全補償簡單直鏈型懸掛接觸網整體吊弦的精確安裝研究

鄧長安

(廣東珠三角城際軌道交通有限公司，廣州 510308)

1 概述

電氣化鐵路接觸網直接與電力機車受電弓相接觸，良好的“弓網”關系將提高受電弓的取流質量，是機車高速運行的重要保障。隨著我國接觸網設備制造技術水平的不斷提高，早期的環節吊弦由于易損害、導流性能不好等原因，正逐漸被采用壓接工藝制作，具有接續可靠，機械強度高，耐腐蝕性強，有良好的導電性能等優點的整體吊弦所取代。作為接觸網的一個重要組成部分，整體吊弦準確安裝到位，不但能提高接觸網整體性能和質量，改善“弓網”關系，而且還能減少重復調整工作量，提高工作效率，縮短施工占用線路的時間，增加鐵路運輸能力。現以全補償簡單直鏈型懸掛接觸網為例，結合現場實際情況，分析了如何消除和減小整體吊弦測量、計算、制作、安裝環節中的誤差，以提高最終的整體安裝精度，確保整體吊弦能一次性、精確的安裝到位。

2 計算數據測量

整體吊弦的計算數據包括現場測量數據和依據設計文件、相關技術資料而收集確定的數據。計算數據采集是否準確直接影響到整體吊弦計算精度，因此對采集的每一項數據都要保證誤差最小，精度最高。

2.1 測量要求

整體吊弦的計算數據采集前，鐵路線路不再進行起道和撥道，達到穩定條件，接觸網安裝的設備已調整到位，支柱不再下沉和傾斜，腕臂支持裝置垂直線路中心。

對于測量數據，應采用經檢驗合格的，測量精度高的專業儀器測量。如懸掛點處的軌距和曲線超高，應采用工務專用道尺測量;承力索距軌面的高度及到兩鋼軌內緣的距離應采用多功能激光接觸網檢測儀測量;跨距應采用全站儀測量;吊弦安裝位置距起始懸掛點的距離及吊弦間距測量應采用吊弦間距測量儀或鋼尺測量［1］;承力索及接觸線的張力應測量實際張力，采用下錨張力測量儀測量或采用電子稱分別測量墜陀、墜陀桿、補償繩等補償器件的重量后累加計算得到;集中荷載大小應采用電子稱測量計算得到。

對于需收集確定的數據，應根據設計文件、材料設備等的技術資料確定。如線路平面曲線半徑、豎曲線半徑的大小及方向應根據線路設計資料得到;承力索、接觸導線、整體吊弦的單位長度自重，接觸線的線密度等應根據生產廠家提供的線材技術參數確定或按照實際質量進行推算得到。

凡是距離大小方面的測量數據，應精確到mm;凡是質量大小方面的測量數據，應精確到g。

2.2 原始數據測量

如圖1所示，依次測量每個錨段內各支柱懸掛點處承力索距離2條鋼軌內沿的距離LA和LB，軌距L軌和曲線超高hw，并依次記錄下測量數據。

圖1 接觸網整體吊弦計算數據測量示意

2.3 原始數據處理

根據測量數據，按照下述公式，依次計算接觸網每個懸掛點的Hc、ac和h，并記錄備用。

(1)利用海倫公式，計算承力索對軌面的垂直距離Hc

式中 LA、LB——懸掛點處承力索中心分別距2根鋼軌內緣的距離，mm;

L軌——懸掛點處的軌距，mm。

式中 ac——承力索對線路中心的偏移距離，mm;

Hc——承力索對軌面的垂直距離，mm。

(3)計算懸掛點處接觸網的結構高度h。

式中 h——懸掛點的結構高度，mm;

H——接觸網的設計導高，mm。

3 整體吊弦長度計算

在現場施工時，由于接觸網并不是理想狀態下的等高懸掛狀態，實際上整體吊弦的長度除了受到各個懸掛點不等高的影響外，還與跨距大小、吊弦的安裝位置、集中荷載大小與位置、線路曲線以及錨段關節設置等多種因素有關。在計算整體吊弦長度時，應考慮上述各個因素的影響，對等高懸掛狀態下的整體吊弦計算公式加以修正，減小誤差，使整體吊弦的長度計算得更精確，更加符合接觸網的實際安裝情況，確保接觸導線與軌面的距離始終保持相等。

3.1 等高懸掛整體吊弦長度計算公式

當接觸網位于無豎曲線設置的直線區段上，且相鄰懸掛點等高時，整體吊弦長度為Dx

(2)計算承力索對線路中心的偏移距離ac。

式中 Dx——等高懸掛時吊弦長度計算值，mm;

h1——懸掛點1處結構高度，mm。

g——單位懸掛自重，kN/m;

g=gc+gj+gd。

其中，gc為承力索單位自重，kN/m;gj為接觸導線單位自重，kN/m;gd為吊弦分攤到單位水平距離上的自重，kN/m;

X——計算點距懸掛點的距離，m;

L——跨距，m;

Tc——平均溫度時承力索的張力大小，kN。等高懸掛整體吊弦的計算［2］如圖2所示。

圖2 等高懸掛整體吊弦長度計算示意

3.2 整體吊弦長度計算修正公式(圖3)

(1)如圖3所示，當相鄰懸掛點不等高懸掛時，整體吊弦長度應增加一個h＆值［3］。

圖3 不等高懸掛及有集中荷載整體吊弦長度計算示意

式中 h2——懸掛點2處結構高度，mm。

(2)如圖3所示，當有集中荷載時，整體吊弦長度應減去一個 hv值［4］。

此處所指的集中荷載，是指接觸懸掛中的絕緣分段、線岔、電連接等集中負荷。

當e≤X≤Y時，

式中 V——集中荷載，集中荷重應包括兩端的連接件，kN;

Y——集中荷載作用點距吊弦計算原點的距離，m。

(3)當線路有平面曲線時，因為外軌超高而引起的整體吊弦長度應增加一個hr值［5］。

當 Y＜X≤L-e時，

式中 Tj——平均溫度時接觸線的張力，kN;

hw——曲線處的外軌超高，mm;

R——線路平面曲線半徑，m。

(4)當線路有豎曲線時，整體吊弦長度應增加一個hr0值。

式中 R0——線路豎曲線半徑，“︶”為正(即圓心在上)，“︵”為負(即圓心在下)，m;

e——第一根吊弦距懸掛點的距離，m。

(5)如圖4所示，絕緣關節、非絕緣錨段關節轉換跨整體吊弦長度的修正計算［4］。

圖4 絕緣、非絕緣錨段關節轉換跨整體吊弦的計算示意

式中 fi——第i根吊弦處接觸線抬升值，mm;

F——控制點i處接觸線抬高值，mm;Lj——控制點J距懸掛點2的距離，m;Gj——接觸線的線密度，N/m。

3.3 整體吊弦長度計算公式

綜上所述，當考慮各種影響因素時，全補償簡單直鏈型懸掛整體吊弦的長度計算公式如下

式中 Cx——所求整體吊弦長度，mm。

利用式(11)進行接觸網整體吊弦的長度Cx的計算時，應根據現場的具體情況選用 hv、h＆、hr、hr0、fi等修正公式，如當接觸網位于直線豎曲線區段、不等高懸掛、有集中荷載、無圓曲線、無絕緣和非絕緣錨段關節時，其整體吊弦的計算公式為

4 整體吊弦預配

(1)整體吊弦下料、測量、制作應由專業預配小組負責，使用專用壓接鉗、力矩扳手等工具，采用成熟的工藝方法，在工廠內的預配平臺上制作。

(2)整體吊弦制作前應對吊弦線進行張力預拉。

(3)整體吊弦預制時，其長度要精確到mm，誤差不得超過±1.5 mm［6］。

(4)整體吊弦制作完成后，應按站場/區間、錨段號、支柱跨號及吊弦順序等做好標識［7］，沿計算方向依次對應安裝。

5 整體吊弦安裝

(1)對于新建接觸網，在整體吊弦安裝前，應對承力索和接觸導線進行超拉，以克服新線蠕變而引起吊弦偏離正常位置。

(2)整體吊弦安裝位置應從懸掛點沿導線向跨中測量得到，其偏差應在跨中調整，各吊弦安裝位置偏差不得超過±50 mm［1］。

(3)整體吊弦安裝應在平均氣溫下進行，順線路方向應垂直安裝［8］，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。

(4)整體吊弦應采用接觸網作業車或梯車進行安裝，安裝時采用力矩扳手安裝，安裝過程中不得踩踏接觸網線［1］，也不得給導線施加外力。

(5)全補償簡單直鏈型懸掛接觸網的承力索和接觸線布置在同一垂直面，否則應按照整體吊弦半斜鏈型、斜鏈型懸掛處理，對長度再進行修正計算。

6 結論

對于全補償簡單直鏈型懸掛接觸網，影響整體吊弦安裝精度的因素很多，只有結合現場實際情況，對這些因素進行全面、細致、深入地分析，并逐一加以克服，或盡量減小每個施工環節中產生的誤差，提高每個安裝環節的準確性，才能提高最終的整體安裝精度，確保整體吊弦一次性的、準確安裝到位，使之符合設計和驗收標準的相關規定。在焦柳洛張段電氣化改造工程、改建鐵路滬漢蓉通道增建第二線武襄段工程的建設中，按照上述方法計算和制作的整體吊弦，均能一次性安裝到位，經檢查合格率在98%以上。

提高整體吊弦的安裝精度，具有重大的意義。對于施工單位來講，整體吊弦一次性的、準確安裝到位，既減少了由于測量、計算等不準確而造成的吊弦材料浪費，又避免對接觸懸掛反復進行調整，提高了工作效率，因此能大大節約施工成本;對于鐵路運營單位，由于縮短了施工占用線路的時間，可以開行更多的列車，因此能提高鐵路的運輸能力，取得更大的經濟效益;此外，整體吊弦的一次性的精確安裝到位，還能提高接觸網的整體運行性能，保證“弓網”之間的良好關系，減少運行事故，提高列車運行速度。

［1］鐵道部經濟規劃研究院.TB10208—2008 客貨共線鐵路電力牽引供電工程施工技術指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［2］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，2003:20-22.

［3］徐金平.接觸網施工計算軟件編制及應用［D］.成都:西南交通大學電氣工程學院，2007:13.

［4］鐵道第四勘察設計院.改建鐵路滬漢蓉通道武漢至老河口增建二線工程施工圖［Z］.武漢:鐵道第四勘察設計院，2006.

［5］劉正大.簡單鏈型懸掛接觸網整體吊弦計算［J］.鐵道建設，2004(3):54-55.

［6］衛明博.高速電氣化鐵路接觸網施工技術研究-整體吊弦技術［J］.科技資訊，2009(36):22.

［7］周巍.高速鐵路接觸網整體吊弦施工技術探討［J］.電氣化鐵道，2006(5):37.

［8］中華人民共和國鐵道部.TB10421—2003 鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.