焦柳鐵路低凈空隧道內接觸網剛性懸掛調整方法研究

郭 勝

0 引言

焦柳鐵路是連接河南省焦作市與廣西省柳州市的國家Ⅰ級客貨共線鐵路，線路呈南北走向，為“三橫五縱”干線鐵路網的“一縱”。焦柳鐵路由原焦枝鐵路與原枝柳鐵路兩段組成，原枝柳鐵路于1970年動工建設，1978年建成通車；1987年12月31日，原焦枝鐵路與枝柳鐵路合并為焦柳鐵路。

2018年，焦柳鐵路塘豹—柳州段實施電氣化改造工程，其中塘豹—富用段由于建造時受資金及技術的限制，75座單線隧道經斷面測量后除8座隧道滿足隧限-2A的凈空高度要求外，其余的67座隧道均不滿足該要求，隧道最小凈空高度6 152 mm。根據隧道斷面及凈空高度情況，焦柳鐵路塘豹—富用段有30座隧道（共計長度19.778 km）采用接觸網剛性懸掛安裝方式。

1 接觸網剛性懸掛動態檢測情況

焦柳鐵路塘豹—富用段于2020年9月20日完成接觸網送電及熱滑，9月21日正式開通前，按時速80 km分上、下行進行了接觸網動態檢測。動態檢測列車由機車+空隔離客車+供電檢測車（WX25T999456）+軌道檢測車+電務檢測車組成。在動態檢測過程中發現以下缺陷：

按照《普速鐵路接觸網運行維修規則》附件5普速鐵路接觸網動態檢測評價標準中接觸線平順性參數項目規定，本次動態檢測硬點數值按照大于40g作為缺陷進行統計，其中上行硬點42處，最大值為192g；下行硬點24處，最大值為191g。根據動態檢測評價標準及動態檢測數據波形圖，顯示硬點值超標，屬于一、二級缺陷。

2 硬點值超標原因分析

通過對檢測數據及接觸網平面布置圖對照分析，發現硬點峰值主要集中在膨脹關節附近，其余硬點主要集中在中間定位處，初步判定硬點由懸掛點及膨脹關節調整不到位引起。

2.1 剛性懸掛定位設計結構引起的調整不到位

焦柳鐵路塘豹—富用段隧道內剛性懸掛采用吊柱+懸臂、底座+懸臂（圖1）兩種安裝形式。

圖1 剛性懸掛安裝形式

兩種結構型式根據實測隧道凈空進行安裝，其中：隧道凈空高于6 100 mm時，采用吊柱安裝；隧道凈空低于6 100 mm時，采用底座安裝。

以上兩種結構均由隧道吊柱（底座）、旋轉可調底座、絕緣子、調整底座及可調彈性定位線夾構成。旋轉可調底座可保證裝置隨溫度變化偏移，調整底座可微調導線高度；彈性定位線夾保證剛性懸掛的彈性，避免在定位點產生硬點。該裝置使定位點處一般不會產生硬點。但從現場檢查情況看，定位點底座處因底座打眼偏斜造成底座安裝和調整及可調彈性定位線夾不完全到位，引起定位點處的導線高度變化，相鄰導線高差較大，出現硬點。

2.2 膨脹關節調整不到位

由于動態檢測硬點峰值主要集中在膨脹關節附近，采用DJJ-8接觸網激光測距儀檢測膨脹關節處及其附近的導高、平順性情況，得出以下結論：

（1）膨脹關節安裝精度低，由于膨脹關節為集中荷載，安裝完成后受自身重量影響會低于兩端定位點1～2 mm，從而形成“V”形結構，產生硬點，造成打弓。

（2）膨脹關節上、下行過渡段接觸線打磨標準不達標，且兩支接觸線未調整至與軌面平行，同時對線材打磨的坡口角度無法保證入口處過渡平緩，導致受電弓從一側通過時首先接觸低端接觸線，造成打弓。

2.3 中間接頭不到位

因受自身重力影響，跨中匯流排會出現一定的弛度。人工安裝匯流排中間接頭并緊固螺栓時，未使匯流排出現一定負弛度，使其出現向下折點，從而導致中間接頭高度低于兩端定位點高度0～3 mm，形成“V”形結構，造成打弓。

2.4 線路抬道引起接觸網參數變化

線路清篩是線路檢修的主要項目之一，檢修過程中的起道搗固、墊碴和墊板必然引起軌面高度的提升，且傳統的線路作業有“寧抬一尺，不落一寸”的習慣，從而使接觸線至軌面的距離（導高）不斷減小。根據工務抬道標準，年累計抬道量不得超過30 mm，軌道坡度不大于12‰。抬道過程中在軌道的幾何形位參數中還進行水平和高低調整，當調整誤差值超出范圍時（表1），會引起機車劇烈振動和沖擊。受電弓受其影響，造成抬升力瞬間變化，產生硬點。

表1 軌道水平高低允許偏差值 mm

2.5 線路不平順晃車引起硬點

當鐵路線路存在空吊情況時，線路基礎的承載均勻度會受到影響，使得列車經過該線路時，基礎的幾何尺寸出現較大變化，出現晃車情況（明暗空吊晃車）。陰雨天氣，線路出現翻漿冒泥等情況時，道床本身的結構會出現變化，其穩定性也會逐漸減小，列車經過時同樣會導致幾何尺寸變化較大，進而出現晃車。晃車導致受電弓出現上下左右位移，從而造成剛性懸掛接觸線弓網壓力急速變化，從而產生硬點。

3 剛性懸掛調整施工方法

從上述分析可知，焦柳鐵路接觸網剛性懸掛硬點超標的原因主要是由安裝調整不到位或線路問題引起。經研究，采取以下主要調整方法。

3.1 懸掛點調整

（1）吊柱調整。柱體應垂直于軌面，順線路方向不得出現角度偏差，垂線路方向角度偏差不得大于±5°。

（2）懸臂支撐裝置調整。可調底座底面須平行于軌面；調節底座底面與軌面之間的垂直高度。

（3）懸掛線夾調整。線夾安裝初期應放置在懸臂裝置調節底座的中間位置；懸掛線夾自身高度應調整至15 mm。

（4）懸臂裝置偏轉角調整。隨著環境溫度的變化，匯流排會出現熱脹冷縮，懸臂支撐裝置會順線路方向發生偏轉，應對其初始偏轉角進行預設調整。在平均溫度時，所有懸臂偏轉角為零；當環境溫度高于平均溫度時，懸臂應向錨段關節（膨脹關節）方向偏轉；當環境溫度低于平均溫度時，懸臂應向中心錨結方向偏轉。

（5）拉出值調整。剛柔過渡懸掛點及中心錨結懸掛點的拉出值為零；緊鄰膨脹關節兩端的4個懸掛點拉出值為零；其他懸掛點應按照線路設計調整至各自的偏移位置（允許誤差±5 mm）。

（6）接觸線高度調整。各懸掛點導線高度應符合線路設計要求，相鄰懸掛點相對高差一般不得超過所在跨跨距的0.5‰。

3.2 膨脹關節調整

（1）在布置吊柱時應確定膨脹關節懸掛點位置，要求膨脹關節懸掛點至吊柱中心間距為4 m，誤差不應大于±100 mm。

（2）采用DJJ-8接觸網激光測距儀對2根導線同時測定高度后根據高度偏差調整懸臂，使其達到水平。

（3）膨脹關節的零件上2根接觸線中心間距27 mm為定值，因此兩端相鄰定位點的拉出值應滿足與膨脹關節夾線槽接口段處于一條直線，即兩端懸掛點應確保膨脹關節中心點處于拉出值為零（或+13.5 mm）的位置，同時保證同一端緊鄰膨脹關節的2個懸掛點拉出值必須相同，避免因為接觸線和匯流排拉出值造成扭力，引起硬點。

（4）利用專用打磨套具將接觸線端頭底面進行打磨，打磨長度約100 mm，打磨深度6 mm，并對棱角進行倒角處理，使打磨斜面與導線底面呈圓弧過渡。

3.3 中間接頭調整

安裝緊固螺栓時，將接頭處托起，出現一定負弛度，保證匯流排在自由下垂時接縫小于0.5 mm，不出現向下折點。

3.4 導線工作面調整

利用DJJ-8接觸網激光測距儀檢測匯流排上平面與軌面是否平行，通過調整使導線工作面平行于兩軌面連線，避免導線發生偏磨。導線工作面角度偏差大于±3°時，可以通過先調整吊柱垂線路方向傾斜度再調整旋轉可調底座上調節底板實現，導線工作面角度偏差不大于±3°時，可直接通過調整旋轉可調底座上調節底板實現。

3.5 線路抬道引起接觸網參數變化的調整

對設計的平面、縱斷面、起落量、撥道量及相應建筑限界等設計資料進行全面復核，復核曲線及要素是否滿足設計要求，撥道、調整超高后是否滿足限界要求。完成復核后采用人工方式進行落道清篩施工，第一遍清篩落道采用小液壓搗固機調整軌道，同時在大機搗固前根據電力機車弓網關系，落道區段采用限速開通（45 km/h），當落道區段在采用小液壓搗固機整體施工完成再使用大機搗固到位后，方可取消45 km/h的限速。

3.6 線路晃車造成接觸網硬點的調整

由工務專業整治線路缺陷，接觸網專業應根據整治后的線路標高、限界狀況，重新調整接觸網參數。

4 結語

按照本文所述方案對隧道內剛性懸掛調整后，在后續接觸網動態檢測中，接觸網所有的硬點值均小于40g，滿足了規定要求。據了解，受電弓經過塘豹—富用區段已無劃痕產生，說明對剛性懸掛所采用的調整方式效果良好。

剛性懸掛弓網之間彈性量小，運行過程中弓網沖擊力更大，接觸網無法緩沖吸收弓網之間的沖擊振動力，容易對受電弓結構件產生破壞作用，因此接觸網剛性懸掛弓網匹配關系差是影響列車速度的主要原因，限制了其大量推廣使用。本文根據檢測結果，分析其缺陷產生原因，提出解決方法，為以后類似低凈空隧道接觸網工程積累經驗。