客運專線鐵路接觸網標志牌的選用探討

王曉輝

(中鐵電氣化局集團系統集成事業部，北京 100036)

1 概述

接觸網標志牌作為接觸網系統的一部分,在鐵路領域行車、運營維護指導以及安全警示方面有著極其重要的作用,面對日益提高的列車行駛速度,標志牌所承受的列車行駛時的沖擊力已遠超普通鐵路,其安全性、可靠性也在接受著新的沖擊與挑戰。日本、法國、德國等高速鐵路發展較早的國家,對標志牌也未形成統一的規定,中國作為高鐵大家庭的新成員,在此領域更是空白,面對國內高速鐵路的建設大潮,迫切需要制定出一套適合中國高鐵的標志牌標準,武廣鐵路客運專線作為中國第一條時速350 km的長大干線的高速鐵路,其幾乎囊括了高速鐵路所能遇到的一切可能性,包含了路基、橋梁、隧道等,對其后中國高鐵的建設將起到至關重要的借鑒作用。

2 高速鐵路接觸網標志牌的設計方案選用

2.1 H型鋼柱號碼牌

支柱號碼牌主要用途是為運營維修時提供指示,作為鐵路線上運用最廣、與高速列車近距離接觸的產品,其安全性能相對普速鐵路有了更為嚴格的要求。

方案1：用肩架將號碼牌固定到支柱的田野側。其缺點是,影響美觀,同時因H型鋼柱型號眾多導致安裝肩架用抱箍型號多,安裝復雜。

方案2：安裝在平腕臂上。其缺點是,列車運行速度快,風速大,安裝在帶電區隱患多。

方案3：采用高強度膠水直接粘貼在H型鋼柱上。其缺點是,冬季施工時號碼牌粘膠性能下降,粘貼質量受安裝環境影響較大。

圖1 H型鋼柱粘貼號碼牌尺寸(單位：mm)

綜合以上3種方案,方案1和方案2在普速鐵路運用較多,考慮到高速鐵路對美觀性要求極高,故放棄了方案1的選用；方案2因其安全性無法得到保障也不予采用；方案3切合高速鐵路建設的美觀性,安裝也相對簡單、便利,但安裝時要嚴格執行以下要求：鋼柱粘貼面必須清潔、干燥、平整，如有污漬、水漬、灰塵必須先擦洗干凈(最好用酒精),待表面干燥后再粘貼號碼牌,否則影響粘貼強度；號碼牌粘貼上后應用軟刷類工具刷平整,邊角不得有突起以及粘貼不嚴等情形,防止雨水、灰塵從縫隙進入,縮短號碼牌的使用壽命；盡量避免雨天粘貼。號碼牌尺寸見圖1。

2.2 隧道內吊柱號碼牌

武廣鐵路客運專線全線有近80 km的隧道,高速列車在隧道內行駛時,由于空間有限,對設備的沖擊力遠大于隧道外,對設備的安全性能要求遠高于隧道外的。

方案1：反光膜直接粘貼在隧道吊柱上。其缺點,隧道內潮濕度不可控,難于達到安裝面干燥的要求。

方案2：采用V型號碼牌安裝在隧道壁上。其缺點,破壞隧道壁,安裝難度大；受風力影響大,牢固度較低。

方案3：反光膜粘貼在鋁合金板上,采用雙肩架固定在隧道吊柱上。其缺點,成本較高,安裝復雜,影響美觀,且受風力影響大。

方案4：反光膜粘貼在鋁合金板上,采用抱箍固定在隧道吊柱上。其缺點,成本相對較高。

綜合以上4種方案,考慮到隧道內的特殊環境條件,方案4成本雖相對較高,但在安全性、可控性方面有著相對較大的保障,武廣鐵路客運專線采用該方案,同時采取了加大墊片、焊接加強筋、.螺栓加開口銷,防止螺母松動脫落等固定措施,并在安裝完成后進行了拉力試驗,確保安全、可靠。隧道內吊柱號碼牌如圖2所示。

圖2 隧道內吊柱號碼牌

2.3 隧道外分相“預斷”、“斷”、“合”標志牌

方案1：采用傳統普速鐵路的安裝方式,反光膜粘貼在鋁合金板上利用鋼管固定在線路外。其缺點,高速鐵路采用無砟軌道,地面硬化,施工難,且列車運行速度快,有安全隱患。

方案2：反光膜粘貼在600 mm×600 mm鋁合金板上，采用方頭螺栓配特殊加工固定架安裝在H型鋼柱上。其缺點,安裝件通用性不夠,安裝復雜。

綜合以上兩種方案,方案1一般在普速鐵路運用,在350 km/h的客運專線上運用無論在可行性、安全性等方面都有極大的局限性,不予采用。方案2雖然相對復雜,但只要制作環節控制嚴格,現場測量、安裝準確,完全能滿足對安全性的需求,武廣鐵路客運專線采用該方案。其標志牌見圖3。

圖3 隧道外分相“預斷”、“斷”、“合”標志牌

2.4 隧道內分相“預斷”、“斷”、“合”標志牌

正常情況下,分相一般應盡量避免位于隧道內,武廣鐵路客運專線所經線路地形復雜、隧道眾多,存在分相位于隧道內的特殊情況。高速鐵路列車在正常狀態下都是納入列控系統自動駕駛,但是在出現特殊情況時需要人工操作,此時“預斷”、“斷”、“合”標志牌將為司機做指示,因此其尺寸應遠大于一般支柱號碼牌,但是考慮隧道內的特殊環境,如果采用隧道外“預斷”、“斷”、“合”標志牌的600 mm×600 mm尺寸,列車經過時風阻力過大,存在很大安全隱患,故隧道內的標志牌尺寸設計為400 mm×400 mm,既不影響司機眺望，又大大減少了風阻力。同時,由于隧道內軌道旁無H型鋼柱等可供固定設備,因此,“預斷”、“斷”、“合”標志牌必須安裝在隧道壁上,武廣鐵路客運專線采用的就是將“預斷”、“斷”、“合”標志牌的反光膜粘貼在V字型標志牌鋼板底架上用螺栓固定在底座上,利用6根膨脹螺栓將底座固定在隧道壁上。要求工廠在加工時嚴格控制焊接工藝,安裝完畢后要進行拉力試驗,以確保其安全性。如圖4所示。

圖4 隧道內分相“合”標志牌(單位：mm)

2.5 距分相1、3 km標志牌

為配合聯調聯試,在列車經過分相時提前掌握分相位置,武廣鐵路客運專線在每處分相的“預斷”標來車方向、“合”標來車反方向分別在1 km、3 km處增設一處“1”、“3”標牌,材質采用反光貼膜,尺寸為1 m×0.5 m。增設的標識牌掛在接觸網支柱上,牌子固定在接觸網支柱號碼上方。如圖5所示。

圖5 增設“1”、“3” km標志牌示意

2.6 高壓危險標志牌

與目前國內眾多普速線路一樣,高速鐵路在電氣設備以及站臺等行人較多的支柱上同樣要懸掛“高壓危險”標志牌,設置高度一般根據現場情況距離地面1.6～2.0 m,武廣鐵路客運專線采用的依然是類似于支柱號碼牌形式的反光貼膜,其逆反系數完全符合高速鐵路行車要求。如果使用在站臺的H型鋼柱上,則直接粘貼在H型支柱面上,粘貼注意事項與支柱號碼牌一致；如果使用在供電線格構鋼柱上，則先將反光貼膜粘貼在鋁板上,再用鐵線捆綁固定在鋼柱上。如圖6所示。

圖6 “高壓危險”標志牌(單位：mm)

2.7 “接觸網終點”、“安全作業區”標志牌

在電化股道的終點接觸網還需設置“接觸網終點”標志,該標志通常懸掛在接觸線上方；同時在動車所等維修作業區段還需懸掛“安全作業區”標志,其主要采用的是反光貼膜粘貼在鋁合金板上,因其基本處于低速區,所以固定形式基本與普速鐵路一致。如圖7所示。

圖7 接觸網終點、安全作業區標志牌(單位：mm)

3 性能評估與建議

武廣鐵路客運專線自2009年6月長沙以北開始靜態驗收和聯調聯試,截止目前即將全線開始試運營,接觸網標志牌未出現任何安全和質量問題,美觀性方面也得到相關業內專家的認可,在當前國內高速鐵路的建設大潮下,武廣鐵路客運專線的標志牌方案無疑為其他各線的設計提供了可借鑒的參考依據。

[1] 德國接觸網系列標準Re100、Re160、Re200、Re250、Re330[S].

[2] [德]Kieβling,Pusschmann,Schmieder.電氣化鐵道接觸網[M].中鐵電氣化局集團有限公司譯.北京：中國電力出版社,2003．

[3] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都：西南交通大學出版社,2003．

[4] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.武廣鐵路客運專線接觸網施工設計文件[R].武漢：2008．