城市軌道交通線路小半徑曲線對接觸網(wǎng)的影響

李 峰

（廣州市地下鐵道總公司運營總部，510710，廣州∥助理工程師）

在城市軌道交通建設(shè)中，由于受到多方面因素的制約，尤其是正線線網(wǎng)站點分布、車輛段占地使用面積等因素，使得軌道線路曲線半徑逐步減小。現(xiàn)階段，廣州地鐵4、5號線車輛段庫外軌道線路最小曲線半徑為65m。隨著軌道線路曲線半徑的逐步減小，對接觸網(wǎng)系統(tǒng)也產(chǎn)生了一些影響。

1 曲線半徑對車輛段接觸網(wǎng)的影響

1.1 小半徑曲線對支柱側(cè)面限界的影響

根據(jù)廣州地鐵5號線接觸網(wǎng)施工設(shè)計文件，在直線段，支柱的側(cè)面限界一般為2 300mm，具體根據(jù)限界要求進行計算而定；在曲線段，根據(jù)限界要求進行計算而定。而在實際施工過程中，由于是小半徑曲線，受線路條件所困，為增大支柱側(cè)面限界，需要采用Φ250mm支柱作為門形架中間支柱。通過實際測量發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域支柱側(cè)面限界最小為2 125 mm，經(jīng)過仔細(xì)校核，能夠滿足限界要求。

1.2 小半徑曲線支柱對接觸網(wǎng)懸掛的影響

列車在電力牽引時，其強大的動力所需要的電流必須通過動車頂部的受電弓從接觸網(wǎng)上受流，而受流的方式又是采取動車組的受電弓與接觸網(wǎng)的接觸線在滑動接觸中實現(xiàn)電流傳遞的，這樣導(dǎo)致接觸網(wǎng)的安裝質(zhì)量直接影響弓網(wǎng)關(guān)系。

以廣州地鐵5號線魚珠車輛段為例，按照設(shè)計要求，魚珠車輛段接觸線懸掛點處距軌面高度一般為4 800mm，檢查庫、靜調(diào)庫內(nèi)為5 040mm，誤差均為＋30mm，接觸線坡度變化應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范。受電弓工作寬度為800mm，最小落弓高度為3 575 mm，受電弓工作高度范圍為175～1 600mm。

根據(jù)5號線接觸網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，魚珠車輛段內(nèi)接觸網(wǎng)錨段長度一般不大于1 500m，當(dāng)一個錨段內(nèi)有較長的小半徑曲線時，錨段長度可適當(dāng)縮小；并且當(dāng)錨段長度小于750m時，一端設(shè)無補償下錨，另一端設(shè)補償下錨。在現(xiàn)階段，由于受到地形限制，車輛段小半徑曲線錨段長度較小，一般介于90～400 m之間，且各錨段跨距相對固定，即該錨段內(nèi)接觸懸掛定位點相對較少。而接觸網(wǎng)在檢查庫內(nèi)導(dǎo)高為5 040mm，在檢查庫外一般為4 800mm，檢查庫內(nèi)、外導(dǎo)高相差240mm。這樣就造成該錨段定位點處導(dǎo)高調(diào)整范圍相對有限，接觸網(wǎng)部分懸掛點導(dǎo)高超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值。

根據(jù)5號線接觸網(wǎng)最初的施工設(shè)計圖紙，在門形架軟橫跨簡單懸掛安裝中，定位索采用19股標(biāo)稱截面50mm2的青銅絞線，定位索起始安裝張力為2kN，定位器安裝應(yīng)該處于受拉狀態(tài)。在小半徑曲線位置，接觸懸掛定位點處CL3型定位器是通過定位索線夾安裝在定位索上的。而實際測量發(fā)現(xiàn)，在小半徑曲線處，如果采用此種接觸懸掛方式，接觸網(wǎng)導(dǎo)高普遍超出設(shè)計要求范圍（見圖1）。

圖1 最初的懸掛方案

由于曲線半徑太小，原來的接觸網(wǎng)懸掛方案雖然可以保證將接觸線高度調(diào)整至機車受電弓工作范圍，但卻超過了接觸線設(shè)計高度。這可能會導(dǎo)致接觸網(wǎng)和受電弓接觸壓力不夠，受電弓與接觸網(wǎng)接觸不良，在瞬間可能會發(fā)生弓網(wǎng)分離（“離線”狀態(tài)）。在離線過程中產(chǎn)生的電弧和火花既會直接燒傷或熔化受電弓的滑板和接觸線的表面，又會造成瞬時過電壓。其后果是使機車或列車的工作電流時斷時續(xù)、時大時小，使得整個列車的運行過程出現(xiàn)異常。為改善弓網(wǎng)關(guān)系，優(yōu)化弓網(wǎng)受流性能，以廣州地鐵5號線為例，針對曲線半徑為65m的該部分區(qū)段進行了接觸網(wǎng)安裝方式的變更，調(diào)整接觸網(wǎng)懸掛方案以降低接觸線高度。

經(jīng)過設(shè)計院、施工單位和廠家的共同探討，最后決定將魚珠車輛段小曲線半徑股道接觸網(wǎng)接觸懸掛定位形式改為調(diào)節(jié)立柱和軟定位器的方式（見圖2）。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，共修改門型架節(jié)點109處。具體安裝方案是把接觸懸掛點處定位索吊線（35mm2青銅絞線）改為T型調(diào)節(jié)立柱，軟定位器通過G48型定位環(huán)安裝固定在調(diào)節(jié)立柱上。這樣，軟定位器固定在調(diào)節(jié)立柱的位置可以調(diào)整至低于固定在定位索上位置，相應(yīng)定位點導(dǎo)高也可以調(diào)整至設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，合理地解決了小曲線半徑處接觸網(wǎng)導(dǎo)高普遍超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的問題。

2 小半徑曲線對正線接觸軌的影響

根據(jù)接觸軌設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)軌道線路曲線半徑小于300m時，錨段之間不設(shè)膨脹接頭，以斷軌來代替。而在斷軌處接觸軌端部均要設(shè)置端部彎頭。這樣勢必增加了端部彎頭的數(shù)量，影響到靴軌關(guān)系，可能對集電靴和端部彎頭都造成損害。

圖2 優(yōu)化的懸掛方案

以廣州地鐵5號線為例，按照5號線供電接觸軌驗收標(biāo)準(zhǔn)，要求膨脹錨栓鉆孔方向與走行軌的軌頂面連線垂直。在直線段和大曲線區(qū)段，道床平面和走行軌的軌頂面基本平行，在膨脹錨栓鉆孔過程中，基本就按照垂直于道床平面進行打孔（圖3）。具體步驟為：先用沖擊鉆頭鉆孔，再用后切底錨栓專用鉆頭擴孔，施工允許偏差為±5mm。如果在鉆孔過程中碰到道床內(nèi)鋼筋，則需要打水鉆，把鋼筋打通。在實際施工過程中，鉆孔碰到鋼筋的可能性非常大，大部分接觸軌定位都需要打水鉆，耗費時間比較長，施工難度較大。

圖3 正確的鉆孔和安裝

而在小半徑曲線處，接觸軌的施工安裝難度會進一步加大。以廣州地鐵5號線為例，由于線路情況的制約，正線線路最小曲線半徑僅為200m（動物園—楊箕上行），造成鋼軌外軌超高較多，鋼軌軌頂平面與道床平面存在傾斜角度。為保證集電靴和接觸軌的正常接觸，要求支架底座平面應(yīng)與走行軌軌平面平行。如果施工人員在鉆孔過程中，還是以垂直于道床平面打孔，在接觸軌底座安裝過程中，勢必造成與道床平面形成夾角（見圖4），影響接觸軌及絕緣支架的受力情況，危及接觸軌設(shè)備的正常運行。因此，在小半徑曲線處應(yīng)該嚴(yán)格控制膨脹錨栓鉆孔方向，保證其與走行軌的軌頂面連線垂直。這樣在道床上鉆孔的工藝要求就比較高，施工難度會進一步加大。

圖4 錯誤的鉆孔和安裝

綜上所述，軌道線路中的小半徑曲線會加大車輛段接觸網(wǎng)、正線接觸軌施工的難度，并直接影響弓網(wǎng)關(guān)系。隨著小半徑曲線在城市軌道交通線路中的廣泛應(yīng)用，相關(guān)部門需要高度關(guān)注，深入研究，不斷改進弓網(wǎng)關(guān)系的設(shè)計和施工工藝。

［1］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州市軌道交通五號線供電系統(tǒng)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［G］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2008.

［2］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州市軌道交通五號線首期工程（滘口至文沖段）施工設(shè)計：供電接觸網(wǎng)說明書［G］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2007.

［3］ 張余昌.電力牽引不可忽視：弓網(wǎng)關(guān)系［J］.鐵道知識：科技之窗，2008（1）：30.