低凈空橋下接觸網特殊安裝結構的運行分析及優化措施

胡志洪 上海鐵路局供電處

1 低凈空上跨橋的歷史原因及橋下接觸網特殊設計的隱患

近幾年，國內普速鐵路實施了大規模電氣化改造，由于部分上跨橋建設時按照當時的技術標準修建，上跨橋梁底至鐵路軌頂面間的凈空高度（以下簡稱凈空距離）較低，不滿足現行鐵路《技規》中"附圖1建筑限界"的有關規定，特別在雙層集裝箱區段暴露出的問題更為突出。

低凈空上跨橋下接觸網往往采用特殊設計、實施特殊安裝結構，造成了接觸線高度降低、結構高度降低、接觸懸掛彈性不均勻并在運行中產生接觸線磨耗過于嚴重的問題，直接影響接觸網安全穩定運行。

2 低凈空橋下接觸網懸掛結構主要方式

我局管內低凈空上跨橋下接觸網通常采用特殊的懸掛結構方式，主要有如下方式：

（1）接觸網采用鏈型懸掛結構，但需降低接觸網結構高度，承力索與接觸線整體降低高度通過。

（2）接觸網保持鏈型懸掛結構,接觸線正常通過，承力索在低凈空上跨橋兩側卡絕緣后通過。為確保電氣主導電回路的安全性，在上跨橋下線路外側串接一根電氣連接線將卡絕緣的承力索連通。

（3）接觸網采用簡單懸掛方式（即僅接觸線通過），承力索在低凈空上跨橋兩側下錨或承力索降低高度并在定位點外側繞行穿過，接觸線帶電通過。有的上跨橋較寬且橋梁結構滿足化學錨栓植入條件時，可安裝彈性支撐來固定接觸線。有的為改善接觸網彈性，將橋兩側的定位點設成彈性簡單懸掛。

3 對低凈空上跨鋼梁橋下接觸網安裝結構的研究、分析

因低凈空橋下接觸網特殊設計的緣故，運行中要加強數據跟蹤分析與管理，發現隱患及時優化整改。為了進一步說明情況，本文對京滬線符離集至夾溝區間低凈空上跨鋼梁橋下接觸網安裝結構進行研究、分析。

3.1 現場接觸網安裝結構

符離集至夾溝區間上行28#－30#、下行27#－29#接觸網跨中有座上跨鐵路鋼梁橋，該上跨鋼梁橋寬度為8 m、最小凈空為6 850 mm。因該區間是京滬線的雙層集裝箱區段，在京滬線電氣化改造時，考慮到受電弓動態抬升、最大風速、工務作業適量抬道等因素，為確保接觸線與梁底的絕緣距離，接觸線高度降低至6 330 mm通過，設計采用了接觸網簡單懸掛通過的方式，上行026#－032#、下行025#－031#的連續三跨（含橋兩側定位點）接觸網采用彈性簡單懸掛。為保證導流通暢及承力索與梁底必要的安全距離，承力索降低高度并外繞穿過。具體安裝結構詳見圖1。

圖1 現場安裝結構圖

3.2 接觸網特殊設計的安全隱患分析

該安裝方式存在的安全隱患主要是：

（1）連續三跨接觸網采用彈性簡單懸掛，導致連續124 m的接觸懸掛未安裝吊弦，在該上跨橋下接觸線存在明顯的馳度，導致該處接觸線坡度變化率過大、彈性嚴重不均勻。

（2）接觸線與承力索易受風擺影響并造成線索上下舞動，左右擺幅的幅度大，結構不穩定，電力機車、動車組通過時易發生離線、燃弧等現象，弓網受流性能差。

（3）由于該上跨橋下接觸線馳度大、每日通過的電力機車列車頻次及列車通過的速度相對較高，橋下接觸線磨耗嚴重，在日常運行中存在較大的安全隱患。

3.3 運行問題的跟蹤分析

經分析鐵道部基礎設施檢測中心下發的綜合檢測車缺陷數據及日常靜態測量參數，發現該上跨鋼梁橋下接觸網長期存在“一跨內高差”、“硬點”等動態超標缺陷及接觸線磨耗不斷加劇的現象，尤其是定位點彈性吊索線夾處的接觸線磨損最大 。

為加強該處接觸網技術與檢測管理，從2006年7月至2012年年底，每季度安排一次接觸線磨耗測量工作，日常運行維護中采集的信息詳見圖2。我們對該處接觸網導線磨耗的數據作了跟蹤、分析，發現隨著運行時間的不斷增加，接觸線每年磨損率呈非線性劇烈上升。2012年底接觸線殘存直徑高度只有9.67 mm，經核算接觸線的磨耗截面積已達到25.61%，按照《鐵路電力牽引供電施工規范》規定應將該處磨耗嚴重的導線切除并重新接續。針對日益嚴重的運行狀況，若不及早改造、優化設備結構，容易引發斷線、塌網等設備故障、事故（見圖 2）。

圖2 接觸線直徑殘存高度數據的變化示意圖

3.4 優化改造方案的研究

為了盡快消除該橋下接觸網導線磨耗不斷加劇的安全隱患，方案一是對導線磨損嚴重的局部處所立即進行補強處理；方案二是要從源頭上徹底整治該處隱患，應對該種接觸網安裝結構進行優化改造，將目前的接觸網簡單懸掛方式改為簡單鏈型懸掛方式，通過安裝吊弦以減小接觸線馳度、改善定位點處與跨中接觸懸掛彈性。

考慮到本處上跨橋的凈空小且橋是鋼梁橋，在實施簡單鏈型懸掛改造時，應慎重考慮梁底與線索間電氣絕緣距離。本次改造中上梁底加裝絕緣鋼絞線，承力索與絕緣鋼絞線間加裝硅橡膠絕緣子實施電氣隔離。因絕緣鋼絞線的外表皮呈絕緣性，改善了梁底與接觸網間的絕緣配合關系；另外，絕緣鋼絞線的機械強度遠大于承力索；采用絕緣鋼絞線既保證了該上跨鋼梁橋梁底的電氣安全，并能最大程度上增加新增承力索與接觸線間的垂直距離以便合理布置吊弦。

3.5 優化改造方案的實施及效果

3.5.1 優化改造方案的實施

（1）根據鐵路《技規》要求，將接觸線高度控制在6 330 mm，考慮到上跨鋼梁橋最小低凈空距離為6 850 mm，接觸線至梁底的安全距離為520 mm，按照設計的最小吊弦長度300 mm來控制接觸線與絕緣鋼絞線間垂直距離，絕緣鋼絞線至梁底的安全距離為220 mm。改造后的示意圖詳見圖3。

圖3 安裝結構優化改造后的示意圖

（2）承力索在上跨鋼梁橋兩側卡絕緣子，在橋下兩絕緣子中間承力索更換為絕緣鋼絞線，絕緣鋼絞線長度在橋兩側各延伸出1.5 m。

（3）在兩絕緣子外側，承力索與接觸線間合理安裝吊弦。

（4）原繞行安裝在腕臂絕緣子側的承力索與新加裝的承力索通過中錨線夾實現串聯并作為電氣連接線使用。

3.5.2 實施優化改造方案后的效果

該處接觸網特殊安裝結構于2012年12月份實施改造完畢后，經過2013年1月至6月份的運行跟蹤分析，發現該處接觸網靜態與動態檢測數據未見超標現象，接觸線磨耗均勻，有效改善了接觸懸掛彈性，消除了安全隱患，提高了接觸網運行品質。

4 關于低凈空上跨橋下接觸網的思考與建議

（1）在電氣化改造或新線建設中，對低凈空上跨橋下接觸網的特殊設計要進行充分論證，為后續的設備運行創造條件。

①在電氣化改造前期，設計單位對沿線的低凈空上跨橋要做好全面調查，對不滿足電氣化運營要求的低凈空上跨橋要進行綜合分析，研究線路落道或抬橋的可行性，確保上跨橋凈空距離滿足電化工程要求。

②在低凈空上跨橋進行接觸網施工設計時，設計結構應盡量簡單、可靠，避開錨段關節、電分相、中錨、線岔等處所，接觸網盡可能采用簡單鏈型懸掛結構。

③低凈空上跨橋下接觸網采用特殊設計時，行車、橋梁專業與接觸網專業設計應互相配合、確認：一是接觸網降低結構高度后是否需要設置行車最高速度值，二是要對梁底的接地、絕緣處理及安裝結構進行確認，三是要對承力索絕緣貫通引起的主導電回路可靠性進行確認。

（2）在日常運行維護中要縮短巡檢周期。根據低凈空上跨橋下特殊的接觸網安裝結構及電力機車通過的對數、速度等，重點做好接觸網靜態測量、動態檢測和檢修工作。

①綜合利用靜態檢測裝置與動態檢測設備做好接觸網彈性、接觸線高度、磨耗測量與分析工作，對接觸線磨耗嚴重處所要及時實施局部補強處理并制定優化改造方案。

②加強接觸線高度、接觸網帶電體與上跨橋梁底間電氣絕緣距離的安全的監控。對于線路縱斷面參數變化較大的有碴軌道區段，工務與接觸網運營部門要定期聯合檢查，將低凈空上跨橋作為共同的監控地點，作業過程中雙方互通信息、相互配合，確保接觸線高度與梁底絕緣距離滿足安全規定。

5 結束語

隨著運行時間增長，低凈空上跨橋下接觸網可能會出現越來越多的類似問題，京滬線符離集至夾溝區間低凈空上跨鋼梁橋下接觸懸掛結構的優化改造方案具有一定的借鑒意義，同時也為低凈空上跨橋下接觸網安裝結構的運行分析及優化措施提供了一種新的思路。