形接触和电流，而受电弓碳滑板具有自动弓形检测功能。
380BL动车组包括16辆车，分为4个拖曳单元。
车顶装有2号、7号、10号和15号受电弓。
火车行驶时，两个受电弓上升。
当受电弓自动下降时，列车同时通过总线控制装置降低另一受电弓，并断开相应的主断路器。
1.自动降弓的常见原因在动车组操作期间，有许多原因触发自动弓降低系统来自动降低受电弓，但有两个普遍原因，首先是受电弓碳滑板磨损到极限，存在或因外力而损坏时，自动ADD阀排出空气并触发自动弯头，其次是受电弓控制模块组件故障，火车与受电弓控制模块之间的MVB通信错误，受电弓控制模块报告严重故障，自动触发弓箭。
1.受电弓控制及自动降弓原理CX-PG受电弓的控制分为两部分：电气控制和气动控制。
安全气囊、ADD阀和碳滑板安装在车顶受电弓上，其余部分集成为控制模块并安装在受电弓下方。
在列车的车顶上，图1显示了CX-PG受电弓控制原理的示意图。
1.气动控制原理1.受电弓升弓过程的阶段首先是空气压力大于上阀体，压力空气会推动ADD 阀膜板上移（膜板上方弹簧被向上压缩）并脱离 ADD 阀排风口，压力空气与 ADD 阀排风口联通，在升弓初期会出现 ADD 阀对外短暂排风的现象。
受电弓控制管路风压状态实时监测报警系统的研究
由呼 和浩特 铁 路 局科 研 所 研 制 的 电力 机 车 受 电弓 状态 实时 监测 报警 系统 ， 主要 是 防止受 电弓升 弓控制 管
路风 压不 足造 成 机 车 的烧 网故 障 以 及 故 障发 生 后 及 时
分 析 ， 出处 理结 果 ， 过不 断 从 运 行 实践 中积 累 的经 得 通 验、 数据 ， 理论分 析 弓 网配 合关 系 的基 础上 ， 改 善和 在 为 提 高 弓 网稳 定运 行条 件和 方法 提供依 据 。
重 点 和难 点之 一 。 ２ １ １ 主 机 设 计 方 案 ．．
由上述 系 统 对 主 机 的要 求 可 知 ， 机 应 由控 制 部 主 分 、 信、 通 时钟 及存 储 、 电源 部分组 成 。其 整 体 框 图如 图
３所 示 。
本设 计 的电源 取 自机 车 的 １ ＯＶ 电源 ， １ 通过 电压 转 换模块 为 ２ 它 分 为 两 路 ， 路 给传 感 器 供 电 ， 一 ４ Ｖ， 一 另 路经 自设 计 电路 ， 别转 为 ３ ３Ｖ 和 ５Ｖ 供控 制 电路使 分 ． 用 ， 中 ３ ３Ｖ 给 Ｃ Ｕ 供 电 ， 给外 围器件供 电。 其 ． Ｐ ５Ｖ
全相 同 ， 了达 到精 确 监 控 ， 对 每 台机 车和 其 对 应 的 为 要
传感器 进行 配套试 验 ， 试 验测得 的 实 际参数 通 过 上位 将
机 （ 记本 电脑 ） 笔 载入 主机 ； 运行 中主 机 时刻 对采 集 到 的 压 力信 息 进 行 处 理 、 断 、 储 ， 于 Ｓ 。型 电力 机 车 判 存 对 Ｓ （ Ｓ 型 电力 机 车 Ａ、 Ｓ。 Ｂ司机 室共 用一套 风压 管路 ） 主机 ， 同时还 负责通 过 Ｒ －８ Ｓ４ ５总 线 将 必要 数 据 传 递 给 从 机 ，
地铁车辆受电弓功能介绍及常见故障处理
地铁车辆受电弓功能介绍及常见故障处理摘要：随着城市地铁的不断发展，轨道车辆的安全运行受到了广泛关注，而受电弓是轨道车辆的受流装置，安装在车顶上部，受电弓弓头升起以后会和导线接触，然后从接线网上获取电力提供给车辆使用。
因此要充分了解受电弓功能，并对参建故障进行分析处理，才能确保受电弓的使用安全。
关键词：地铁车辆；受电弓功能；常见故障；处理城市轨道车辆不能自身携带能源，所以需要外部供给电能，而受电弓就是外部电能电器，利用车顶受电弓来获取电能，从而牵引列车运行。
受电弓在实际使用过程中，经常会出现一些故障情况，为了确保地铁车辆行车安全，在日常养护管理中，还应当排查这些故障情况，这样才能降低故障发生几率。
1受电弓概念受电弓是轨道列车的受流装置，可以使车辆从高压接触电网获取电流，是车辆的主要动力来源，同时还可以为高压设备和其他区域进行持续电量。
2常见故障类型2.1升弓故障当地铁车辆受电弓出现升弓故障时，应当检查蓄电池的供电情况，还要检查电路和储风缸风压状况，可以按照以下方式进行操作。
首先，是无电无气情况。
这种故障的产生原因，主要是车载的蓄电池供电不能满足工作要求，而受电弓的储风缸压力又比较小。
在这样的情况下，首先应该启动应急启动电源，然后将受电弓供风单元相关球阀切换至脚踏泵，使用脚踏泵方式进行升弓，当和受电弓与接触网完全接触上，就可以停止脚踏泵操作了。
其次，是有电无气情况。
出现这种情况是因为列车在无电状态下长时间静置，导致列车管路内的气体溢流使得气压不足，那么这个时候开启蓄电池立马升弓，受电弓是无法升起的。
首先开启蓄电池，这时受电弓供风单元上的压力开关会检测到压力不足而触发压力开关闭合，使得车下的初次升弓装置的升弓泵启动给初次升弓装置的储风缸打气，当压力达到一定数值时，压力开关会断开，升弓泵停止打气，然后再按下升弓按钮，受电弓就会正常升起。
最后，是有电有气情况。
出现这种情况是蓄电池电压正常，但是受电弓控制回路处于开路现象，这个时候需要排查受电弓控制回路的开路故障点，找到故障点并将其恢复，就可以正常升弓了。
受电弓检测系统简介
轻轨车辆受电弓检测
03
在城市轻轨车辆中，通过受电弓检测系统对受电弓进行实时监
测和故障诊断，提高轻轨运营效率。
其他相关领域应用
矿山运输车辆受电弓检测
在矿山运输领域，利用受电弓检测系统对矿山运输车辆的受电弓进行定期检测和维护，确 保矿山运输安全。
港口运输设备受电弓检测
在港口运输领域，通过受电弓检测系统对港口运输设备的受电弓进行实时监测和故障诊断 ，提高港口运输效率。
优化算法及性能评估
遗传算法
应用遗传算法对故障诊断模型进 行优化，提高模型的收敛速度和
诊断精度。
粒子群优化算法
利用粒子群优化算法对受电弓检 测系统的参数进行寻优，提高系
统的整体性能。
性能评估指标
采用准确率、召回率、F1分数等 评估指标对受电弓检测系统的性 能进行评估，确保系统的可靠性
和稳定性。
04
高速图像处理
开发更高效的图像处理算法，实 现受电弓检测系统的高速、实时 检测，满足列车高速运行时的检 测需求。
行业法规政策影响因素分析
安全法规
随着轨道交通安全法规的日益严格，受电弓 检测系统的安全性和可靠性要求将不断提高 。
环保政策
环保政策的实施将推动轨道交通行业的绿色发展， 要求受电弓检测系统具备更低的能耗和更环保的设 计。
微处理器
负责数据采集、存储和处 理，实现实时监测和故障 诊断功能。
通信接口与协议
CAN总线接口
采用CAN总线协议，实现设备之 间的高速、可靠通信，确保数据
传输的实时性和准确性。
数 据上传至远程服务器或云平台，实 现远程监控和数据共享。
无线通信接口
可选配无线通信模块，如4G/5G或 Wi-Fi等，以便在无线网络环境下进 行数据传输和远程管理。
轮对及受电弓在线检测系统
轮对及受电弓在线检测系统1.基本功能 1.1概述轮对动态检测系统采用国际先进成熟的非接触式图像测量技术、高精度位移测量技术在线动态检测车轮各相关部位的尺寸和踏面缺陷， 适用于动车、机车车 辆、地铁各型车辆不同踏面形状的车轮。
本次投标供货设备已在各地铁、机务段、 动车所（段）、车辆段等运用上百套。
受电弓动态检测系统采用高速、高分辨率、非接触式图像分析测量技术，实 现对受电弓滑板磨耗、中心线偏移、工作压力等关键特性参数的动态自动检测和 车顶异物及关键部件状态的室内可视化观测。
适用于动车、机车、地铁各型车辆。
本次投标供货设备已在各地铁、机务段、动车所（段）等运用上百套。
设备具有多级电磁兼容（EMC ）设计保障，包括板级EMC 设计保障、基于EMC 器件选型保障、系统级EMC 设计保障、EMC 综合测试保障，并通过整体道床固定检测箱体，系统对车辆运行产生的振动以及接触网、 受电弓和变压器等 产生的电磁场具有抗干扰能力，能适应轨边的环境条件，保证测量精度。
轮对及受电弓动态检测系统的应用软件具有兼容性和可扩充性。
1.2轮对动态检测系统主要功能:轮对外形尺寸检测：踏面磨耗、轮缘厚度、Qr 值、车轮直径、轮对内距;车号及端位自动识别（自动识别与手动输入车号功能应能转换）2) 车轮踏面擦伤检测，并可设置实现超限报警; 3) 车轮不圆度检测; 4) 视频图像擦伤监测;1) 5) 6) 自动绘制车轮踏面外形曲线，并可实现超限报警显示;7) 具有检测结果存储、查询、统计、对比、打印功能，以及数据联网管理功能;8) 提供检测轮对技术状态的综合评价，报告超限车轮的超限数据及顺位信息;9) 提供数据输入/输出接口：轨道交通车辆基本信息输入接口、走行公里数输入接口、人工反馈信息输入接口、车辆基地网络访问接口等。
1.3受电弓动态检测系统应具备以下功能:1) 动态非接触自动图像分析处理并记录受电弓滑板磨耗值;7) 提供检测项目的图像及数据报表输出;8)9) 具有对检测出的数据进行分析、判断、整理的能力。
受电弓检测系统简介
北京动车基地CRH5-05动车组受电弓磨耗超限数据
杭州机务段SS4-7083受电弓压力超限数据
杭州机务段SS-7236机车受电弓磨耗超限数据
北京动车基地CRH5-05３动车组滑板故障
北京动车检修基地 用户使用报告
7、检测流程
受电弓及车顶状态动态检测系统由磨耗和中心线检测子系统、压
力检测子系统、车顶状态监控子系统、车号识别系统、安防系统等协 同工作，完成系统检测功能，工作流程如图 1-5所示。
系统结构组成
基本检测单元
现场控制中心
远程控制中心
+
基本检测单元位于检测现场，实现系统检测功能。基本检测
单元从逻辑上可划分为磨耗中心线检测子系统、压力检测子系统、 车顶状态监控子系统，以及辅助系统实现检测功能的车号识别系 统、安防系统等其它单元。
基本检测单元平面布置图
现场检测棚
滑板磨耗及中心线偏移检测
系统开机及初始化
自检通过
否
故障报警
是
待检状态
有车入库
系统进入工作状态 各子系统开始工作
重新进入待检状态
车出库 检测完成
各子系统工作完成 生成并汇总数据
保存检测数据 传输车顶录像
数据超限
是
报警提示
数据查看、分析、统计、报表 车顶状态监控录像回放
① 子系统开机并初始化。初始化工作主要有打开设备连接、部分现场 设备上电、加载配置参数、各个子系统建立网络连接等。
0～200N
5mm
（2）设备安装线路条件
轨距
设备长度 设备安装股道与相邻线间距 轨边设备房屋距线路中心距离 设备安装线路条件：
1435mm
＜20m ≥ 5m ≥4.5m
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安装在机车、动车组入库线路上，
采用高速、高分辨率图像分析测量技术
和现代传感技术，实现受电弓关键特性
参数的在线动态自动检测和车顶关键部
件、车顶异物的室内可视化观测，适用
于各型电力机车、动车组的受电弓和车
顶设备检测。
3
2、系统功能
1）动态非接并记录机车受电弓中心线偏差值； 3）自动动态检测并记录受电弓工作位接触压力值； 4）车顶监控视频大屏幕实时显示、存储及不同速度回放； 5）车顶异物及车顶关键部件状态室内可视化观测及判断； 6）机车车号和端位自动识别； 7）提供检测项目的图像及数据报表输出； 8）提供检测结果的查询、统计、综合分析、打印、故障预警及网络共享
线路平直要求左右高差 线路平顺要求 距设备两端直线段距离
1435mm ＜20m ≥ 5m ≥4.5m
≤ 1 mm ≤ 2 mm ≮25 m
8
（3）设备应用环境参数
环境温度：室外设备－35℃～+75℃；室内设备－20℃～＋50℃
车速范围：
通过速度
≤30 km/h
检测时通过速度
≤15 km/h
最佳检测速度
34
7、检测流程
受电弓及车顶状态动态检测系统由磨耗和中心线检测子系统、压 力检测子系统、车顶状态监控子系统、车号识别系统、安防系统等协 同工作，完成系统检测功能，工作流程如图 1-5所示。
35
系统开机及初始化
自检通过
否
故障报警
是
待检状态
有车入库
重新进入待检状态
车出库 检测完成
保存检测数据 传输车顶录像
5
3、系统特点
✓ 检测效率高：采用在线动态检测方式，不停车、不停电、不占用机车时 间，检测效率高；
✓ 自动化程度高：检测过程和监控录像过程计算机自动执行； ✓ 全天候检测：无论雨、雪等恶劣天气均可检测，不受气候条件影响； ✓ 技术先进、可靠：采用非接触的图像测量技术在体现技术先进的同时，
极大地提高了系统的可靠性。大屏幕显示技术，实现了受电弓车顶状况 的室内可视化观测，代替人工上车顶的传统检查方式。
6
4、技术参数
（1）测量范围及精度 滑板磨耗检测精度： 滑板有效检测长度： 受电弓中心线偏差检测精度： 受电弓中心线偏差检测范围： 受电弓工作位接触压力检测精度： 接触压力检测范围： 车顶异物及车顶关键部件观测分辨:
±0.8mm 800mm ±5mm
±200mm ±5N
0～200N 5mm
7
（2）设备安装线路条件 轨距 设备长度 设备安装股道与相邻线间距 轨边设备房屋距线路中心距离 设备安装线路条件：
28
北京动车基地CRH5-063动车组受电弓滑板被损坏典型故障
29
北京动车基地CRH5-05动车组受电弓磨耗超限数据
30
杭州机务段SS4-7083受电弓压力超限数据
31
杭州机务段SS-7236机车受电弓磨耗超限数据
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北京动车基地CRH5-05３动车组滑板故障
33
北京动车检修基地 用户使用报告
管理。
4
9）具有对检测出的数据进行分析、判断、整理的能力： ✓ 通过对历史数据的综合分析，总结受电弓的磨耗规律，绘制磨耗趋势
图， 预测受电弓滑板运用到限时间； ✓ 通过数据的综合分析比较（按时间段、运行公里数对同类型受电弓检
测数据进行综合分析比较）对受电弓的技术状态做出综合评价，给出 优化的综合维护保养方案，以指导受电弓的检修。 10）提供丰富的数据接口：机车基本信息输入接口、走行公里数输入接口、 人工反馈信息输入接口、段相关部门和铁路局的网络访问接口等。
SJ系列受电弓及车顶状态动 态检测系统培训 （系统）
2010年6月
1
主要内容
1、研制背景 2. 系统功能 3. 系统特点 4. 技术参数 5. 组成结构 6. 检测原理 7. 检测流程 8. 应用情况
2
1、研制背景
➢ 2000年铁道部科技发展计划项目：2000J49 ➢ 2001年通过铁道部技术评审：科教装函[2001]15号 ➢ 2004年通过铁道部科技成果鉴定：铁道部技鉴字[2004]第23号 ➢ 2004年获国家级重点新产品称号：2004ED810035 ➢ 2007年该系统的行业标准已通过铁道部审查
11
基本检测单元平面布置图
现场检测棚
12
13
滑板磨耗及中心线偏移检测
受电弓工作位接触压力检测
14
车顶关键器件及车顶状态观测单元
15
设备安装及检修平台
16
现场控制中心位于检测现场，完成各传感器信号的实时采集以及 压力传感器预压力值的定时传输；同时，现场控制中心控制现场部件 的供断电、现场控制中心与远程控制中心的通信。
10 km/h
两列车通过间隔时间：
＞3 min
9
5、组成结构
系统按布局可划分为基本检 测单元、现场控制中心、远程传 输通道、远程控制中心四个部分。
系统结构组成
基本检测单元
现场控制中心
远程控制中心
10
+
基本检测单元位于检测现场，实现系统检测功能。基本检测 单元从逻辑上可划分为磨耗中心线检测子系统、压力检测子系统、 车顶状态监控子系统，以及辅助系统实现检测功能的车号识别系 统、安防系统等其它单元。
远程传输通道连接远程控制中心与现场控制中心，保证多路测量 信号和控制信号在两级控制中心之间的可靠传输。远程传输通道由视 频线、电源线、通信线及控制线等组成。
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远程控制中心位于距现场一定距离的控制室内，由数据处理主机 及其外围设备构成。远程控制中心是系统的控制和数据显示中心，完 成系统的启/停、检测与否及检测进程控制，同时，存储和显示从现场 获取的检测数据，起着数据显示中心的作用。操作人员可以通过大屏 幕监控机车的车顶状态。
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6、检测原理 受电弓滑板磨耗检测
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受电弓中心线偏移检测
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受电弓压力检测
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车顶状态监测报表
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受电弓滑板磨耗趋势图
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受电弓滑板磨耗剩余量曲线
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重庆机务段SS7C-7040受电弓滑板磨耗超限数据
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武昌南机务段机车车顶异物检测
26
杭州机务段机车车顶异物检测
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武昌南机务段机车车顶异物检测
数据超限 是
报警提示
系统进入工作状态 各子系统开始工作 各子系统工作完成
生成并汇总数据
数据查看、分析、统计、报表 车顶状态监控录像回放
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① 子系统开机并初始化。初始化工作主要有打开设备连接、部分现场 设备上电、加载配置参数、各个子系统建立网络连接等。