高速鐵路外軌超高對接觸網(wǎng)定位安裝的影響

■ 石瑞霞

高速鐵路外軌超高對接觸網(wǎng)定位安裝的影響

■ 石瑞霞

1 概述

高速鐵路（客運專線）曲線實設(shè)超高值既要滿足中、高速客車共線運行的要求，又要體現(xiàn)以高速客車為主的特點，還應(yīng)預(yù)留遠期單一高速客車運行的條件。350km/h高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350的腕臂安裝設(shè)計也需滿足不同的外軌超高設(shè)置。

在接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)中，空氣間隙是接觸網(wǎng)安全運行的重要保證之一。25kV系統(tǒng)中，德國鐵路的絕緣錨段關(guān)節(jié)處接觸線空氣間隙是450mm，法國鐵路是500mm。我國《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，絕緣錨段關(guān)節(jié)兩懸掛點空氣間隙正常值為450mm。根據(jù)實際經(jīng)驗，一般絕緣關(guān)節(jié)兩懸掛點的水平距離設(shè)計值保證500mm，困難時采用450mm。在隧道內(nèi)側(cè)面限界較小的困難情況下，特別是在大超高時，兩支接觸網(wǎng)的空氣絕緣間隙實際上小于450mm。曲線半徑越小，超高設(shè)置越大，兩支接觸網(wǎng)懸掛的空氣絕緣間隙就越小，對接觸網(wǎng)腕臂定位安裝的影響就越大。

2 影響接觸網(wǎng)空氣絕緣間隙的因素

設(shè)計輸入?yún)?shù)：五跨絕緣關(guān)節(jié)接觸懸掛點的水平空氣絕緣間隙為450mm；兩個中心工作支中的一支抬高150mm，另一支導(dǎo)高為5 300mm；定位器的安裝角度為9°。典型的線路情況為：直線、曲線半徑R=14 000m，10 000m，9 000m，7 000m，其超高設(shè)置值分別為0mm，90mm，125mm，140mm，175mm。

2.1 外軌超高設(shè)置值的影響

當(dāng)超高設(shè)置值分別為0mm，90mm，125mm，140mm，175mm時，受電弓中心線在導(dǎo)高為5 300mm處偏離線路中心線的距離分別為0mm，320mm，446mm，500mm，628mm。超高越大，受電弓偏離線路中心線的距離越大。在側(cè)面限界一定的情況下，支柱中心距懸掛定位點的安裝空間就越小，對接觸網(wǎng)定位安裝就越不利。尤其隧道內(nèi)側(cè)面限界較小時，曲線上絕緣關(guān)節(jié)中心柱的定位安裝就更加困難。

中心柱兩工作支懸掛點水平距離為4 5 0mm，一支抬高150mm，空氣絕緣間隙實際為474mm（見圖1）。但由于定位器外輪廓的影響，抬高工作支距另一工作支帶電體的空氣間隙對應(yīng)不同外軌超高分別為440mm（直線），433mm，431mm，430mm，428mm。

由此可見，定位器外形確定條件下，超高設(shè)置值越大，抬高工作支相對于另一工作支的帶電體空氣絕緣間隙越小。

圖1 外軌超高對中心柱空氣絕緣間隙的影響

2.2 外軌超高時的精確設(shè)計

由于接觸網(wǎng)必須適應(yīng)地形地貌和各種不同的現(xiàn)場條件，客運專線接觸網(wǎng)更需加強安裝的精確設(shè)計，對懸掛定位各點工作狀態(tài)和安全校驗進行設(shè)計，確定彼此系統(tǒng)配套的、結(jié)構(gòu)具有一定冗余特點的、實用的接觸網(wǎng)零部件。

接觸網(wǎng)腕臂定位安裝設(shè)計中，設(shè)計人員的工作經(jīng)驗、設(shè)計方法、收集的資料、使用的軟件等都起著至關(guān)重要的作用。以抬高工作支沿鉛垂方向而不是垂直于軌面方向（粗略設(shè)計）抬高150mm，超高為125mm為例，抬高支相對于另一工作支的距離就會減小（見圖2）。這種誤差僅存在于曲線，當(dāng)超高分別為90mm，125mm，175mm時，抬高工作支相對于另一工作支懸掛點的距離分別減小了7mm，10mm，13mm，而抬高工作支相對于另一工作支帶電體的距離分別減小了1mm，2mm，3mm。所以，曲線上要特別講究精確設(shè)計，嚴格控制設(shè)計誤差，確保設(shè)計的空氣間隙滿足要求。

圖2 粗略設(shè)計對兩接觸網(wǎng)懸掛空氣間隙的影響

2.3 曲內(nèi)兩工作支順線路方向的距離

隧道內(nèi)中心柱的雙腕臂順線路方向安裝的距離一般是2m，在超高情況下，對中心柱靠近轉(zhuǎn)換柱的一支，特別是在下錨閉口方向，兩工作支順線路方向的距離會引起其水平方向空氣絕緣間隙的減小。如圖3所示，支柱F處，抬高工作支距另一工作支的水平距離為422mm，支柱G處抬高工作支距另一工作支的水平距離為437mm，小于450mm，所以在設(shè)計說明中，有必要規(guī)定絕緣關(guān)節(jié)處拉出值的施工誤差范圍，并在配合施工時嚴格控制該施工誤差。

2.4 接觸網(wǎng)懸掛定位測量方法的影響

圖3 腕臂順線路方向的距離對兩接觸懸掛空氣絕緣間隙的影響

在隧道內(nèi)部接觸網(wǎng)定位安裝中，測量懸掛定位的方法主要有“平面投影法”和“角度調(diào)整法”。但這兩種測量方法都忽略了外軌超高，使接觸網(wǎng)懸掛點的測量不準(zhǔn)確。如果隧道內(nèi)接觸網(wǎng)基礎(chǔ)采用后置錨栓，在后置錨栓打孔灌注完成、腕臂定位安裝到位后再進行軌道超高調(diào)整，會直接影響接觸網(wǎng)定位安裝的精確度，偏差大時，可能需要二次安裝調(diào)整。

2.5 小結(jié)

在普速鐵路上，接觸網(wǎng)的腕臂定位安裝比較粗略，一般在確定了腕臂的安裝高度、定位方式及側(cè)面限界，進行腕臂預(yù)配后，腕臂定位安裝即在現(xiàn)場調(diào)整完成。

但在高速鐵路上，腕臂的精確安裝非常重要。首先要在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上進行安裝的精確設(shè)計，然后收集每個定位安裝工點的輸入數(shù)據(jù)，如跨距、腕臂安裝高度、側(cè)面限界、支柱斜率、拉出值、各種線材及零部件的單重等。根據(jù)這些參數(shù)進行精細的腕臂預(yù)配、吊弦計算、定位器角度計算等，由輸出結(jié)果指導(dǎo)腕臂定位安裝，幾乎不需要調(diào)整就能精確地將各個工點的腕臂定位安裝到位，避免架線后的反復(fù)調(diào)整，確保系統(tǒng)性能。

3 外軌超高時接觸網(wǎng)定位安裝的解決措施

一般情況下，絕緣關(guān)節(jié)兩工作支懸掛點的空氣絕緣間隙，設(shè)計值應(yīng)采用500mm。條件惡劣情況下，若采用450mm的空氣絕緣間隙，就要采取措施減小外軌超高對接觸網(wǎng)定位安裝的影響，為接觸網(wǎng)的安裝創(chuàng)造有利條件。主要措施有：

（1）養(yǎng)成良好的設(shè)計習(xí)慣，嚴格按照正確的作圖方法進行設(shè)計，努力做到精確設(shè)計。

（2）提高腕臂預(yù)配的精度，對影響安裝精度的各種因素做到心中有數(shù)，在施工中逐步積累經(jīng)驗，提出修正系數(shù)加以修正。定位點安裝預(yù)配及修正，實現(xiàn)懸掛點位置一次安裝到位，避免人為的盲目反復(fù)調(diào)整。

（3）嚴格控制施工測量工藝，提高曲線上接觸網(wǎng)懸掛定位點測量精度及安裝位置精度，特別是懸掛點兩側(cè)第一吊弦的位置精度。

（4）嚴格控制施工誤差，從施工人員、操作機械、材料、施工方法等方面進行控制，在施工中應(yīng)嚴格控制絕緣關(guān)節(jié)的靜態(tài)最小空氣間隙，力爭做到接觸網(wǎng)懸掛定位安裝一次到位，同時滿足空氣絕緣間隙和弓網(wǎng)動態(tài)受流的系統(tǒng)性能要求。

4 結(jié)論

外軌超高時，高速鐵路接觸網(wǎng)的定位安裝必須采用精確設(shè)計，并采用適合高速鐵路接觸網(wǎng)懸掛定位的精確安裝工藝，從而確保高速接觸網(wǎng)靜態(tài)、動態(tài)的系統(tǒng)性能要求。

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[3]劉彬. 武廣客運專線武漢試驗段無砟軌道曲線超高合理值的探討[J]. 鐵道建筑，2008（9）

[4]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設(shè)計處. 電氣化鐵道設(shè)計手冊·接觸網(wǎng)[M]. 北京：中國鐵道出版社，1983

[5]中鐵電氣化局集團有限公司. 電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2001

責(zé)任編輯王肖文

石瑞霞：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，工程師，湖北 武漢，430063