不停運條件下接觸網柔改剛設計方案研究

呂廣宇

摘 要：本文介紹了接觸網柔改剛工程的主要設計原則，提出剛性接觸網預架設平面布置方案、剛柔過渡方案及U型絕緣橫撐懸掛方案等創新改造方案。

關鍵詞：接觸網柔改剛 U型絕緣橫撐 剛性接觸網預架設

中圖分類號：U218 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我國90年代開始建設的地鐵線路已運行10多年，接近大修年限。這幾條線路是各城市主要的公共交通線路之一，如果停運大修將在社會上造成較大影響。因此，大修只能在晚上收車至第二天早上出車之間的時間進行，并且不能影響地鐵線路的正常運營。采用柔性網改造為柔性網是可以完成的，但在地下隧道區段由于空間較小、柔性接觸網的導線存在張力并且每日施工時間短，因此改造難度較大。將柔性接觸網改造為剛性接觸網，因剛性接觸網無張力、可分段施工并且對隧道凈空比柔性懸掛的要求低，是一種可行的接觸網改造方案。

1 主要設計原則

為保證接觸網的柔改剛改造不影響地鐵線路的正常運營，在改造設計時需遵循以下設計原則：

（1）改造方案的實施不得影響線路的日常運營。

（2）改造方案應保持與既有系統的兼容，并盡量利用既有設備設施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接觸網具備安全、可靠的性能，滿足列車最高行駛速度的要求。

2 改造方案設計

遵循以上設計原則，在接觸網柔性改剛性的改造時，需保證不影響既有線路的正常運營。因此，剛性懸掛的安裝及投入運行應考慮機車動態包絡線、隧道凈空及既有柔性接觸網占用隧道空間的影響。在設計中針對以上影響因素，采用一些創新設計方案，保證改造工程的順利實施，降低工程風險。接觸網柔改剛創新方案主要為以下幾種：

（1）采用剛性接觸網預安裝平面布置設計方案。

為保證機車正常運行，要求剛性懸掛接觸網在安裝時相關設備不能侵入機車限界，影響機車的正常運行。因此在施工中匯流排需抬高架設，待接觸線安裝完成后才可降低至工作高度，與既有接觸網實現過渡，而剛性懸掛預安裝時的平面布置將是影響過渡的關鍵因素。在剛性懸掛預安裝平面布置設計時，將匯流排布置在即有柔性接觸線相對于受電弓中心線的對側，使匯流排與即有接觸網承力索及接觸線在垂直方向不存在交叉，為降低匯流排準備條件。在既有接觸網導線呈之字形布置到線路中心線另一側時，可調整剛性懸掛的錨段長度，將錨段關結設置在改變點附近，組成錨段關結的兩錨段匯流排分別在既有柔性懸掛接觸線兩側，這樣就可以將匯流排換到線路中心線另一側布置。

（2）采用臨時剛柔過渡方案。

由于每天的施工時間只有3個小時，不可能將一個柔性接觸網錨段全部改造完成，柔性接觸網不可能在當天拆除，每一段剛性懸掛投入使用，必須與既有柔性懸掛之間形成“剛柔過渡”，以保證機車正常運行。

剛柔過渡形式一般分為切槽貫通式與關節式兩種，其中切槽貫通式需將柔性懸掛的接觸線嵌入切槽式匯流排后在隧道內進行下錨，施工復雜并且施工時間較長，既有柔性懸掛接觸線本身帶有張力也增加了施工難度，在一個工作時間內無法完成。關節式剛柔過渡只需調整好剛性懸掛與柔性懸掛的相對位置，形成關節即可投入運行，施工難度及施工時間都滿足改造工程的需要，因此，臨時剛柔過渡采用關結式剛柔過渡方案，可以有效的實現在既有柔性錨段內的臨時剛柔過渡。

（3）隧道內采用U型絕緣橫撐接觸網懸掛方式。

因不可停運，既有接觸網柔性懸掛不可提前拆除，使接觸網剛性懸掛的安裝不僅需要考慮隧道本身凈空的限制，而且需要考慮既有接觸網柔性懸掛所侵占的空間。如果剛性懸掛采用垂直懸吊方式，剛性懸掛的懸吊槽鋼與即有接觸網承力索或供電饋線距離過近，不滿足絕緣要求。如果采用絕緣橫撐懸掛形式，可以滿足絕緣要求，但懸掛絕緣橫撐的螺栓過長，侵入了機車受電弓的限界，影響機車的正常運營。因此，創新設計剛性接觸網懸掛方案，采用U型絕緣橫撐懸掛方式，該方案可有效解決上述問題，滿足改造工程需要。

（4）新型零部件研發。

根據U型絕緣橫撐懸掛方式的要求，關鍵零部件U型絕緣橫撐應該滿足安裝空間要求小；零件采用兩側絕緣，中部為帶電體；可以上下調節匯流排高度；安裝螺栓短；能夠承受剛性接觸網與既有接觸網導線同時懸掛等要求。針對以上要求進行創新設計，并利用ansys有限元分析軟件對新設計出的懸掛裝置進行驗算，最終確定合理設計方案。

（5）施工組織方案。

根據改造工程的特點，在施工時需按照分步施工的原則進行，將打孔、錨栓安裝、底座安裝分步進行完畢后，進行匯流排預架設即將匯流排在相對既有接觸線抬高約100 mm處安裝。待接觸線安裝到位后降低匯流排至工作高度使剛性懸掛投入運行，同時抬升既有接觸網的高度使既有柔性接觸網退出運行。在線路封閉時間內無法將剛性接觸網全部錨段下降至工作位置，則采用剛柔過渡方式臨時過渡。剛性懸掛全部投入運行后，拆除既有柔性接觸網。

3 工程應用實例

廣州地鐵一號線接觸網柔性改剛性工程是我國第一個進行接觸網柔性改為剛性的改造工程，并且是世界上第一個在不停運的前提下進行接觸網柔性改為剛性的改造項目。廣州廣州地鐵一號線改造首期TL44錨段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45錨段改造工程于2011年改造完成，一號線絕緣錨段應急改造工程于2012年改造完成，在改造期間及運行至今未發生一次弓網事故，驗證了改造設計方案的可行性及安全性，為國內今后地鐵進行不停運條件下的接觸網柔改剛工程提供了寶貴經驗。

4 結語

目前，國內多個城市的地鐵線路已運行多年，隨著地鐵運營時間的延長，對接觸網系統的大修已為期不遠。不停運條件下的接觸網改造是我們即將面臨的問題，通過本文希望能起到拋磚引玉的作為，與國內同行一起，為即將面臨的大量國內各地地鐵線路接觸網改造工程能夠更安全更可靠的實施共同努力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.GB 50157-2003地鐵設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 電化工程局電氣化設計處.電氣化鐵道設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1983.endprint

摘 要：本文介紹了接觸網柔改剛工程的主要設計原則，提出剛性接觸網預架設平面布置方案、剛柔過渡方案及U型絕緣橫撐懸掛方案等創新改造方案。

關鍵詞：接觸網柔改剛 U型絕緣橫撐 剛性接觸網預架設

中圖分類號：U218 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我國90年代開始建設的地鐵線路已運行10多年，接近大修年限。這幾條線路是各城市主要的公共交通線路之一，如果停運大修將在社會上造成較大影響。因此，大修只能在晚上收車至第二天早上出車之間的時間進行，并且不能影響地鐵線路的正常運營。采用柔性網改造為柔性網是可以完成的，但在地下隧道區段由于空間較小、柔性接觸網的導線存在張力并且每日施工時間短，因此改造難度較大。將柔性接觸網改造為剛性接觸網，因剛性接觸網無張力、可分段施工并且對隧道凈空比柔性懸掛的要求低，是一種可行的接觸網改造方案。

1 主要設計原則

為保證接觸網的柔改剛改造不影響地鐵線路的正常運營，在改造設計時需遵循以下設計原則：

（1）改造方案的實施不得影響線路的日常運營。

（2）改造方案應保持與既有系統的兼容，并盡量利用既有設備設施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接觸網具備安全、可靠的性能，滿足列車最高行駛速度的要求。

2 改造方案設計

遵循以上設計原則，在接觸網柔性改剛性的改造時，需保證不影響既有線路的正常運營。因此，剛性懸掛的安裝及投入運行應考慮機車動態包絡線、隧道凈空及既有柔性接觸網占用隧道空間的影響。在設計中針對以上影響因素，采用一些創新設計方案，保證改造工程的順利實施，降低工程風險。接觸網柔改剛創新方案主要為以下幾種：

（1）采用剛性接觸網預安裝平面布置設計方案。

為保證機車正常運行，要求剛性懸掛接觸網在安裝時相關設備不能侵入機車限界，影響機車的正常運行。因此在施工中匯流排需抬高架設，待接觸線安裝完成后才可降低至工作高度，與既有接觸網實現過渡，而剛性懸掛預安裝時的平面布置將是影響過渡的關鍵因素。在剛性懸掛預安裝平面布置設計時，將匯流排布置在即有柔性接觸線相對于受電弓中心線的對側，使匯流排與即有接觸網承力索及接觸線在垂直方向不存在交叉，為降低匯流排準備條件。在既有接觸網導線呈之字形布置到線路中心線另一側時，可調整剛性懸掛的錨段長度，將錨段關結設置在改變點附近，組成錨段關結的兩錨段匯流排分別在既有柔性懸掛接觸線兩側，這樣就可以將匯流排換到線路中心線另一側布置。

（2）采用臨時剛柔過渡方案。

由于每天的施工時間只有3個小時，不可能將一個柔性接觸網錨段全部改造完成，柔性接觸網不可能在當天拆除，每一段剛性懸掛投入使用，必須與既有柔性懸掛之間形成“剛柔過渡”，以保證機車正常運行。

剛柔過渡形式一般分為切槽貫通式與關節式兩種，其中切槽貫通式需將柔性懸掛的接觸線嵌入切槽式匯流排后在隧道內進行下錨，施工復雜并且施工時間較長，既有柔性懸掛接觸線本身帶有張力也增加了施工難度，在一個工作時間內無法完成。關節式剛柔過渡只需調整好剛性懸掛與柔性懸掛的相對位置，形成關節即可投入運行，施工難度及施工時間都滿足改造工程的需要，因此，臨時剛柔過渡采用關結式剛柔過渡方案，可以有效的實現在既有柔性錨段內的臨時剛柔過渡。

（3）隧道內采用U型絕緣橫撐接觸網懸掛方式。

因不可停運，既有接觸網柔性懸掛不可提前拆除，使接觸網剛性懸掛的安裝不僅需要考慮隧道本身凈空的限制，而且需要考慮既有接觸網柔性懸掛所侵占的空間。如果剛性懸掛采用垂直懸吊方式，剛性懸掛的懸吊槽鋼與即有接觸網承力索或供電饋線距離過近，不滿足絕緣要求。如果采用絕緣橫撐懸掛形式，可以滿足絕緣要求，但懸掛絕緣橫撐的螺栓過長，侵入了機車受電弓的限界，影響機車的正常運營。因此，創新設計剛性接觸網懸掛方案，采用U型絕緣橫撐懸掛方式，該方案可有效解決上述問題，滿足改造工程需要。

（4）新型零部件研發。

根據U型絕緣橫撐懸掛方式的要求，關鍵零部件U型絕緣橫撐應該滿足安裝空間要求小；零件采用兩側絕緣，中部為帶電體；可以上下調節匯流排高度；安裝螺栓短；能夠承受剛性接觸網與既有接觸網導線同時懸掛等要求。針對以上要求進行創新設計，并利用ansys有限元分析軟件對新設計出的懸掛裝置進行驗算，最終確定合理設計方案。

（5）施工組織方案。

根據改造工程的特點，在施工時需按照分步施工的原則進行，將打孔、錨栓安裝、底座安裝分步進行完畢后，進行匯流排預架設即將匯流排在相對既有接觸線抬高約100 mm處安裝。待接觸線安裝到位后降低匯流排至工作高度使剛性懸掛投入運行，同時抬升既有接觸網的高度使既有柔性接觸網退出運行。在線路封閉時間內無法將剛性接觸網全部錨段下降至工作位置，則采用剛柔過渡方式臨時過渡。剛性懸掛全部投入運行后，拆除既有柔性接觸網。

3 工程應用實例

廣州地鐵一號線接觸網柔性改剛性工程是我國第一個進行接觸網柔性改為剛性的改造工程，并且是世界上第一個在不停運的前提下進行接觸網柔性改為剛性的改造項目。廣州廣州地鐵一號線改造首期TL44錨段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45錨段改造工程于2011年改造完成，一號線絕緣錨段應急改造工程于2012年改造完成，在改造期間及運行至今未發生一次弓網事故，驗證了改造設計方案的可行性及安全性，為國內今后地鐵進行不停運條件下的接觸網柔改剛工程提供了寶貴經驗。

4 結語

目前，國內多個城市的地鐵線路已運行多年，隨著地鐵運營時間的延長，對接觸網系統的大修已為期不遠。不停運條件下的接觸網改造是我們即將面臨的問題，通過本文希望能起到拋磚引玉的作為，與國內同行一起，為即將面臨的大量國內各地地鐵線路接觸網改造工程能夠更安全更可靠的實施共同努力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.GB 50157-2003地鐵設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 電化工程局電氣化設計處.電氣化鐵道設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1983.endprint

摘 要：本文介紹了接觸網柔改剛工程的主要設計原則，提出剛性接觸網預架設平面布置方案、剛柔過渡方案及U型絕緣橫撐懸掛方案等創新改造方案。

關鍵詞：接觸網柔改剛 U型絕緣橫撐 剛性接觸網預架設

中圖分類號：U218 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我國90年代開始建設的地鐵線路已運行10多年，接近大修年限。這幾條線路是各城市主要的公共交通線路之一，如果停運大修將在社會上造成較大影響。因此，大修只能在晚上收車至第二天早上出車之間的時間進行，并且不能影響地鐵線路的正常運營。采用柔性網改造為柔性網是可以完成的，但在地下隧道區段由于空間較小、柔性接觸網的導線存在張力并且每日施工時間短，因此改造難度較大。將柔性接觸網改造為剛性接觸網，因剛性接觸網無張力、可分段施工并且對隧道凈空比柔性懸掛的要求低，是一種可行的接觸網改造方案。

1 主要設計原則

為保證接觸網的柔改剛改造不影響地鐵線路的正常運營，在改造設計時需遵循以下設計原則：

（1）改造方案的實施不得影響線路的日常運營。

（2）改造方案應保持與既有系統的兼容，并盡量利用既有設備設施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接觸網具備安全、可靠的性能，滿足列車最高行駛速度的要求。

2 改造方案設計

遵循以上設計原則，在接觸網柔性改剛性的改造時，需保證不影響既有線路的正常運營。因此，剛性懸掛的安裝及投入運行應考慮機車動態包絡線、隧道凈空及既有柔性接觸網占用隧道空間的影響。在設計中針對以上影響因素，采用一些創新設計方案，保證改造工程的順利實施，降低工程風險。接觸網柔改剛創新方案主要為以下幾種：

（1）采用剛性接觸網預安裝平面布置設計方案。

為保證機車正常運行，要求剛性懸掛接觸網在安裝時相關設備不能侵入機車限界，影響機車的正常運行。因此在施工中匯流排需抬高架設，待接觸線安裝完成后才可降低至工作高度，與既有接觸網實現過渡，而剛性懸掛預安裝時的平面布置將是影響過渡的關鍵因素。在剛性懸掛預安裝平面布置設計時，將匯流排布置在即有柔性接觸線相對于受電弓中心線的對側，使匯流排與即有接觸網承力索及接觸線在垂直方向不存在交叉，為降低匯流排準備條件。在既有接觸網導線呈之字形布置到線路中心線另一側時，可調整剛性懸掛的錨段長度，將錨段關結設置在改變點附近，組成錨段關結的兩錨段匯流排分別在既有柔性懸掛接觸線兩側，這樣就可以將匯流排換到線路中心線另一側布置。

（2）采用臨時剛柔過渡方案。

由于每天的施工時間只有3個小時，不可能將一個柔性接觸網錨段全部改造完成，柔性接觸網不可能在當天拆除，每一段剛性懸掛投入使用，必須與既有柔性懸掛之間形成“剛柔過渡”，以保證機車正常運行。

剛柔過渡形式一般分為切槽貫通式與關節式兩種，其中切槽貫通式需將柔性懸掛的接觸線嵌入切槽式匯流排后在隧道內進行下錨，施工復雜并且施工時間較長，既有柔性懸掛接觸線本身帶有張力也增加了施工難度，在一個工作時間內無法完成。關節式剛柔過渡只需調整好剛性懸掛與柔性懸掛的相對位置，形成關節即可投入運行，施工難度及施工時間都滿足改造工程的需要，因此，臨時剛柔過渡采用關結式剛柔過渡方案，可以有效的實現在既有柔性錨段內的臨時剛柔過渡。

（3）隧道內采用U型絕緣橫撐接觸網懸掛方式。

因不可停運，既有接觸網柔性懸掛不可提前拆除，使接觸網剛性懸掛的安裝不僅需要考慮隧道本身凈空的限制，而且需要考慮既有接觸網柔性懸掛所侵占的空間。如果剛性懸掛采用垂直懸吊方式，剛性懸掛的懸吊槽鋼與即有接觸網承力索或供電饋線距離過近，不滿足絕緣要求。如果采用絕緣橫撐懸掛形式，可以滿足絕緣要求，但懸掛絕緣橫撐的螺栓過長，侵入了機車受電弓的限界，影響機車的正常運營。因此，創新設計剛性接觸網懸掛方案，采用U型絕緣橫撐懸掛方式，該方案可有效解決上述問題，滿足改造工程需要。

（4）新型零部件研發。

根據U型絕緣橫撐懸掛方式的要求，關鍵零部件U型絕緣橫撐應該滿足安裝空間要求小；零件采用兩側絕緣，中部為帶電體；可以上下調節匯流排高度；安裝螺栓短；能夠承受剛性接觸網與既有接觸網導線同時懸掛等要求。針對以上要求進行創新設計，并利用ansys有限元分析軟件對新設計出的懸掛裝置進行驗算，最終確定合理設計方案。

（5）施工組織方案。

根據改造工程的特點，在施工時需按照分步施工的原則進行，將打孔、錨栓安裝、底座安裝分步進行完畢后，進行匯流排預架設即將匯流排在相對既有接觸線抬高約100 mm處安裝。待接觸線安裝到位后降低匯流排至工作高度使剛性懸掛投入運行，同時抬升既有接觸網的高度使既有柔性接觸網退出運行。在線路封閉時間內無法將剛性接觸網全部錨段下降至工作位置，則采用剛柔過渡方式臨時過渡。剛性懸掛全部投入運行后，拆除既有柔性接觸網。

3 工程應用實例

廣州地鐵一號線接觸網柔性改剛性工程是我國第一個進行接觸網柔性改為剛性的改造工程，并且是世界上第一個在不停運的前提下進行接觸網柔性改為剛性的改造項目。廣州廣州地鐵一號線改造首期TL44錨段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45錨段改造工程于2011年改造完成，一號線絕緣錨段應急改造工程于2012年改造完成，在改造期間及運行至今未發生一次弓網事故，驗證了改造設計方案的可行性及安全性，為國內今后地鐵進行不停運條件下的接觸網柔改剛工程提供了寶貴經驗。

4 結語

目前，國內多個城市的地鐵線路已運行多年，隨著地鐵運營時間的延長，對接觸網系統的大修已為期不遠。不停運條件下的接觸網改造是我們即將面臨的問題，通過本文希望能起到拋磚引玉的作為，與國內同行一起，為即將面臨的大量國內各地地鐵線路接觸網改造工程能夠更安全更可靠的實施共同努力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.GB 50157-2003地鐵設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 電化工程局電氣化設計處.電氣化鐵道設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1983.endprint