香港機場快線接觸網(wǎng)受流質(zhì)量研究

摘 要：對香港機場快線（LAR）接觸網(wǎng)系統(tǒng)弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行研究，找出問題所在，提出改善受流質(zhì)量的方法，并加以驗證。
關(guān)鍵詞：受流質(zhì)量、改善、驗證
一、概述
香港地鐵股份有限公司（MTRCL）所屬的蘭島新機場快線（LAR）在正式運行的第一年內(nèi)，出現(xiàn)了接觸線局部嚴(yán)重磨損，并且受電弓碳滑板使用壽命不足兩個月的問題。從2000年1月份起，受香港地鐵股份有限公司（MTRCL）的委托，為改善機場快線（LAR）弓網(wǎng)關(guān)系，我們從機場快線（LAR)接觸網(wǎng)系統(tǒng)中選出具有代表性的兩段作為研究對象和試驗段，通過對試驗段的現(xiàn)場測量和分析研究，找出機場快線（LAR）弓網(wǎng)系統(tǒng)存在的主要問題，并提出解決問題的方案。
二、香港機場快線弓網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)
香港機場快線（LAR）系統(tǒng)全長約35復(fù)線公里，采用1500V直流牽引供電系統(tǒng)。列車實際運行速度最高達(dá)130公里/小時。接觸網(wǎng)系統(tǒng)采用架空柔性懸掛方式。其主要參數(shù)如下所示：
1．接觸網(wǎng)由一根承力索和兩根接觸線組成，兩接觸線之間的距離為40毫米。
2．承力索張力為12kN，接觸線的張力為2x12kN。
3．在隧道內(nèi)區(qū)段，接觸線在懸掛點處的安裝高度為3950毫米，正常結(jié)構(gòu)高度為350毫米；在隧道外區(qū)段，接觸線在懸掛點處的安裝高度為4250毫米，正常結(jié)構(gòu)高度為1000毫米。隧道內(nèi)外區(qū)段跨中預(yù)留弛度均為0.03%。
4．隧道內(nèi)和隧道外拉出值設(shè)計最大值分別為140毫米和170毫米。
5．機場快線列車由七節(jié)車廂構(gòu)成，五動兩拖，車頂安裝三組受電弓，間距為53米＋67.5米。受電弓的靜態(tài)抬升力為130N。
三、選擇試驗段
我們從機場快線（LAR)接觸網(wǎng)系統(tǒng)中選出具有代表性的兩段作為研究對象和試驗段。選擇依據(jù)是：
1．列車實際運行速度達(dá)最大設(shè)計值130公里/小時的區(qū)段。
2．實際運行中，發(fā)生問題相對多的區(qū)段，包括一個隧道內(nèi)區(qū)段和一個隧道外區(qū)段。
3．這兩段內(nèi)的接觸網(wǎng)裝配形式對全線而言需具有代表性。
通過對試驗段中弓網(wǎng)關(guān)系問題的研究、改進(jìn)措施的提出、實施及驗證，可指導(dǎo)對整個機場快線（LAR）接觸網(wǎng)系統(tǒng)受流質(zhì)量的改進(jìn)。
四、研究內(nèi)容
在確定了兩段具有代表性的試驗段后，我們確定了以下研究內(nèi)容：
1．對其設(shè)計進(jìn)行了校驗，其目的是檢驗原設(shè)計方案的合理性。
2．進(jìn)而我們對試驗段內(nèi)的接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場測量和勘查，找出影響機場快線接觸網(wǎng)系統(tǒng)受流質(zhì)量的原因；
3．提出相應(yīng)的改善弓網(wǎng)關(guān)系的可行方案，并采用計算機進(jìn)行模擬計算的方法驗證方案正確性；
4．試驗段內(nèi)付諸實施；
5．在試驗段改造完成后，按照實際的運行情況，用車頂錄像機錄下在改造后弓網(wǎng)關(guān)系的實際情況，比較改造前后受電弓與接觸線之間的火花情況。
五、現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案
通過對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析和現(xiàn)場勘查，我們發(fā)現(xiàn)機場快線接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要存在的一些問題，并提出了相應(yīng)的改善和控制措施，具體描述如下：
1．接觸網(wǎng)張力偏差
現(xiàn)場測量的接觸網(wǎng)張力實際值與設(shè)計值之間存在較大偏差，接觸線最小實測值僅為設(shè)計值的三分之二通過現(xiàn)場勘查，我們發(fā)現(xiàn)主要問題出自下錨張力自動補償裝置。機場快線接觸網(wǎng)系統(tǒng)采用棘輪裝置加墜砣的下錨方式，接觸線與承力索通過下錨并聯(lián)板連接到棘輪裝置。
這種張力自動補償裝置普遍存在以下問題：
（1）下錨張力自動補償裝置處的下錨并聯(lián)板不處于鉛垂?fàn)顟B(tài)；
（2）棘輪偏斜且部分潤滑失效，導(dǎo)致棘輪的轉(zhuǎn)動摩擦力增大；
（3）下錨墜砣限制導(dǎo)桿不處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，與墜砣組導(dǎo)環(huán)之間有很大的摩擦力。
針對下錨張力補償裝置存在的以上問題，我們提出了以下改進(jìn)措施：
（1）調(diào)整并聯(lián)板，使之處于鉛垂?fàn)顟B(tài)；
（2）調(diào)整墜砣桿，使之處于鉛垂?fàn)顟B(tài)；
（3）棘輪軸加涂潤滑油。
為滿足受流質(zhì)量的要求，通過計算機模擬計算得知，接觸線和承力索的張力誤差均應(yīng)控制在3％內(nèi)，即標(biāo)準(zhǔn)張力的97％至103％之間。對于機場快線（LAR）接觸網(wǎng)系統(tǒng)，承力索張力應(yīng)控制在11.64kN及12.36kN之間，接觸線的張力應(yīng)控制在23.28 kN 及24.72 kN之間。控制方法如下：
（1）檢查墜砣的重量。每一個墜砣的實際重量應(yīng)表明在墜砣上，其誤差應(yīng)控制在0.5％內(nèi)。
（2）正確安裝下錨墜砣補償裝置，保證因裝置阻力而導(dǎo)致的張力損失小于設(shè)計值的2％。
（3）正確安裝下錨并聯(lián)板，保證其對張力的分配誤差小于0.5％。
（4）采取以上措施之后，下錨墜砣補償裝置應(yīng)能達(dá)到以下要求：用手托起墜砣，松手后墜砣應(yīng)能自動快速順利地回到原來的位置。
（5）最后，實測實際張力，以校驗安裝是否正確及下錨墜砣補償裝置是否工作正常。
2．懸掛點和吊弦點處接觸線距軌頂平面的垂直距離偏差
根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)記錄，我們發(fā)現(xiàn)大部分懸掛點和吊弦點處接觸線距軌頂?shù)拇怪备叨炔荒軡M足設(shè)計值得要求。
兩個試驗段中，在現(xiàn)場實測后發(fā)現(xiàn)在試驗段內(nèi)的大部分跨距，接觸線高度呈負(fù)弛度或鋸齒狀，且許多負(fù)弛度超過0.1％，統(tǒng)計數(shù)據(jù)（占總跨距數(shù)的百分比）如表2所示：
經(jīng)分析我們認(rèn)為，接觸線出現(xiàn)數(shù)量眾多的負(fù)弛度現(xiàn)象的主要原因為：
（1）接觸線和承力索張力的變化。
在正常的情況下，下錨并聯(lián)板應(yīng)處于鉛垂?fàn)顟B(tài)（見圖2），ao=2′ob，F(xiàn)cw＝2′Fmw；當(dāng)并聯(lián)板不處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時（如圖3所示），，并聯(lián)板的力矩發(fā)生了變化，通過計算得知：a’o’ob，則有F’mw>Fmw，F(xiàn)’cw

圖2 圖3

（2）由于機場快線（LAR）接觸網(wǎng)系統(tǒng)采用的是預(yù)制的整體吊弦，從現(xiàn)場實際情況得知，許多吊弦的安裝位置與原設(shè)計要求不相符。吊弦安裝位置的偏差直接導(dǎo)致接觸線對軌頂平面的高度呈負(fù)弛度或鋸齒狀。
針對這個問題，我們提出了以下改進(jìn)措施：
（1）保證張力，并調(diào)整下錨并聯(lián)板，使之處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。
（2）對吊弦重新進(jìn)行布置，精確計算吊弦的長度，預(yù)制好后，現(xiàn)場嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定的位置安裝。
（3）對接觸線高度進(jìn)行復(fù)測和必要的調(diào)整，保證接觸線保持0.03％～0.05％的弛度。