一种电力机车受电弓新型碳滑板综

一种电力机车受电弓新型碳滑板综

詹富君

詹富君什邡瑞邦机械有限责任公司，四川广汉618000

摘要：简述了受电弓滑板现状及存在的问题，介绍了一种新型碳滑板及优化了碳滑板的导电性、耐磨性、灵敏性、可靠性等相关性能，对于提高电力机车受电弓碳滑板的整体质量有着重要的促进作用。

关键词：碳滑板;导电性；灵敏性；可靠性0引言随着我国经济的不断发展，我国的铁路交通发展也越来越迅速。

铁路不断向电气化、高速、高密度和重载方向发展，对铁路运输安全性提出了越来越高的要求。受电弓滑板是电力机车的重要组成部件，直接与接触网导线接触，为电力机车供应电力，良好的导电性能是提高列车运行速度的关键因素。研究碳滑板的导电性、耐磨性、冲击性和当遇到弓网事故时快速降弓的灵敏性、可靠性；打破技术瓶颈，优化碳滑板结构参数及提高制造工艺水平，生产适合电力机车受电弓安全运行的碳滑板具有非常重要的实际意义。

1受电弓滑板电力机车受电弓滑板是一种滑动摩擦集电材料，根据制造材料的不同分为纯金属滑板、碳滑板和粉末冶金滑板。电力机车受电弓滑板的工作条件有载荷随机变化，接触时有大电流通过，高滑动速度，环境条件复杂多变等显著特点。在接触网一定的前提下，滑板不但要具有导电性好、足够的强度、减摩擦耐磨性好、对网线磨损小、对自然环境适应性好等性能特点外，还要保证受电弓自动降弓系统的安全性和可靠性。

2受电弓滑板不同材料的性能特点及发展趋势2.1不同材料滑板的性能特点（1）纯金属滑板主要是由钢、铜等纯金属制成，机械强度高，取材方便，使用寿命长，成本低，抗冲击性能好，导电性能较好，但抗电弧性能差，对接触网导线磨耗非常严重，现已限制使用。

（2）粉末冶金滑板主要分为铁基和铜基俩类，机械强度高，抗冲击性能好，导电性能较好，耐热性能高，热传导性良好，耐磨性和减磨性好，有一定的自润滑性能，电腐蚀性能较小，使用寿命较长，但对接触网是铜导线磨耗较大，现使用量逐年减少，只在部分既有线路上使用。

（3）碳滑板包括纯碳、浸金属碳、复合材料等材质，目前普遍采用，特别是提速区段和高速铁路，越来越多采用整体碳滑板。

2.2受电弓滑板的发展趋势受电弓滑板作为电力机车从接触网线导入电能的零部件，其发展经历一个长而复杂的过程。总的来看，在受电弓滑板的研究应用方面，其材料主要经历了金属滑板、粉末冶金滑板、碳滑板、浸金属碳滑板、金属基复合材料碳滑板和非金属基复合材料碳滑板的发展过程。滑板材料正向着导电性能好，抗冲击性能好，具有自润滑功能，对接触网导线磨耗小，轻量化，工作稳定的要求发展。滑板结构受电力机车受电弓的发展有了重大变化，受电弓从弹簧受电弓到气囊受电弓增加了自动降弓系统（ADD系统）；当遇到弓网事故时，滑板破损、漏气，受电弓快速自动降弓，从而避免发生弓网事故。

3受电弓碳滑板存在的问题3.1碳滑板ADD系统目前，国内碳滑板的“ADD系统”结构为铜管气道，从铜管气道的碳滑板结构来分析，铜管气道是相对独立于碳条预留槽中的，同时铜管与碳条之间因粘接工艺的限制，相互间不能完全粘接成一体，所以，当滑板破损时，作为气道的铜管不能保证破损、漏气，受电弓自动降弓的可靠性大打折扣，当遇到弓网事故时，因受电弓自动降弓的灵敏度、可靠性不高，而无法避免弓网事故的发生。

3.2碳滑板粘接工艺现有国产碳滑板主要采用铝托架与碳条用铜网、导电胶作为粘接层粘接组成。粘接电阻比较大，当电力机车在大电流重载的情况下，碳滑板极易发生击穿现象，影响到机车的安全运行。

3.3碳条的耐磨性、抗冲击性结合当前国产链条的运用现状，目前不耐磨、易掉块现象始终存在，导致碳滑板的使用寿命短，维修费用高，最终成本增加。

4RB-200型碳滑板的研制4.1研制方案

根据受电弓碳滑板存在的问题，RB-200型碳滑板，在研制中将解决以下三个问题：设计新的碳滑板气道结构，提高受电弓“自动降弓系统”的灵敏性、可靠性。采用新的粘接工艺和粘接材料，提高碳滑板导电性、粘接性能。?选用耐磨性、抗冲击性优良的碳条。

4.2气道结构原理RB-200型碳滑板，其气道结构采用铜皮压制成型结构（铜皮气道结构,见图1）。铜皮气道的上面与整体碳条通过导电胶相粘接，铜皮气道的下面与铝托架通过导电胶相粘接，铜皮气道的中间压制有一条与整体碳条上的沟槽相匹配的沟槽；铜皮气道上的沟槽与铝托架粘接面之间自然形成了一条贯通的气道，气道两端用气道堵头堵塞。这一结构最大特点是：碳滑板在受到意外冲击破坏后，碳滑板中的铜皮气道能确保与铝托架脱离或断裂，将气道内的气体迅速排放，使受电弓在即将发生弓网事故时能够准确快速地做自动降弓运动，避免发生弓网事故。

4.3粘接材料及工艺碳滑板的粘接电阻决定了受电弓能否正常运行的最基本参数，粘接电阻越小则说明碳滑板的受流越好，而受流好又保证了碳滑板在瞬间大电流的情况下不被击穿。同时，良好的受流又使碳滑板在与网线高速摩擦情况下温升相对较低，有效的降低碳条的磨耗，延长了碳滑板的使用寿命，减少了维修人员的维修次数，从而给国家、企业带来相应的经济效益。

碳滑板粘接电阻的大小、粘接性能，取决于导电胶的性能，以及在粘接过程中如何严格控制粘接温度、湿度、胶层厚度、高温固化等重要环节。通过反复试验确定了各项技术指标均良好的导电胶。在这基础上还进行了多次实际粘接操作，最终确定了粘接过程的技术要求和控制参数，保证了碳滑板粘接的设计要求。

4.4碳条的选用目前，国内外碳条的材料的种类很多，但真正能满足受电弓使用的并不多，主要是受电弓碳滑板所采用的碳条有以下几个硬性的技术指标要达到实际使用的要求：碳条的电阻率、体积密度、抗压强度、抗折强度、冲击韧性。

据此，RB-200型受电弓碳滑板采用德国Schunk公司生产的RH84碳条，该型碳条在国内外高速机车上广泛使用，具有良好的力学、电学性能，产品质量稳定可靠，较国内一般纯碳条有更好的导电性、耐磨性。其重要的技术指标目前在世界同行业内处于国际领先地位。

4.5RB-200型碳滑板性能测试(1)碳滑板的检测RB-200型碳滑板，经铁道部产品质量监督检验中心接触网零部件检验站检测，碳条各项性能指标符合TB/T1842.3-2008的要求。

碳滑板“一次冲击作用下自动降弓的可靠性”（见图2），完全符合检测标准。此项设计技术达到了进口碳滑板的同等技术水平，在国内同行业处于领先。

经检测，滑板粘接电阻0.22～0.31mΩ，远远小于铁标低于2mΩ的要求，碳滑板的导电性能优良。

碳滑板磨耗性能接触线磨耗比0.0051mm2/万弓架次，滑板高度磨耗比4mm/万机车公里，是铁标的三分之一，滑板的耐磨性好，对接触网线的磨耗小。

(2)装车运行RB200碳滑板分别在成都、西昌、贵阳、重庆和柳州机务段的DSA200型或XD200型电力机车受电弓上进行了安装试用，经过十余万公里运行试验，碳滑板的导电性、耐磨性和抗冲击性能优越，质量稳定，未发现碳滑板有击穿、掉块现象及其他问题。

5结束语：随着铁路交通的飞速发展，列车速度不断提高，对受电弓碳滑板的综合性能要求越来越高。RB-200型碳滑板的研制成功对于提高电力机车受电弓碳滑板的整体质量提高有着重要的促进作用。

参考文献[1]严石.新型高性能受电弓材料的研究与开发[D].武汉理工大学2010[2]张婧琳,孙乐民,上官宝,张永振.电气化铁路受电弓滑板材料的发展[J].热加工工艺.2010(10)[3]黄艳红，高晓蓉.受电弓滑板磨耗现场检测技术综述.铁道技术监督.第36卷第8期[4]张婧琳,孙乐民.受电弓滑板和接触网导线材料的现状及展望.河南科技大学学报.2006(12)