高速鐵路接觸網精確測量技術標準的研究

王哲浩

0 引言

高速鐵路運行速度高，要求軌道和接觸網必須具有精確的集合線性參數。高速鐵路電力牽引供電工程施工時，通常利用精密精測網資料（CPII、CPIII），采用全站儀、無接觸接觸網激光靜態測量儀等進行精確測量和計算，并將設計布點與實地測點相對應，進行三維標定。在系統調試過程中，根據CPIII 精測網數據和線路擬合參數判定軌道與接觸網耦合狀況，使其符合相關標準。因此，研究和建立一套接觸網精密工程測量標準體系是實現高速鐵路列車安全運行的關鍵技術之一。

國內既有鐵路接觸網工程測量技術標準只適用于普速鐵路工程建設，測量工作及其精度指標如何確定才能滿足高速鐵路建設要求，目前的測量技術如何實現這些要求，采取什么樣的測量方式實現等問題，必須通過研究及工程實踐加以解決。隨著在高速鐵路建設過程中對精密測量技術的認識不斷深入，結合高速鐵路建設特點和現代測繪技術的發展，精密測量網技術在國內高速鐵路建設中廣泛應用，并在京津線、武廣線、鄭西線、哈大線、合寧線、合武線、石太線等高速鐵路工程測量中得到實施，逐步形成了具有中國自主知識產權的高速鐵路工程測量技術體系。為實現高速鐵路接觸網的高精確度，必須將高速鐵路精密測量網技術引入到工程實踐當中。

1 接觸網精密測量指標的研究

研究及制定高速鐵路接觸網的精密測量指標是實現高速鐵路精密工程測量技術標準的核心，進而保證高速鐵路的安全平穩運行。與普通鐵路相比，高速鐵路工程測量系統性更強，精度要求更高。

結合國內高速鐵路工程建設實際，研究確定接觸網工程在設計、施工及驗收的相關精度指標，成為解決高速鐵路建設的關鍵問題之一。

接觸網精密測量主要包括3 個階段：勘察設計階段、施工階段和接觸網精調。其中接觸網施工階段需要對高速鐵路接觸網線索部分，基礎部分，支持結構等進行測量。最大程度地控制測量誤差以達到誤差最小，滿足高速鐵路運行需要。

2 接觸網線索參數標準

2.1 接觸線

接觸線是保證電氣化鐵路正常運營的關鍵器材，它通過與受電弓滑板之間的滑動摩擦將電能從牽引變電所傳輸給電力機車，接觸線的空間幾何尺寸直接影響高速動車組受流質量。

接觸線應使用接觸線專用檢測尺和塞尺對接觸線平直度進行檢測，最大間隙不大于0.1 mm/ m。在線路軌道調整完成后，接觸線懸掛點距軌面的高度允許偏差±30mm，偏差要求如下：

（1）定位點兩側第1 吊弦處接觸線高度應等高，相對該定位點的接觸線高度允許偏差為±10 mm，但不得出現“V”字形。

（2）接觸線工作支懸掛點高度變化時，時速250 km其坡度不大于1‰，坡度變化率不大于0.5%；時速300 km及以上坡度為0。

（3）兩相鄰懸掛點的高度差不得大于10 mm。

（4）兩相鄰定位點的高度差不得大于20 mm，且不能形成誤差峰值的倒“V”字形。

文獻[1]根據激光相位測距原理實現接觸線高度動態監測，激光測距的設計精度達0.3 mm，接觸線高度測量的精度為±5 mm。

2.2 承力索

承力索懸掛點距軌面的高度宜采用激光測量儀測量，精確到mm，允許偏差±100 mm。承力索吊弦線夾與接觸線吊弦線夾在垂直方向的相對允許偏差±20 mm，岔區及無交叉線岔區2 支承力索垂直間隙均不得小于60 mm。

非絕緣錨段關節2 承力索接觸線水平間距允許偏差±30 mm，承力索、接觸線的絕緣子應對齊，允許偏差為±50 mm，承力索、接觸線2 絕緣子中心應對齊，允許偏差為±30 mm。

2.3 整體吊弦和彈性吊索

在整體吊弦測量與計算時，承力索懸掛點的高度宜采用激光測量儀測量，精確到mm；支柱跨距宜采用激光測距儀測量，精確到cm。

吊弦安裝偏差要求如下：

（1）吊弦安裝位置的測量從懸掛點向跨中測量，其偏差在跨中調整，允許偏差±50 mm。

（2）吊弦在任何溫度下均垂直安裝，承力索吊弦線夾與接觸線吊弦線夾在垂直方向的相對允許偏差±20 mm。

彈性鏈形懸掛的彈性吊索安裝偏差要求如下：

（1）彈性吊索安裝時從懸掛點平分，彈性吊索的中心位置標記與腕臂管中心對齊，允許偏差20 mm。

（2）中心錨結方向的彈性吊索線夾外露，以線夾外沿為基準不大于30 mm；復核各吊弦點的安裝位置符合設計要求，偏差為±50 mm。

文獻[2]運用有限元軟件對接觸網系統靜態彈性進行仿真分析，為研究接觸網系統的彈性和制定高速鐵路彈性鏈形懸掛的安裝標準提供依據。

另外，簡單鏈形懸掛同一跨內相鄰吊弦處的接觸線高度差應符合設計預留弛度的要求，激光測量儀測量檢查允許偏差不得大于5 mm，彈性鏈形懸掛相鄰吊弦點處接觸線的高度差應不大于10 mm。

3 接觸網基礎工程

3.1 路基地段接觸網基礎

線路兩側和線路中間的基礎頂面高程應符合設計要求，使用水準儀測量檢查允許偏差±20 mm。

樁基深度允許偏差±100 mm，杯形基礎深度允許偏差±50 mm，使用鋼卷尺測量檢查。

支柱基礎、拉線基礎預埋螺栓與線路中心線的距離應符合設計要求，允許偏差為±50 mm。預留基礎螺栓順線路方向中心線應與線路中心線平行，垂直線路方向中心線應與線路中心線垂直，2 個方向的允許偏差均不大于1.5°。預埋鋼板應與基礎面齊平或略高，允許偏差0～5 mm。預埋鋼板中部預留孔中混凝土略高于預埋鋼板頂面，允許偏差0～5 mm。預埋鋼板應水平，允許偏差不大于5 mm。

3.2 橋隧部分接觸網基礎

文獻[3]具體闡述了接觸網橋隧構件基礎施工的特點及措施，但其技術要求不適用于現在高速鐵路的發展。由工程實踐總結出橋上H 形鋼柱基礎預埋鋼板應符合預埋鋼板與基礎面平齊或略高的要求，允許偏差+5/0 mm。預埋鋼板中部預留孔中混凝土略高于預埋鋼板頂面，允許偏差+5/0 mm。預埋鋼板應水平，高低偏差允許5 mm。

隧道內預埋滑槽質量采用游標卡尺、鋼卷尺測量。同組滑槽中心線與隧道中心線的垂直度、平行度偏差為槽道長度的±5‰。同組滑槽兩槽間距允許偏差±5 mm。同組滑槽順線路方向定位允許偏差±500 mm。滑槽的傾斜允許偏差不大于3 mm。滑槽埋入深度允許偏差0～5 mm。

3.3 接觸網支柱

為了實現支柱裝配安裝一次到位，文獻[4]對全補償鏈形懸掛接觸網支柱裝配的各部分結構進行了力學和數學分析，為建立和制定接觸網支柱安裝標準提供了借鑒。

其中環形等徑預應力混凝土支柱埋設深度施工允許偏差0～50 mm，同一組硬橫梁環形等徑預應力混凝土支柱應等高，允許偏差0～50 mm。

H形鋼柱端面應與線路平行，支柱扭面允許偏差±2°。硬橫跨2根支柱中心連線均應垂直于正線，偏差不應大于2°。同一組硬橫跨2根支柱間距應符合橫梁跨長，允許偏差0～20 mm。

3.4 支持結構

3.4.1 腕臂結構

腕臂按照計算結果進行預配，預配完畢后應采用力矩扳手、鋼卷尺復測預配的各項長度尺寸，測量檢查偏差不大于5 mm。腕臂安裝應符合腕臂安裝曲線，在平均溫度時應垂直于線路中心線。腕臂無彎曲，承力索懸掛點距軌面的高度符合設計要求，激光測量儀測量檢查允許偏差±100 mm。

3.4.2 硬橫梁結構

硬橫梁的質量經力矩扳手、鋼卷尺測量檢查，硬橫梁的安裝高度應符合設計要求，允許偏差為+100/0 mm。

4 接觸網精調

為實現高速鐵路接觸網的高精確度，必須加強施工測量工作，將接觸網精調工作與精測網有機結合，主要工作如下：

（1）施工時應充分利用精測網資料（CPⅡ、CPⅢ），采用全站儀、無接觸接觸網激光靜態測量儀（長度測量應使用鋼尺）等進行精確測量和計算，將設計布點與實地測點對應，并進行三維標定。

（2）根據CPⅡ精測網數據，測量核定高速鐵路接觸網車站、區間分段測量起點，樁基一次準確定位。

（3）根據CPⅡ精測網數據，測量核實隧道預留槽道、后植錨栓、下錨斷面位置，路基、橋梁接觸網支柱及拉線基礎位置符合設計要求。

（4）根據CPⅢ精測網數據，測量核定接觸網支柱垂直線路中心線偏差及上部孔位準確性、隧道內的吊柱及錨栓安裝偏差，對支柱、吊柱（含各種安裝底座）統一編號。

（5）根據CPⅢ精測網數據，測量計算吊弦長度。

（6）在聯調聯試過程中，根據CPⅢ精測網數據和線路擬合參數，進一步分析、判定軌道與接觸網耦合狀況并使其符合相關標準要求。

5 結束語

隨著國內高速鐵路的快速發展，為進一步確保高速鐵路列車安全運行，建立完善的高速鐵路接觸網精密測量技術越來重要。本文詳細論述國內高速鐵路接觸網線索部分，基礎部分的主要施工測量標準和施工檢測方法，以期對以后的高速鐵路接觸網工程的高精度、高平順性起到重要作用。

[1] 彭朝勇，王黎，高曉蓉，等.接觸網導線高度動態檢測系統[J].電氣化鐵道，2004（31）：91-97.

[2] 彈性鏈形懸掛接觸網彈性計算與測量[D].成都：西南交通大學，2010.

[3] 新線接觸網橋隧構件基礎施工的特點及措施[J].電氣化鐵道，1998（3）：28-33.

[4] 接觸網支柱裝配計算數學模型[J].鐵道工程學報，1999（1）：85-91.