高速鐵路接觸網設計中存在的問題及對策思考

王成飛 魏博

(1.中國鐵路北京局集團有限公司 北京 100036;2.中國鐵路設計集團有限公司 天津 300308)

目前，我國已開通運營的眾多線路，也制定了完整的適用于不同速度等級線路的接觸網設計標準，但仍存在著一些設計細節不合理問題，需要從接觸網系統功能需求出發進行優化。

1 接觸網設計細節問題

1.1 正定位定位管支撐方式問題

接觸網腕臂正定位結構定位管支撐方式通常采用吊線形式，具體見圖1[1]。

圖1 腕臂正定位安裝形式

現場發現部分正定位定位管上翹，導致定位管吊線不受力情況發生，出現上述問題的腕臂結構主要有以下幾種情況。

1.1.1 直線區段

當定位支座距離定位管根部50 mm 時，腕臂正定位定位管開始上翹，出現偏斜。

1.1.2 曲線區段

當超高大于50 mm 時，曲線內側腕臂正定位定位管開始上翹，出現偏斜。

1.2 中心錨結輔助繩燒損問題

車站、線路所等位置普遍存在中心錨結輔助繩延長下錨的情況，延長下錨繩無論通過硬橫梁位置還是腕臂結構位置，通常采用懸吊滑輪進行固定[2]。

懸吊滑輪掛鉤螺栓時有燒損，引起中心錨結輔助繩及懸吊滑輪脫落，掉落的中心錨結輔助繩搭接腕臂結構及其他線索，引發弓網故障，具體見圖2[3]。

圖2 中心錨結輔助繩延長下錨現場安裝實例

1.3 隧道內腕臂吊柱支撐底座問題

隧道內接觸網腕臂吊柱通常采用圓管吊柱，兩個硬支撐進行固定，具體見圖3。

圖3 高速鐵路隧道內吊柱及支撐安裝方案

部分腕臂吊柱支撐底座處T 螺栓與支撐本體沖突，現場安裝困難，只能采取截斷T 螺栓等不合理措施，具體見圖4。

圖4 隧道內腕臂吊柱支撐底座現場安裝實例

1.4 存車場、動車所內股道之間設備柱與吸污車走形流線沖突問題

大型存車場、動車所內一般要求每股道單獨停電檢修，接觸網專業在有上述要求的每股道位置設置有分段絕緣器及電動隔離開關，設置于股道間[4]，具體見圖5。

圖5 動車存車場內股道間H型鋼柱安裝隔離開關

由于存車場、動車所內部分股道間（一般以7 m股道間距位置為主，不同項目略有不同）需要通行吸污車等設備車輛，導致無法安裝電動隔離開關及設備支柱，或者已組立支柱影響吸污車等設備車輛通行[5]。

1.5 鐵路樞紐內動車組連續自動過電分相失敗問題

高速鐵路大型樞紐內一般采用一個牽引變電所為整個樞紐車站提供動車組牽引電源，由于樞紐站需接入數條不同線路，同時考慮不同線路間的互聯互通，勢必需要在不同線路接入樞紐前及互聯互通的聯絡線、線路所位置設置關節式電分相。

動車組通過關節式電分相一般采用以下3 種方式：（1）手動過電分相方式；（2）基于地面磁鋼的車載自動過電分相方式；（3）基于CTCS-2/CTCS-3 模式的車載自動過電分相方式[6]。

當電分相之間距離過近時（間距3 km及以下），動車組利用基于地面磁鋼的車載自動過電分相方式，以超過140 km/h 的速度通過電分相時，存在無法連續自動通過兩個連續的電分相問題[7]。

2 改進建議

2.1 正定位定位管支撐方式問題

經分析，正定位定位管上翹，導致定位管吊線不受力主要有以下兩個方面的原因。

（1）側面限界小，選用正常定位器長度，導致定位支座距離定位環太近（小于50 mm時），定位管上翹，定位管吊線不起作用。（2）為了保證定位器的受力及角度，尤其在曲線地段，需要對拉出值進行調整，在定位器的受力及角度滿足規范的前提下，出現定位管上翹，定位管吊線不起作用。

綜合考慮土建槽道預埋施工誤差帶來的接觸網側面限界偏小、曲線內側腕臂結構調整困難等因素[8]，同時考慮需優先保證定位器的受力及角度，保證弓網的合理接觸[9]，建議將接觸網腕臂正定位腕臂結構中的定位管吊線調整為定位管硬支撐。

2.2 中心錨結輔助繩燒損問題

針對中心錨結輔助繩燒損問題，提出以下幾種改進方案。

（1）硬橫跨底部中心錨結輔助繩過渡安裝方案，具體見圖6。（2）當中心錨結輔助繩在腕臂結構處采用懸吊滑輪懸掛時，在中心錨結輔助繩與承力索間增設等電位用電連接，或對腕臂處懸吊滑輪懸掛的中心錨結繩進行掐絕緣處理，具體見圖7。

圖6 硬橫跨底部中心錨結輔助繩過渡安裝方案

圖7 腕臂結構位置中心錨結繩過渡安裝方案

2.3 隧道內腕臂吊柱支撐底座問題

針對隧道內腕臂吊柱硬支撐底座處T螺栓與支撐本體沖突問題，經分析，通常支撐底座開孔間距設計為160 mm，具體見圖8。

圖8 隧道內腕臂吊柱支撐底座開孔圖

現場實施過程中，受隧道凈空、槽道預埋施工誤差、腕臂底座調整等影響，造成T 螺栓與支撐本體沖突。

經現場實際測量，為了消除施工誤差帶來的影響，同時滿足腕臂吊柱硬支撐底座處T 螺栓安裝空間需求，建議將支撐底座開孔間距調整為200 mm，底座長度調整為280 mm。

2.4 存車場、動車所內股道間設備柱與吸污車走形流線沖突問題

設計階段，應充分理解存車場、動車所場段規模、股道間距、道路流線等設計意圖，與站場、動車、機務、給排水等專業做好接口配合工作，股道間接觸網設備柱的設置位置不僅要滿足股道單獨停電檢修的需求，同時還應與股道間的吸污車等設備車輛作業流線、動車組司機登車平臺、上水栓等設備設施統籌考慮，避免互相沖突。

2.5 鐵路樞紐內動車組連續自動過電分相失敗問題

通過調研動車組及地面磁鋼生產廠家，研究發現動車組在連續通過電分相時，車載自動過分相裝置要求動車組通過第一個電分相第3個地面磁鋼至動車組通過下一個電分相第1 個地面磁鋼位置時，車載自動過電分相裝置需要約50 s“冷卻時間”，冷卻時間內不能對地面磁鋼自動識別。因此，當動車組連續通過電分相時，如果兩個電分相間距離較近，且動車組通過速度過高時，將無法滿足上述“冷卻時間”，引起動車組無法自動通過第二個電分相的問題發生。

設計階段，應充分考慮大型樞紐供電方案，綜合考慮動車組車載自動過分相裝置“冷卻時間”，經過嚴密、充分的行車邏輯檢算，合理確定連續電分相的距離，避免上述問題發生。

3 結語

該文通過梳理總結高速鐵路接觸網工程實施過程中遇到的腕臂正定位腕臂定位管支撐方式、中心錨結輔助繩燒損、隧道內腕臂吊柱支撐底座、存車場、動車所內股道間設備柱與吸污車走形流線沖突、鐵路樞紐內動車組連續自動過電分相失敗等接觸網設計細節問題，提出了相應的對策，為其他類似工程提供一定的借鑒。