高速接觸網無交叉線岔布置的研究

李威龍

摘 要：線岔是接觸網的重要結構，線岔結構應能確保受電弓平穩、高速、安全通過。由于接觸網線岔結構與多組接觸懸掛、道岔型號和軌跡、受電弓型號和動態包絡線有關，是弓網事故的易發區。基于上述認識，本文總結了無交叉線岔布置的基本原則。根據弓網幾何關系，以接觸網無交分線岔為分析對象，確定了道岔區兩組接觸線所能布置的空間位置區域。根據弓網始觸區、接觸線無線夾區、跨距、拉出值、接觸線高度、接觸線坡度之間的相互關系，設計了無交叉線岔可能的布置方案，對可能的布置方案進行了優化完善和仿真驗證選出最優的方案。

關鍵詞：接觸網;無交叉線岔;平面布置

引言

隨著中國鐵路列車的運行速度不斷提高，對道岔上方線岔的布置也提出了更高的要求。線岔是設置在道岔上空的一種接觸網轉換設備，線岔的布置是接觸網平面布置的重要內容，也是接觸網運營管理的薄弱環節，合理的線岔布置能夠使列車的受電弓在過岔時安全平穩的從一支接觸線過渡到另外一支接觸線[1-2]。

無交叉線岔在中國的高速鐵路中有了廣泛的應用，但是關于無交叉線岔的布置，目前中國沒有統一的標準，僅有一些擬定好的設計方案在各大設計單位作為參考用，現有標準中，高速鐵路設計規范（TB 10621-2014）對于線岔的規定在11.5.6節第5條：正線道岔上方的接觸網布置宜采用無交叉定位方式，側線通過速度120km/h及以上的道岔區可采用帶輔助懸掛的無交叉關節定位方式;普速鐵路電力牽引供電設計規范（TB 10009-2016）對于無交叉線岔布置的規定在5.4.3節，內容與高速鐵路設計規范中的一樣。這些資料中關于線岔都沒有特別的規定，如何運營調整，現場施工人員比較困惑。

中國現有的無交叉線岔在實際使用中都能滿足它所在線路的速度要求和安全要求，但是由于不同線岔的設計思路不同，具體的工程條件不同，這些線岔的布置都存在差異，這些差異主要表現在[3]：道岔定位柱的位置不統一;側線接觸位于始觸區的抬高不統一;是否設置交叉吊弦不統一。

由于這些差異的存在，在后續的運營維護的過程中可以說沒有具體的標準給現場工作人員參考，給現場的維護調整工作帶來很大的困難。另一方面，這些不同的布置方案是否是最好的選擇，能否找到更優化的設計也是需要考慮的。基于上述的理由，對于無交叉線岔的布置方案的研究是很有必要的，能給人們提供一個可以參考的標準，為設計施工、運營維護工作都帶來便利。

1 無交叉線岔平面布置基本原則

在進行無交叉線岔的平面布置之前需要了解一些基本的設計原則，在遵守這些原則的情況下進行線岔的設計才能確保接觸網系統能夠安全穩定運行。

1.1嚴格遵守無線夾區的規定。距離受電弓中心線600mm到1050mm范圍內的區域，不能安裝任何接觸網零件，在實際工程中僅可以考慮安裝吊弦線夾[4-5]。

1.2在過渡區域應盡量滿足兩支接觸線位于受電弓中線的同一側，這樣受電弓與兩支接觸線同時接觸時不容易發生鉆弓等弓網事故，從而保障弓網系統的安全;如果條件不允許應使一支接觸線靠近受電弓中心線，減小受電弓傾斜量，避免弓網事故發生。

1.3在支持裝置處盡量使受電弓只與一支接觸線接觸。與同時接觸兩支接觸線的情況相比較，只與一支接觸線接觸弓網接觸力較小，可以有效減輕支持裝置的負擔，為列車高速通過道岔提供安全保證。

1.4選擇合適的跨距長度且最長不得超過65m。在選取跨距之前需要先確定最大許用跨距，最大許用跨距的確定需要綜合考慮許多因素，包括受電弓弓頭尺寸、滑板有效工作長度、接觸懸掛類型、承力索和接觸線張力等等。

1.5合理選取拉出值的大小。在平面布置中接觸線一般呈之字形布置，這樣可以使受電弓在通過時均勻的磨耗受電弓滑板和接觸線，增加它們的使用壽命，一般來說直線區段拉出值取200到300mm較為合適。

在道岔區域，由于存在正線到側線、側線到正線的過渡轉換，會有兩支接觸線參與供電，拉出值的選擇情況要更加復雜。如果正線通過完全不觸碰側線，側線接觸線為了不與正線通過受電弓接觸，拉出值一般取值大于半弓長度加上受電弓的最大偏移量以及兩線間距。

1.6接觸線高度變化合理，接觸線的坡度以及接觸線坡度的變化在不同的速度等級下大小不能超過TB 10009-2016中的規定大小。

1.7接觸線高度設置合理。正線接觸線高度在速度等級大于300km/h一般取標稱高度5300mm，由于在這個速度等級下要求的接觸線最大坡度以及接觸線最大坡度變化為0，因此正線高度維持一個定值不變。列車在道岔側線通過時速度相對較低接觸線高度可以在允許范圍內變化。

側線接觸線高度的設置關系著列車能否在道岔順利完成過渡。在正線通過時需要確保接觸線不與受電弓接觸或者只能從上方與受電弓接觸;正線進側線時，在進入過渡區域之前要求受電弓最大抬升也無法接觸側線接觸線，在進入過渡區域后側線接觸線高度逐漸下降，確保受電弓能接觸到側線接觸線，從而完成過渡，另外在始觸區范圍，即側線線路中心線與側線接觸線的距離為1050mm時，需要保證側線接觸線高度高于受電弓弓角最下端;側線進正線的過程與正線進入側線的過程相反[6]。

1.8校驗“之”字力，確保 “之”字力的大小在80到2500N的允許范圍之內。在完成平面布置之后需要進行相關的校驗，若不滿足要求需對設計進行調整優化，以確保列車能夠安全通過。

1.9校驗風偏，確保接觸線風偏最大不超過450mm。接觸線在風的吹動下會發生偏擺從而偏離起始位置，嚴重的情況下可能會脫離受電弓的工作范圍，引發脫弓等事故，因此需要對接觸線的橫向偏移量作出限制。

2 18號道岔上空接觸網平面布置分析

在確定最優布置方案之前需要先從弓網幾何關系的匹配出發尋找一些滿足無交叉線岔平面設計基本要求的方案[7-10]，這些布置方案有些可能能夠使列車安全通過但卻不方便運營維護工作的開展，還有些可能拉出值跨距等取值不太合理不能滿足之后的校驗條件，剩下的個別一個或者幾個方案可能就是我們尋找的最優方案，這需要更加具體更加嚴格的標準去選擇衡量這些方案。