180 min天窗一步到位更換接觸網承力索和接觸線施工工藝

盧炳楊，鄧懷宏

（中鐵電氣化局集團第一工程有限公司 第一項目管理（石家莊）分公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

在鐵路提速擴能的發展形勢下，除新建工程外，既有線提速改造已成為今后鐵路建設的重要內容。近年來，既有線改造正逐步展開，大力發展電氣化也是大勢所趨。我國早期建成的電氣化鐵路時速一般都不超過80 km，且設備已經老化不適應日益增長的運輸需要，為滿足客貨運輸要求，需要對既有鐵路進行改造。在電氣化鐵路改造施工中，接觸網換線是最關鍵的一道工序［1］。

京原鐵路貫穿北京市西部、河北省中部、山西省東北部地區，是“三西”煤碳外運通道的重要組成部分，是沿線地區實現對外聯系的重要途徑。因線路老化運能受限，目前已成為制約區域路網運能擴大的短板。因此，該改造項目的實施將使華北地區電氣化鐵路網絡更加完善，在完善鐵路網布局、均衡其他線路運能、改善總體運輸條件等方面都有非常重要的意義［2］。

1 電氣化鐵路接觸網換線工程概述

電氣化鐵路的主要牽引動力為電力機車，接觸網是架設在鐵路線路上方，用于向電力機車輸送電能的設備。主要由支柱與基礎、支撐和定位裝置、接觸懸掛及其他設備構成。支柱與基礎需要承受支撐和定位裝置、接觸懸掛的負荷。支撐和定位裝置主要包括腕臂、絕緣子、定位裝置以及軟硬橫跨等，其主要作用是支撐接觸懸掛并將接觸懸掛部分的受力傳遞給支柱與基礎。接觸懸掛負責將牽引變電所輸送來的電能輸送給電力機車，主要包括承力索、接觸線、吊弦和電連接等［3-4］。

我國普速鐵路運輸組織采用晝夜不間斷的運輸方式，因此鐵路線的改造施工只能在天窗時間內進行。天窗是指在列車運行圖中不鋪畫列車運行線時間段或通過抽減、調整列車運行線，而為營業線施工和維修作業留出的時間，可分為施工天窗和維修天窗［5］。天窗時間的確定，必須在確保完成運輸和施工任務的前提下，使改造施工占用的天窗時間最短，并盡可能將天窗安排在白天。在施工方面，還應考慮施工人員的勞動強度、施工機具的配置、施工方法、作業環境等，最終保證天窗時間內施工作業效率的最大化［6］。由于天窗時間一般較短導致不能長時間連續作業，天窗時間一結束就要使接觸網達到恢復行車的要求，同時接觸網施工還存在過程復雜、易受外部條件因素制約等不利因素，因此只有采取合理、周密的施工組織措施，才能保證安全、優質、高效地完成接觸網換線施工［7］。在天窗時間不斷減少的情況下，對接觸網的施工安全、質量和效率等方面都提出更高要求，因此對原有施工工藝、作業方法等有必要進行優化改進［8］。

2 施工準備

2.1 技術準備

（1）編制作業指導書，制定施工安全保證措施，提出應急預案。

（2）對施工人員進行技術交底，對施工人員和防護人員進行上崗前技術培訓，考核合格后上崗。

（3）申請天窗點，對架線施工提出施工計劃，利用180 min的停電天窗進行換線施工。換線原則：1個天窗點內，對1個新錨段承力索、接觸線和吊弦同步施工。

2.2 人員準備

（1）確定施工現場管理機構，配置足夠勞動力。

（2）劃分好作業小組，明確施工任務，做好施工準備，落實個人分工與合作的安排。

2.3 機具材料準備

（1）按作業方案準備施工材料及機具。

（2）準備搶險物資材料及機具并單獨存放。

3 工藝流程

工藝流程如下：

作業準備、驗電接地（5 min）→作業車放線、起錨（60 min）→落錨（20 min）→卡中錨、新承力索歸位、卡定位、安裝吊弦及電連接（40 min）→下舊線、收線（20 min）→懸掛調整、檢查克缺（10 min）→拆除地線、新網開通（5 min）→施工結束（備用20 min）。

4 操作方法

4.1 作業準備

（1）營業線施工計劃已審批下發。

（2）人員、機具到位，各種材料準備齊全，放線車放線架子加固牢靠。

（3）對放線方案進行全員培訓、交底完畢，提前3 d各小組負責人對供電段車間工區現場踏勘、人員分工。

（4）各隊的搶修工具和材料必須攜帶到施工現場，以確保應急時使用。

（5）各項準備工作完成后等待封鎖及停電命令，命令下達后進行驗電接地。

4.2 作業車放線

（1）線路封鎖后，將作業車（作業車+平板+作業車）發至換線錨段的起錨位置（一般情況下錨段關節的開口側起錨，交叉側落錨），將作業車分解，作業車+平板為放線車在起錨錨柱待命，另一作業車單機發向落錨支柱為落錨做準備工作。停電命令下達后，掛好地線方可作業，新承力索在作業車平臺上放線滾軸的線路側（方便向平腕臂上掛線），新接觸線在作業車平臺上放線滾軸的田野側（注意放線過程和掛線過程中新承導不得絞線），新承力索和新接觸線跨過放線平臺后在起錨錨柱的鋼軌上用2個緊線器臨時固定。作業平臺上最高處距離舊接觸線約300 mm，一是防止放線過程中作業平臺與接觸懸掛發生碰撞，二是方便懸掛新接觸線，作業車推著平板放線。

（2）新承力索用放線套子（雙股φ4.0鐵線制作）+放線滑輪，懸掛在腕臂頭上（注意曲內將放線滑輪懸掛在承力索座與管帽間，曲外將放線滑輪懸掛在承力索座與套管雙耳間，防止放線滑輪脫落后砸傷人），每組梯車要提前在腕臂上上人，等作業車到達懸掛點停穩后，作業車上人員將新承力索遞給腕臂上人員，腕臂上人員負責將新承力索放置放線滑輪中。為了提高放線速度，在直線區段，放線車只在正定位處停車將新承力索掛在平腕臂上，反定位處將新承力索臨時掛在定位管上，人工梯車在放線車到達下個懸掛點停穩后負責將新承力索掛在腕臂頭上。正定位管短方便懸掛，反定位管長需要掏線，可以節約放線的時間。在曲線區段則是間隔1個懸掛點停車1次，將新承力索臨時掛在定位管上，人工梯車負責將新承力索掛在腕臂頭上。新接觸線每跨用3個S鉤（φ16圓鋼制作長約200 mm）懸掛在舊接觸線上（注意S鉤的方向，掛舊接觸線S鉤開口在田野側，掛新接觸線S鉤開口在線路側，新承力索在放線過程中會起伏不定，S鉤如此懸掛，新承力索不會將S鉤掛掉造成新接觸線落地）。放線過程中，每組梯車可將定位點和跨中各用1根φ4.0鐵線將舊接觸線吊起比既有導高高200 mm，可方便之后新吊弦的安裝。

（3）拆除既有電連接和導線中錨，將既有吊弦導線線夾和定位線夾（要將定位器用鐵線掛在定位管上，不能影響放線車通過，更換新的定位線夾）打開為下舊線做準備。腕臂上人員負責更換承力索座，直線區段直接更換新的承力索座；曲線區段舊承力索座打離原位置，將新承力索座安裝在平腕臂舊承力索座原位置上，等新承力索落錨后將新承力索緩至新承力索座后將既有承力索座拆除。放線至中錨后，接觸線的線面由中錨向起落方向傳遞。

4.3 起錨

（1）放線過程中起錨人員用短鋼絲套子（約1.5 m）+3 t手扳葫蘆+長鋼絲套子（約3.0 m）+緊線器分別將舊承導捫成硬錨，手扳葫蘆的尾鏈盡量留長，方便松舊承導的張力。

（2）用2個1.5 t的手扳葫蘆將碼好的新墜砣串提至設計高度（查墜砣安裝曲線表）。拆除舊墜砣舊補償滑輪，安裝新補償滑輪（提前將a值調好）。

（3）關節開口側起錨需要將新承力索在另一個轉換柱穿線（注意從新接觸線的線路側穿線，不得絞線）后起錨，新接觸線直接起錨。

4.4 落錨

（1）放線過程中落錨人員用短鋼絲套子（約1.5 m）+3 t手扳葫蘆+長鋼絲套子（約3.0 m）+緊線器分別將舊承導捫成硬錨，手扳葫蘆的尾鏈盡量留長，方便松舊承導的張力。

（2）用2個1.5 t的手扳葫蘆將碼好的新墜砣串提至設計高度（查墜砣安裝曲線表）。拆除舊墜砣舊補償滑輪，安裝新補償滑輪（提前將a值調好）。用鋼絲套子將滑輪組與新補償連接準備好落錨。

（3）關節交叉側落錨，需要將轉換柱和落錨錨柱之間的工支吊弦打開，方便新接觸線落錨。放線車到達落錨錨柱后，先松既有承導張力，承力索可多松，防止張力過大將支柱拉斷。緊新承力索的同時將既有承力索張力卸載，張力達標后落錨；緊新接觸線的同時將既有接觸線張力卸載，張力達標后落錨。

4.5 卡中錨、新承力索歸位、卡定位、安裝吊弦及電連接

（1）作業車放線的同時，中錨處小組負責將既有承力索中錨更換為新承力索中錨。新承力索落錨完畢后，將承力索中錨卡好。

（2）新接觸線落錨后，將接觸線中錨卡好，拆除起落錨吊墜砣的手扳葫蘆，使墜砣受力。

（3）各小組進行新承力索歸位（緩承力索鞍子，腕臂順線路偏移值采取初次緩承力索鞍子的值，緩承力索鞍子時，考慮線索初伸長與線脹系數的綜合作用）和卡定位。

（4）安裝吊弦（按照設計導線高度提前預制好吊弦）及新電連接。

4.6 下舊線、收線

（1）舊承力索、接觸線統一在田野側下線。舊接觸線在新接觸線卡定位后自然落地，拆除舊承力索。

（2）各小組負責回收各管段內線材。斷舊線時，不得帶張力斷線，斷線前需人為控制好線頭，防止斷線頭傷人。

4.7 懸掛調整

（1）接觸懸掛調整主要為調整導高和補償墜砣a、b值，新墜砣a、b值取值采取初次承導架設下錨時的a、b值。

（2）當發現導線扭面時，用導線正面器進行扭面。超過90°時，則不能使用要予以更換。

4.8 檢查克缺

根據技術交底檢查克缺。由監理單位、供電段和施工單位共同對所施工接觸網進行檢查驗收，經過驗收后，確保施工質量符合開通條件，方可消令開通。開通后，在車站岔區、中錨、關節處留人觀察第1列電力機車受電弓取流情況。

4.9 拆除地線、新網開通

在接觸網承導線更換后，需要進行驗收，而驗收方式可以是靜態進行滑行試驗和送電開通前的絕緣測試，由專業測試人員進行試驗，分析得到各項數據，以檢測接觸網是否安全穩定、質量是否符合電氣化鐵路接觸網的要求、拉出值和導線高度是否符合標準、在其他方面是否存在安全隱患，才能決定是否可以進入運營使用階段［9］。

當檢查克缺完成后，確認新架設錨段及新舊接觸網錨段形成的臨時錨段關節具備行車條件時，可以拆除地線畢點消令開通，新網投入使用。

4.10 施工結束

（1）工班長主持召開收工會。

（2）作業組員就工作票執行過程的作業安全情況進行總結分析、對標，遇有問題堅持“四不放過”原則；統計任務完成情況，并做好記錄。

5 結論

經現場試驗，V停120 min天窗更換承力索或接觸線施工工藝見表1，改進的180 min天窗一步到位更換承力索和接觸線施工工藝見表2。

表1 V停120 min天窗更換承力索或接觸線施工工藝 min

表2 180 min天窗一步到位更換承力索和接觸線施工工藝min

改進后工藝比原工藝節省1個120 min天窗時間。改進工藝節省的天窗內施工時間，可用于施工其他工作內容，相當于節省了大量項目建設成本。該工法提高了工效，減少了對運營線封鎖施工時間的要求。改進工藝的快速實施，可為改造和大修類施工項目打下堅實基礎，并提供可靠的工期保證，推薦在類似工程中應用。