低凈空橋下接觸網(wǎng)特殊安裝結(jié)構(gòu)的運(yùn)行分析及優(yōu)化措施

胡志洪 上海鐵路局供電處

1 低凈空上跨橋的歷史原因及橋下接觸網(wǎng)特殊設(shè)計(jì)的隱患

近幾年，國(guó)內(nèi)普速鐵路實(shí)施了大規(guī)模電氣化改造，由于部分上跨橋建設(shè)時(shí)按照當(dāng)時(shí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修建，上跨橋梁底至鐵路軌頂面間的凈空高度（以下簡(jiǎn)稱凈空距離）較低，不滿足現(xiàn)行鐵路《技規(guī)》中"附圖1建筑限界"的有關(guān)規(guī)定，特別在雙層集裝箱區(qū)段暴露出的問題更為突出。

低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)往往采用特殊設(shè)計(jì)、實(shí)施特殊安裝結(jié)構(gòu)，造成了接觸線高度降低、結(jié)構(gòu)高度降低、接觸懸掛彈性不均勻并在運(yùn)行中產(chǎn)生接觸線磨耗過于嚴(yán)重的問題，直接影響接觸網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 低凈空橋下接觸網(wǎng)懸掛結(jié)構(gòu)主要方式

我局管內(nèi)低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)通常采用特殊的懸掛結(jié)構(gòu)方式，主要有如下方式：

（1）接觸網(wǎng)采用鏈型懸掛結(jié)構(gòu)，但需降低接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度，承力索與接觸線整體降低高度通過。

（2）接觸網(wǎng)保持鏈型懸掛結(jié)構(gòu),接觸線正常通過，承力索在低凈空上跨橋兩側(cè)卡絕緣后通過。為確保電氣主導(dǎo)電回路的安全性，在上跨橋下線路外側(cè)串接一根電氣連接線將卡絕緣的承力索連通。

（3）接觸網(wǎng)采用簡(jiǎn)單懸掛方式（即僅接觸線通過），承力索在低凈空上跨橋兩側(cè)下錨或承力索降低高度并在定位點(diǎn)外側(cè)繞行穿過，接觸線帶電通過。有的上跨橋較寬且橋梁結(jié)構(gòu)滿足化學(xué)錨栓植入條件時(shí)，可安裝彈性支撐來固定接觸線。有的為改善接觸網(wǎng)彈性，將橋兩側(cè)的定位點(diǎn)設(shè)成彈性簡(jiǎn)單懸掛。

3 對(duì)低凈空上跨鋼梁橋下接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)的研究、分析

因低凈空橋下接觸網(wǎng)特殊設(shè)計(jì)的緣故，運(yùn)行中要加強(qiáng)數(shù)據(jù)跟蹤分析與管理，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)優(yōu)化整改。為了進(jìn)一步說明情況，本文對(duì)京滬線符離集至夾溝區(qū)間低凈空上跨鋼梁橋下接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究、分析。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)

符離集至夾溝區(qū)間上行28#－30#、下行27#－29#接觸網(wǎng)跨中有座上跨鐵路鋼梁橋，該上跨鋼梁橋?qū)挾葹? m、最小凈空為6 850 mm。因該區(qū)間是京滬線的雙層集裝箱區(qū)段，在京滬線電氣化改造時(shí)，考慮到受電弓動(dòng)態(tài)抬升、最大風(fēng)速、工務(wù)作業(yè)適量抬道等因素，為確保接觸線與梁底的絕緣距離，接觸線高度降低至6 330 mm通過，設(shè)計(jì)采用了接觸網(wǎng)簡(jiǎn)單懸掛通過的方式，上行026#－032#、下行025#－031#的連續(xù)三跨（含橋兩側(cè)定位點(diǎn)）接觸網(wǎng)采用彈性簡(jiǎn)單懸掛。為保證導(dǎo)流通暢及承力索與梁底必要的安全距離，承力索降低高度并外繞穿過。具體安裝結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)構(gòu)圖

3.2 接觸網(wǎng)特殊設(shè)計(jì)的安全隱患分析

該安裝方式存在的安全隱患主要是：

（1）連續(xù)三跨接觸網(wǎng)采用彈性簡(jiǎn)單懸掛，導(dǎo)致連續(xù)124 m的接觸懸掛未安裝吊弦，在該上跨橋下接觸線存在明顯的馳度，導(dǎo)致該處接觸線坡度變化率過大、彈性嚴(yán)重不均勻。

（2）接觸線與承力索易受風(fēng)擺影響并造成線索上下舞動(dòng)，左右擺幅的幅度大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，電力機(jī)車、動(dòng)車組通過時(shí)易發(fā)生離線、燃弧等現(xiàn)象，弓網(wǎng)受流性能差。

（3）由于該上跨橋下接觸線馳度大、每日通過的電力機(jī)車列車頻次及列車通過的速度相對(duì)較高，橋下接觸線磨耗嚴(yán)重，在日常運(yùn)行中存在較大的安全隱患。

3.3 運(yùn)行問題的跟蹤分析

經(jīng)分析鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)中心下發(fā)的綜合檢測(cè)車缺陷數(shù)據(jù)及日常靜態(tài)測(cè)量參數(shù)，發(fā)現(xiàn)該上跨鋼梁橋下接觸網(wǎng)長(zhǎng)期存在“一跨內(nèi)高差”、“硬點(diǎn)”等動(dòng)態(tài)超標(biāo)缺陷及接觸線磨耗不斷加劇的現(xiàn)象，尤其是定位點(diǎn)彈性吊索線夾處的接觸線磨損最大 。

為加強(qiáng)該處接觸網(wǎng)技術(shù)與檢測(cè)管理，從2006年7月至2012年年底，每季度安排一次接觸線磨耗測(cè)量工作，日常運(yùn)行維護(hù)中采集的信息詳見圖2。我們對(duì)該處接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗的數(shù)據(jù)作了跟蹤、分析，發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，接觸線每年磨損率呈非線性劇烈上升。2012年底接觸線殘存直徑高度只有9.67 mm，經(jīng)核算接觸線的磨耗截面積已達(dá)到25.61%，按照《鐵路電力牽引供電施工規(guī)范》規(guī)定應(yīng)將該處磨耗嚴(yán)重的導(dǎo)線切除并重新接續(xù)。針對(duì)日益嚴(yán)重的運(yùn)行狀況，若不及早改造、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，容易引發(fā)斷線、塌網(wǎng)等設(shè)備故障、事故（見圖 2）。

圖2 接觸線直徑殘存高度數(shù)據(jù)的變化示意圖

3.4 優(yōu)化改造方案的研究

為了盡快消除該橋下接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗不斷加劇的安全隱患，方案一是對(duì)導(dǎo)線磨損嚴(yán)重的局部處所立即進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理；方案二是要從源頭上徹底整治該處隱患，應(yīng)對(duì)該種接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，將目前的接觸網(wǎng)簡(jiǎn)單懸掛方式改為簡(jiǎn)單鏈型懸掛方式，通過安裝吊弦以減小接觸線馳度、改善定位點(diǎn)處與跨中接觸懸掛彈性。

考慮到本處上跨橋的凈空小且橋是鋼梁橋，在實(shí)施簡(jiǎn)單鏈型懸掛改造時(shí)，應(yīng)慎重考慮梁底與線索間電氣絕緣距離。本次改造中上梁底加裝絕緣鋼絞線，承力索與絕緣鋼絞線間加裝硅橡膠絕緣子實(shí)施電氣隔離。因絕緣鋼絞線的外表皮呈絕緣性，改善了梁底與接觸網(wǎng)間的絕緣配合關(guān)系；另外，絕緣鋼絞線的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)大于承力索；采用絕緣鋼絞線既保證了該上跨鋼梁橋梁底的電氣安全，并能最大程度上增加新增承力索與接觸線間的垂直距離以便合理布置吊弦。

3.5 優(yōu)化改造方案的實(shí)施及效果

3.5.1 優(yōu)化改造方案的實(shí)施

（1）根據(jù)鐵路《技規(guī)》要求，將接觸線高度控制在6 330 mm，考慮到上跨鋼梁橋最小低凈空距離為6 850 mm，接觸線至梁底的安全距離為520 mm，按照設(shè)計(jì)的最小吊弦長(zhǎng)度300 mm來控制接觸線與絕緣鋼絞線間垂直距離，絕緣鋼絞線至梁底的安全距離為220 mm。改造后的示意圖詳見圖3。

圖3 安裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造后的示意圖

（2）承力索在上跨鋼梁橋兩側(cè)卡絕緣子，在橋下兩絕緣子中間承力索更換為絕緣鋼絞線，絕緣鋼絞線長(zhǎng)度在橋兩側(cè)各延伸出1.5 m。

（3）在兩絕緣子外側(cè)，承力索與接觸線間合理安裝吊弦。

（4）原繞行安裝在腕臂絕緣子側(cè)的承力索與新加裝的承力索通過中錨線夾實(shí)現(xiàn)串聯(lián)并作為電氣連接線使用。

3.5.2 實(shí)施優(yōu)化改造方案后的效果

該處接觸網(wǎng)特殊安裝結(jié)構(gòu)于2012年12月份實(shí)施改造完畢后，經(jīng)過2013年1月至6月份的運(yùn)行跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)該處接觸網(wǎng)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)未見超標(biāo)現(xiàn)象，接觸線磨耗均勻，有效改善了接觸懸掛彈性，消除了安全隱患，提高了接觸網(wǎng)運(yùn)行品質(zhì)。

4 關(guān)于低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)的思考與建議

（1）在電氣化改造或新線建設(shè)中，對(duì)低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)的特殊設(shè)計(jì)要進(jìn)行充分論證，為后續(xù)的設(shè)備運(yùn)行創(chuàng)造條件。

①在電氣化改造前期，設(shè)計(jì)單位對(duì)沿線的低凈空上跨橋要做好全面調(diào)查，對(duì)不滿足電氣化運(yùn)營(yíng)要求的低凈空上跨橋要進(jìn)行綜合分析，研究線路落道或抬橋的可行性，確保上跨橋凈空距離滿足電化工程要求。

②在低凈空上跨橋進(jìn)行接觸網(wǎng)施工設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、可靠，避開錨段關(guān)節(jié)、電分相、中錨、線岔等處所，接觸網(wǎng)盡可能采用簡(jiǎn)單鏈型懸掛結(jié)構(gòu)。

③低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)采用特殊設(shè)計(jì)時(shí)，行車、橋梁專業(yè)與接觸網(wǎng)專業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)互相配合、確認(rèn)：一是接觸網(wǎng)降低結(jié)構(gòu)高度后是否需要設(shè)置行車最高速度值，二是要對(duì)梁底的接地、絕緣處理及安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn)，三是要對(duì)承力索絕緣貫通引起的主導(dǎo)電回路可靠性進(jìn)行確認(rèn)。

（2）在日常運(yùn)行維護(hù)中要縮短巡檢周期。根據(jù)低凈空上跨橋下特殊的接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)及電力機(jī)車通過的對(duì)數(shù)、速度等，重點(diǎn)做好接觸網(wǎng)靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)檢測(cè)和檢修工作。

①綜合利用靜態(tài)檢測(cè)裝置與動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備做好接觸網(wǎng)彈性、接觸線高度、磨耗測(cè)量與分析工作，對(duì)接觸線磨耗嚴(yán)重處所要及時(shí)實(shí)施局部補(bǔ)強(qiáng)處理并制定優(yōu)化改造方案。

②加強(qiáng)接觸線高度、接觸網(wǎng)帶電體與上跨橋梁底間電氣絕緣距離的安全的監(jiān)控。對(duì)于線路縱斷面參數(shù)變化較大的有碴軌道區(qū)段，工務(wù)與接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)部門要定期聯(lián)合檢查，將低凈空上跨橋作為共同的監(jiān)控地點(diǎn)，作業(yè)過程中雙方互通信息、相互配合，確保接觸線高度與梁底絕緣距離滿足安全規(guī)定。

5 結(jié)束語

隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)可能會(huì)出現(xiàn)越來越多的類似問題，京滬線符離集至夾溝區(qū)間低凈空上跨鋼梁橋下接觸懸掛結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造方案具有一定的借鑒意義，同時(shí)也為低凈空上跨橋下接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)的運(yùn)行分析及優(yōu)化措施提供了一種新的思路。