提高无轨电车集电杆自动下降系统可靠性的研究

提高无轨电车集电杆自动下降系统可靠性的研究 提高无轨电车集电杆自动下降系统可靠性 的研究 《城市公共交通》6/2~2O 1问题的提出 提膏无孰电车集电杆自动下 重庆市电车公司供电所王小磊 无轨电车的动力源于架空触线网,通过集电系统(滑 履一集电杆)获取能源.由于无轨电车这种先天不足,加 之城市道路交通环境的影响,常有综合性的架空触线网事 故发生,甚至导致道路交通堵塞.为此,重庆市电车公司 于1987年开展了无轨电车集电杆自动下降系统的研究, 并制造出了国内第一套具有两级信号发生装置的无轨电车 集电杆自动下降系统,在集电杆自动下降技术方面取得了 突破,相对增加了无轨电车的机动性(可以自动脱线滑 行),能够保证遇到架空线网故障时集电杆自动下降,起 到保护架空线网的作用,并迅速得到了无轨电车界同行的 认可.随着城市公共交通事业的发展,为了提高无轨电车 的机动性,许多城市开始在无轨电车上安装辅助能源,利 用该系统使集电杆下降,以方便无轨电车的脱线行驶.因 此,无轨电车集电杆自动下降系统的使用目的已经变为: 既要能够保证遇到架空线网故障集电杆自动下降起到保护 架空线网的作用,又要保证无轨电车在使用辅助能源时, 频繁使用该系统升降集电杆时的可靠性.系统的功能虽然 并没有增加,但是,由于使用的频率提高,对产品的可靠 性及可维修性的要求提高了.面对新的已经有较大拓展的 用途,由于受技术发展大环境及其它因素的条件限制,在 近l0几年的期间内该系统的改进基本上处于停滞状况. 在后来的使用中主要出现了如下问题: (1)安装在集电头总成内的一级信号发生器容易产生 “假脱线”信号,即:在线网无故障等原因不应该脱线时, 却发出让集电杆下降的信号. (2)一级信号与600V直流电源为单级绝缘,而且与 集电杆自动下降系统的绝缘距离比较近(约3mm),达不 到技术规定的绝缘要求. (3)信号开关,绝缘棒等故障频率高,不易更换,维 修困难. 作者职务职称: 地址邮编: 文献标识码: 文章编号: 收稿日期: 一 l8一 王小磊副总工程师 大坪支路19,2号4~042 c中图分类号:U482.2 1009—1467(2002)06一o018—03 2~2-07-22 上述问题主要集中在产生一级信号的集电头及发讯机 构,因此,正确产生一级信号成为无轨电车集电杆自动下 降装置使用可靠性的关键. 2运动 原一级信号触发机构是采取在集电头上安装触发开 关,使集电头滑履上的碳块在不接触供电触线时立即发出 使集电杆下降的电信号(一级信号),其结构设计在当时 是比较先进的.然而由于设计时没有对由此路径产生集电 杆下降信号的过程进行仔细定量的分析,因此,使用时出 现误动作也是预料之中的.所以对一级信号的改进设计应 该从其原理入手,分析产生错误动作原因. 圈l集电系统运动状态简圈 图1为无轨电车运行时集电系统运动状态的简图.运 用动力学原理在忽略其它因素不计的条件下,初略分析无 轨电车在行驶中遇到道路,架空线网等故障引起滑履瞬间 离开触线(瞬间脱线)时,集电杆与滑履在垂直方向(未 考虑其它因素时)相对于触线的向上推力为: 集电杆的向上推力为:,:卜a…………(1) g 集电头的向上推力为:fl=t.一a………(2) .g 式中:a一无轨电车遭遇脱线故障时集电杆的加速度 t一工作时集电杆在垂直方向对触线的上顶力:llkg w一集电杆重量~33kg t.一工作时滑履在垂直方向的上顶力=7kg W.,滑履重量1.4kg 由上可知,在加速度相同时,鉴于集电杆与滑履质量 相差太大,在此瞬间集电杆向下的惯性力远远大于滑履, ? 因此,滑履上仰动作的运动速度比集电杆快,此时,滑履状态. 完全可能先于集电杆上仰. 5假脱线信号 3一级信号工作原理 图2为一级信号的机构原理简图.集电杆脱线时,滑 履因脱离触线一段距离(图中的h)而失去压力,使滑履 上升,开关在回位弹簧力的作用下合上并发出电信号,使 供电触线 簧 图2一级信号机构原理简图 控制压缩空气的电磁阀动作,达到压缩空气进人气缸推动 集电杆下降的目的. 4关于脱线状态的判断 集电杆脱线的直观反映是集电杆顶端的滑履没有能够 与供电触线接触,如果能够在滑履脱线时准确,及时的发 出一级信号,就达到了一级信号的设计目的,因此,正确 判断脱线成为是否发出信号的关键. 为了方便分析,图3表示了一般状态下滑履脱线时的 “触线——滑履”关系.下面根据脱线发生时滑履的运动 状态进行具体分析: 图3触线一滑履关系 (1)滑履脱离触线初期,滑履与触线的距离h<H时, 由于滑履板的导向作用(H=20mm~30mm左右),在集电 杆大弹簧和滑履板的导向作用下,随着无轨电车的继续行 驶,滑履能够迅速上升使h=0,滑履恢复与触线接触,此时 滑履应属于未脱线状态; (2)如果滑履脱离触线初期,滑履脱离触线的距离 h?H,随着无轨电车的继续行驶,滑履板将失去导向作 用,滑履很难再回到图3所示位置,因此滑履应属于脱线 根据上述分析,如果在图3中滑履脱离触线的距离 h?H时,准确发出一级信号及时使集电杆下降,就可以 达到减少架空线网事故的目的.但是,如果在无线网故障 等不应该脱线时,装置发出让集电杆下降的信号,这样频 繁的无故脱线对车辆正常营运的影响是较大的.回顾该装 置的研制过程,在设计之初,由于对无轨电车行驶时,因 路面凹凸引起车辆抖动或线网枢纽配件,弧垂以及车速快 等因素,使集电头(滑履)瞬间未接触供电触线的情况 【上述分析中(1)类状态1考虑不够充分,导致所设计的 触发机构在没有达到确定滑履脱线的定量特征h?H时就 发出脱线信号.这就是用户普遍反映使用原设计一级信号 装置太灵的原因,就产生了所谓的假脱线信号. 6触发机构及其改进 触发机构是保证一级信号按照上述要求准确触发的装 置.原装置的结构如图4所示.其工作原理是:由于滑履 上仰,触发滑销因失去压力左移,属常闭型的开关亦因此 而合上,发出让集电杆下降的电信号.由于原设计对滑履 结构及滑履脱线状态的关系考虑不够,按照原图纸计算滑 履实际上仰距离h为5mm~Smm左右,此设计值在理想状 态下基本上能够达到令人满意的效果,而在遇到使用状态 变化时,能够准确发出一级信号的概率相当小,近年来该 发讯弹簧 圈4改进前的触发机构 装置在使用中暴露出结构方面的主要问题有: (1)原一二级信号的触发采用的是方形机床开关,特 点是价格低廉,而且具有一定的可靠性,在用于一级信号 的触发时,由于采用的是镶嵌式安装(如图4所示),结 构尺寸受到限制,而且在进行换绝缘棒类的维修时,必须 先拆卸开关取掉一级信号线等零件,才能进行维修作业, 在安装时由于开关与集电头体不容易对中需要反复调整. (2)控制电源与600V直流源的距离比较近.而且两 种电源之间是单级绝缘,不符合国家标准要求2级绝缘的 规定. 因此,在改进设计时从提高集电杆自动下降装置可靠 一 l9一 性的目标出发,对装置结构进行系统的改进设计,使改造 后的集电头总成在触发滑销,触发开关等关键性零件,能 ,够发出准确的触发信号,达到无轨电车技术标准要求的绝 缘等级,具有较好的可维修性. 改进后的集电头总成如图5所示,其触发原理与原设 计基本相同.通过对装配结构的改进,具有如下优点: (1)确保h=25mm一30ram(图3所示)时触发开关才 能接通,还可以根据各种不同的滑履结构,在一定范围内 自动调整触发距离,以适应各型滑履的结构尺寸.开关与 触发滑销的距离变成可调式,消除了因加工误差导致开关 安装的困难.通过对市场进行调查,从经济性,通用性, 可靠性的角度出发,选择了柱状按钮式开关作为触发开关. 调整螺母 圈5改进后的触发机构 棒 (2)结合对一级信号机构的改造,由触发滑销与隔离 滑销组成两级绝缘,并且增加了触发开关低压信号电源与 600V直流电源的绝缘距离,较好地解决了两者之间的绝 缘问题. (3)采用信号开关与集电头各自独立安装,并且将信 号开关安装在集电杆上的方式,消除了集电头与集电杆的 安装,维修要拆装一级信号线的困难. (4)原绝缘棒采用酚醛+玻璃丝(玻璃钢)复合材料 制造,其功能是在集电头与集电杆之问绝缘,并具有一定 的机械强度(因为绝缘棒中要安装触发开关,并穿过一级 信号线),采用玻璃钢的目的是为了增加其空心结构的强 度,但是由于生产者对玻璃钢的材料配比和生产工艺的掌 握水平有差异,容易造成产品质量不稳定(反映较多的是 产品易碎),因此,在改装触发开关的同时将绝缘棒的材 料改为尼龙的,并考虑配件的机械强度.为了扩大产品的 通用性,结构设计时考虑了与各种不同型号集电杆的互 换. (5)为了尽可能地降低因技术改造引起的成本增加, 减少新增加的配件数量,尽量多的利用了原设计的配件, 新增加的配件成本也比较低. 由于新设计填补了原系统的不足,使无轨电车集电杆 自动下降系统的可靠性和可维修性有较大的提高,经过装 车试验其实际使用效果与理论分析完全相同.此项研究只 是沿用了原设计的一级信号触发原理,仅仅属于一种升级 型的改进,对于集电杆下降速度控制以及升降的智能化判 别等研究目前尚在继续进行.在国内同行的支持下,无轨 电车的设备技术会不断提高. ??…?l_??ii?ill,.?…,???Ill,????f??l?…-?ii,?l?ill,. ??????????f??…??l?n??????? 全国公交车厢文化建设 研讨会在徐州市召开 20o2年l1月26日,来自国家建设部,中国建设政 研会,中国公交政研会,中国公交学会,江苏省公交协会 以及全国36个城市公交企业的领导共聚徐州,参加了全 国公交车厢文化建设研讨会. 随着城市的发展,社会的进步,竞争的激烈,全国公 交行业面临着共同的课题:乘客不仅希望公交车安全,快 捷,方便,更希望车厢环境优美,舒心,充满文化气息和 人文色彩.基于此,徐州公交集团将”以人为本”作为服 务理念,把”服务”提升到”文化”层面上阐述,表达, 提出了车厢文化建设这一新的理论概念与实践课题,走在 了全国同行业的前列.在建设车厢文化方面,徐州公交集 团主要做了三项工作:一是建立健全员工的教育培训机 制,将公交服务宗旨与服务理念深入人心,使车厢文化建 设具有强有力的素质保证与思想基础.二是建立健全体现 公交”以人为本,乘客至上”价值观的车厢服务与各 一 20一 项.三是建立健全充满人性化的,具有高雅情趣与文 化品味的车厢特色服务体系,使车厢文化建设多姿多彩, 生动具体,集欣赏性,知识性,服务性于一体.为适应这 一 需求,徐州公交集团出台了《车厢文化建设实施》, 在市区80o多辆公交车内增加了线路走向图及火车,汽车 运行时刻表,乘车须知,爱心专座提示等各类便民图示与 标牌和名人名言,佳文警句等.许多驾乘人员还自费布置 车厢环境,广播,报纸也上了公交车.旅游线路还打出了 “旅游服务牌”,将沿线景点制作成精美的挂图,张贴在车 厢内,宣传徐州的两汉文化.国家级青年文明号l1路线 专门聘请有关人士创作一批以人生格言,竹,梅,松, 菊,车厢服务为主题的书画作品悬挂于车内,把流动的车 厢变成”巴士画廊”.公交车厢文化建设在社会上产生强 烈反响. 有关领导给予徐州公交集团车厢文化建设高度评价, 称之为学习十六大精神,贯彻落实”三个代表”的具体体 现,是公交创建文明行业的一个有益探索,代表了先进文 化的一部分,具有借鉴与推广价值. (刘迅孙燕)