既有車站接觸網特殊道岔定位立柱方案研究

王愛竟 盛亞鳴

摘 要：既有線電氣化鐵路部分框架橋因各種因素受限，不具備接觸網道岔定位硬橫跨的安裝條件。本文以某工程設計過程中遇到的實際情況為例，因地制宜提出一種新型組合硬橫跨方案。通過有限元模擬仿真計算進一步校核結構設計，保障其安全性與穩定性。新型組合硬橫跨已安裝投運，工作狀態穩定，可為類似工程提供參考借鑒。

關鍵詞：電氣化鐵路;接觸網;硬橫跨;道岔定位

0 引言

道岔是兩條或兩條以上軌道在平面上進行連接和交叉的設備，是鐵路運輸互聯互通必不可少的關鍵環節。當列車通過道岔時，受電弓從一組接觸懸掛過渡到另一組接觸懸掛，接觸網道岔定位設計是列車在道岔順利通行的重要保障。

道岔區接觸懸掛定位及安裝可采用單支柱、軟橫跨或者硬橫跨，尤其是站場內咽喉區跨越多股道時，一般采用軟橫跨或硬橫跨進行道岔定位。既有線電氣化鐵路接觸網設計及施工受工程現狀、施工條件、對既有線運營的影響等諸多因素的影響，因此既有線接觸網道岔定位需要考慮的因素較新建線路更為復雜，設計方案及施工組織實施的難度也更大。

1 工程概況

某既有內燃干線鐵路進行電氣化改造工程，在其中一個車站的小里程咽喉區有兩組12號道岔需要進行接觸網道岔定位。道岔編號分別為29號和33號，接觸網采用交叉線岔布置方式。但是，這兩組道岔正好位于既有市政交通涵上，該交通涵為兩孔框架橋，如圖1所示。常規的道岔定位方案為在該框架涵上垂直線路方向設一組橫跨，采用在涵洞頂板上后植化學錨栓方式安裝支柱，如圖2所示。

經現場踏勘及測量發現若采用常規方案存在以下問題：

（1）北側為人行蓋板涵混凝土厚度不足，無后植化學錨栓條件;

（2）立柱與橋涵上安裝的廣告牌有沖突但是協調廣告牌拆除困難;

（3）涵洞下方為市政道路，人員及車輛均需從此處通行，無橋下立柱條件。鑒于上述因素，常規硬橫跨方案無法實施，需因地制宜研究特殊安裝方案以實現接觸網道岔定位安裝。

2 特殊硬橫跨道岔定位方案

因硬橫跨支柱在道岔定位處的框架橋上無安裝條件，需考慮采用特殊方案對硬橫梁進行安裝支撐，經研究提出一種可行的新型組合硬橫跨結構。具體做法為順線路方向設置兩組支撐硬橫跨，將垂線路方向的硬橫梁搭接于順線路的兩組支撐橫梁上，順線路的支撐橫梁與垂直線路的橫梁通過法蘭進行連接，吊柱安裝于硬橫梁下進行接觸網道岔定位安裝，如圖3和圖4所示。

安裝兩組支撐橫梁的支柱需設置于框架橋范圍以外，經現場實測定位，確定順線路方向支撐橫梁跨度為40 m，垂直線路方向橫梁長度為30 m。考慮安裝空間受限及站場景觀方面的需求，組合硬橫跨采用鋼管結構。支撐橫梁采用倒三角截面，垂直線路橫梁采用正三角角截面便于與支撐橫梁連接及吊柱安裝。

3 仿真分析

采用以概率理論為基礎的極限狀態法，應用有限元分析手段，對組合硬橫跨結構進行設計計算。編制有限元分析程序，建立有限元仿真模型，對其進行靜力計算，求出最大工作載荷情況下的位移和應力，并根據結果進行分析。

3.1 建立有限元模型

組合硬橫跨結構材質選擇Q355B，鋼材彈性模量E=2.06e5 MPa，泊松比v=0.27，密度p=7.85 g/cm3。仿真軟件選用目前通用的有限元分析軟件ANSYS，采用BEAM188單元建立支柱和橫梁的有限元模型，吊柱通過施加荷載進行等效，對柱腳施加全約束。

組合硬橫跨結構承受的載荷包括：

（1）豎向荷載：橫梁、吊柱、吊柱連接底座、腕臂支持裝置、導線等重力荷載;

（2）水平荷載：分順線路風和垂線路風兩種工況考慮支柱、橫梁、導線、吊柱、腕臂支持裝置等的風荷載，導線之字力等。

3.2 仿真計算與分析

對于單組硬橫跨結構，主要控制荷載為風荷載，需要對垂直線路風和順線路方向風兩種工況分別進行校核。組合硬橫跨也進行了上述兩種工況的計算，但結果表明兩種工況下該結構的應力和變形均較為接近，控制荷載實際為豎向荷載。主要是因為垂直線路硬橫梁對順線路的硬橫跨的平面內及平面外均產生了明顯的約束效果。

順線路風工況下，硬橫跨應力云圖如圖5所示，位移云圖如圖6所示。其最大應力在吊柱安裝點附近為173 MPa，柱頂撓度為16 mm，支撐橫梁在未起拱時的最大撓度為205 mm。經計算分析，組合硬橫跨的強度及撓度變形滿足相關要求。

4 結語

既有線電氣化工程現場情況復雜多變，當常規設計方案難以滿足現場需要時，需有針對性的提出有效的解決措施。特殊硬橫跨組合結構已經安裝并投運，如圖7及圖8所示。項目開通運營以來硬橫跨工作狀態良好，很好解決了既有線框架橋無法安裝接觸網支柱進行道岔定位的現實困難。本文為既有線站場道岔定位提供了一種新的設計思路和方案，也可供有類似情況的工程參考借鑒。

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