香港机场快线接触网受流质量研究
摘 要：对香港机场快线（LAR）接触网系统弓网关系进行研究，找出问题所在，提出改善受流质量的方法，并加以验证。关键词：受流质量、改善、验证
一、概述
香港地铁股份有限公司（MTRCL）所属的兰岛新机场快线（LAR）在正式运行的第一年内，出现了接触线局部严重磨损，并且受电弓碳滑板使用寿命不足两个月的问题。从2000年1月份起，受香港地铁股份有限公司（MTRCL）的委托，为改善机场快线（LAR）弓网关系，我们从机场快线（LAR)接触网系统中选出具有代表性的两段作为研究对象和试验段，通过对试验段的现场测量和分析研究，找出机场快线（LAR）弓网系统存在的主要问题，并提出解决问题的方案。
二、香港机场快线弓网系统参数
香港机场快线（LAR）系统全长约35复线公里，采用1500V直流牵引供电系统。列车实际运行速度最高达130公里/小时。接触网系统采用架空柔性悬挂方式。其主要参数如下所示：
1．接触网由一根承力索和两根接触线组成，两接触线之间的距离为40毫米。
2．承力索张力为12kN，接触线的张力为2x12kN。
3．在隧道内区段，接触线在悬挂点处的安装高度为3950毫米，正常结构高度为350毫米；在隧道外区段，接触线在悬挂点处的安装高度为4250毫米，正常结构高度为1000毫米。隧道内外区段跨中预留弛度均为0.03%。
4．隧道内和隧道外拉出值设计最大值分别为140毫米和170毫米。
5．机场快线列车由七节车厢构成，五动两拖，车顶安装三组受电弓，间距为53米＋67.5米。受电弓的静态抬升力为130N。
三、选择试验段
我们从机场快线（LAR)接触网系统中选出具有代表性的两段作为研究对象和试验段。选择依据是：
1．列车实际运行速度达最大设计值130公里/小时的区段。
2．实际运行中，发生问题相对多的区段，包括一个隧道内区段和一个隧道外区段。
3．这两段内的接触网装配形式对全线而言需具有代表性。
通过对试验段中弓网关系问题的研究、改进措施的提出、实施及验证，可指导对整个机场快线（LAR）接触网系统受流质量的改进。
四、研究内容
在确定了两段具有代表性的试验段后，我们确定了以下研究内容：
1．对其设计进行了校验，其目的是检验原设计方案的合理性。
2．进而我们对试验段内的接触网系统主要参数进行现场测量和勘查，找出影响机场快线接触网系统受流质量的原因；
3．提出相应的改善弓网关系的可行方案，并采用计算机进行模拟计算的方法验证方案正确性；
4．试验段内付诸实施；
5．在试验段改造完成后，按照实际的运行情况，用车顶录像机录下在改造后弓网关系的实际情况，比较改造前后受电弓与接触线之间的火花情况。
五、现场发现的问题及解决方案
通过对现场实测数据的分析和现场勘查，我们发现机场快线接触网系统主要存在的一些问题，并提出了相应的改善和控制措施，具体描述如下：
1．接触网张力偏差
现场测量的接触网张力实际值与设计值之间存在较大偏差，接触线最小实测值仅为设计值的三分之二通过现场勘查，我们发现主要问题出自下锚张力自动补偿装置。机场快线接触网系统采用棘轮装置加坠砣的下锚方式，接触线与承力索通过下锚并联板连接到棘轮装置。
这种张力自动补偿装置普遍存在以下问题：
（1）下锚张力自动补偿装置处的下锚并联板不处于铅垂状态；
（2）棘轮偏斜且部分润滑失效，导致棘轮的转动摩擦力增大；
（3）下锚坠砣限制导杆不处于铅垂状态，与坠砣组导环之间有很大的摩擦力。
针对下锚张力补偿装置存在的以上问题，我们提出了以下改进措施：
（1）调整并联板，使之处于铅垂状态；
（2）调整坠砣杆，使之处于铅垂状态；
（3）棘轮轴加涂润滑油。
为满足受流质量的要求，通过计算机模拟计算得知，接触线和承力索的张力误差均应控制在3％内，即标准张力的97％至103％之间。对于机场快线（LAR）接触网系统，承力索张力应控制在11.64kN及12.36kN之间，接触线的张力应控制在23.28 kN 及24.72 kN之间。控制方法如下：
（1）检查坠砣的重量。每一个坠砣的实际重量应表明在坠砣上，其误差应控制在0.5％内。
（2）正确安装下锚坠砣补偿装置，保证因装置阻力而导致的张力损失小于设计值的2％。
（3）正确安装下锚并联板，保证其对张力的分配误差小于0.5％。
（4）采取以上措施之后，下锚坠砣补偿装置应能达到以下要求：用手托起坠砣，松手后坠砣应能自动快速顺利地回到原来的位置。
（5）最后，实测实际张力，以校验安装是否正确及下锚坠砣补偿装置是否工作正常。
2．悬挂点和吊弦点处接触线距轨顶平面的垂直距离偏差
根据现场实测数据记录，我们发现大部分悬挂点和吊弦点处接触线距轨顶的垂直高度不能满足设计值得要求。
两个试验段中，在现场实测后发现在试验段内的大部分跨距，接触线高度呈负弛度或锯齿状，且许多负弛度超过0.1％，统计数据（占总跨距数的百分比）如表2所示：
经分析我们认为，接触线出现数量众多的负弛度现象的主要原因为：
（1）接触线和承力索张力的变化。
在正常的情况下，下锚并联板应处于铅垂状态（见图2），ao=2′ob，Fcw＝2′Fmw；当并联板不处于铅垂状态时（如图3所示），，并联板的力矩发生了变化，通过计算得知：a’o’ob，则有F’mw>Fmw，F’cw
图2 图3
（2）由于机场快线（LAR）接触网系统采用的是预制的整体吊弦，从现场实际情况得知，许多吊弦的安装位置与原设计要求不相符。吊弦安装位置的偏差直接导致接触线对轨顶平面的高度呈负弛度或锯齿状。针对这个问题，我们提出了以下改进措施：
（1）保证张力，并调整下锚并联板，使之处于铅垂状态。
（2）对吊弦重新进行布置，精确计算吊弦的长度，预制好后，现场严格按照设计规定的位置安装。
（3）对接触线高度进行复测和必要的调整，保证接触线保持0.03％～0.05％的弛度。
