寇龍濤

（中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津300308）

0 引言

在當(dāng)前的大中城市建設(shè)中，地鐵工程建設(shè)已經(jīng)成為熱點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，開(kāi)展地鐵工程施工作業(yè)時(shí)，各項(xiàng)施工技術(shù)的重要性是絕對(duì)不容忽視的。施工技術(shù)是影響地鐵工程整體質(zhì)量的最大因素，對(duì)于作為地鐵工程關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的地鐵剛性接觸網(wǎng)施工作業(yè)來(lái)說(shuō)，有必要深入分析和了解施工中所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，有效探索此技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用，以便確保施工質(zhì)量的可靠性，借此為地鐵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。

1 地鐵剛性接觸網(wǎng)概況

接觸網(wǎng)種類(lèi)繁多，種類(lèi)不同則意味著懸掛接觸網(wǎng)的性能側(cè)重點(diǎn)不一樣。通常情況下，電氣化鐵路多采用架空柔性接觸網(wǎng)懸掛方式，城市軌道交通在地下區(qū)段多采用架空剛性懸掛接觸網(wǎng)，而車(chē)場(chǎng)區(qū)域則采用架空柔性懸掛接觸網(wǎng)，列車(chē)通過(guò)受電弓與接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)相互接觸獲得供應(yīng)電流。在城市地鐵中，列車(chē)由車(chē)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入正線(xiàn)區(qū)段時(shí)，列車(chē)受電弓需由設(shè)置于該區(qū)域的柔性懸掛接觸網(wǎng)直接過(guò)渡進(jìn)入剛性懸掛接觸網(wǎng)獲取電流，二者之間的過(guò)渡帶接觸硬點(diǎn)的出現(xiàn)頻次是非常高的，所謂過(guò)渡帶就是指的實(shí)現(xiàn)剛性和柔性相互形式轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)設(shè)置，它的作用力體現(xiàn)在讓受電弓在剛性與柔性接觸網(wǎng)二者之間實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)換，在弓網(wǎng)關(guān)系增降過(guò)程中提供技術(shù)支持。這種設(shè)備所處的位置不具備很好的弓網(wǎng)動(dòng)力性能，需要切實(shí)提高剛性和柔性接觸網(wǎng)過(guò)渡帶的安裝質(zhì)量來(lái)改善弓網(wǎng)關(guān)系，剛?cè)徇^(guò)渡安裝完成后實(shí)際上意味著很難再對(duì)安裝完成的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，因?yàn)榇藭r(shí)各種設(shè)備都在產(chǎn)生相互影響，所以剛?cè)徇^(guò)渡的質(zhì)量對(duì)安全保證和技術(shù)運(yùn)用要求非常高[1]。

剛?cè)徇^(guò)渡段必須保證施工整體過(guò)程的安裝作業(yè)高質(zhì)量完成，檢測(cè)其具備穩(wěn)定可靠的安裝性能，受電弓在通過(guò)過(guò)渡帶時(shí)保證其轉(zhuǎn)換平滑，具備均勻傳遞作用力的能力，須確保兩條剛?cè)徇^(guò)渡切槽式懸掛接觸線(xiàn)高度相等，有交界的位置匯流排不得壓迫或高抬接觸線(xiàn)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案設(shè)置兩條懸掛點(diǎn)的安裝間距，須保證剛?cè)徇^(guò)渡下錨子絕緣邊緣和受電弓包絡(luò)線(xiàn)間距大于等于75mm，柔性下錨底座和支持懸掛這些接地構(gòu)件和剛性帶電懸掛構(gòu)件與受電弓的各自間距須分別保證大于等于150mm 和100mm，如此可確保導(dǎo)線(xiàn)之間無(wú)摩擦現(xiàn)象產(chǎn)生，兩個(gè)方向的受電弓都可確保過(guò)渡平滑，切槽式剛?cè)徇^(guò)渡元器件各定位點(diǎn)以滿(mǎn)足受電弓工作壓力條件為原則設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)高度，受電弓起終點(diǎn)位置必須得到提高，以3～5mm 為標(biāo)準(zhǔn)，安裝和懸掛點(diǎn)的位置在施工開(kāi)始之前就必須保證準(zhǔn)確無(wú)誤，施工過(guò)程就可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的絕緣距離，受電弓碳滑板也因此降低了外來(lái)沖擊磨損作用力的侵蝕，弓網(wǎng)關(guān)系處于良好狀態(tài)，確保供電過(guò)程安全[2]。

2 地鐵剛性接觸網(wǎng)工程關(guān)鍵技術(shù)

2.1 切槽式剛?cè)徇^(guò)渡測(cè)量和定位

剛?cè)徇^(guò)渡的作業(yè)重點(diǎn)是位置測(cè)量作業(yè)，這其中包括利用激光測(cè)量?jī)x實(shí)施的隧道懸掛點(diǎn)的縱向位置和組裝開(kāi)始之前的橫向位置的測(cè)量。工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求是唯一依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，要嚴(yán)格選用精度極高的定位測(cè)量?jī)x器，測(cè)量?jī)x器正式投入測(cè)量作業(yè)使用之前要進(jìn)行嚴(yán)格的性能測(cè)試，還要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)檢查隧道口橫截面里程、間隙、結(jié)構(gòu)和邊界，提前勘查其不得對(duì)剛?cè)徇^(guò)渡安裝造成絕緣距離不足的安裝限制，如果經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)確實(shí)存在類(lèi)似問(wèn)題，須立即聯(lián)系設(shè)計(jì)人員解決問(wèn)題，確認(rèn)無(wú)任何異常跡象后實(shí)施剛?cè)徇^(guò)渡懸掛點(diǎn)錨固和縱向支出定位測(cè)量，定位標(biāo)記以激光計(jì)于隧道頂設(shè)置。

2.2 切槽式剛?cè)徇^(guò)渡曲線(xiàn)段測(cè)量

一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用于軌道交通的剛?cè)徇^(guò)渡設(shè)置于直線(xiàn)段，如果施工現(xiàn)場(chǎng)條件確實(shí)無(wú)法滿(mǎn)足這一要求選擇退而求其次于曲線(xiàn)段設(shè)置，也須在測(cè)量作業(yè)時(shí)綜合考慮超大角度造成的影響，必須明確曲線(xiàn)段測(cè)量作業(yè)難度高于直線(xiàn)段，精確度要求也更高，要提前把潛在出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)偏差的因素做綜合分析，提前對(duì)此進(jìn)行明確標(biāo)記，對(duì)誤差因素進(jìn)行逐一排除[3]。

2.3 確定切槽式剛?cè)徇^(guò)渡錨固位置

確定切槽式剛?cè)徇^(guò)渡元件錨固的位置，其計(jì)算工作精確度極高，須由具備較高專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平且經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員來(lái)完成，計(jì)算結(jié)果要經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，確認(rèn)無(wú)誤，并保證其誤差范圍在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)，必須保證計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性和合理性，能在地面和地下明挖結(jié)構(gòu)中切實(shí)可行，接頭連接端須重點(diǎn)關(guān)注高程計(jì)算，下錨吊柱及下錨線(xiàn)索的位置計(jì)算也是需要重點(diǎn)關(guān)注的部分。

一旦確認(rèn)計(jì)算結(jié)果的精確度，所有數(shù)據(jù)立即用于工程施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，后續(xù)全流程施工作業(yè)必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行，不得擅自更改，一旦發(fā)現(xiàn)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有不合理之處須立即指出并糾正，要確保下錨點(diǎn)高度設(shè)置合理，必須保證懸掛吊柱底部高于列車(chē)限高，若懸掛點(diǎn)和接觸線(xiàn)下錨點(diǎn)位置產(chǎn)生沖突，解決辦法就是對(duì)剛性懸掛點(diǎn)跨距進(jìn)行調(diào)整。

2.4 切槽式剛?cè)徇^(guò)渡安裝過(guò)渡元件

剛?cè)徇^(guò)渡的過(guò)渡元件安裝分為剛性和柔性?xún)刹糠职惭b。安裝剛性過(guò)渡元件的起點(diǎn)設(shè)置必須嚴(yán)格以施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為遵循依據(jù)，匯流排定位點(diǎn)數(shù)需嚴(yán)格控制其跨距參數(shù)范圍，重點(diǎn)關(guān)注所有點(diǎn)位數(shù)據(jù)平衡值，保持點(diǎn)位坡度和導(dǎo)軌平面合理匹配，由剛性放線(xiàn)小車(chē)與輔助設(shè)備協(xié)助過(guò)渡元件向匯流排插入。柔性接觸線(xiàn)凹槽內(nèi)壁均勻涂抹導(dǎo)電脂，可增加接觸線(xiàn)和匯流排接觸面的導(dǎo)電性，須確保匯流排和柔性接觸線(xiàn)接觸面的光滑度并保證二者的有效連接，牢固固定匯流排終端固定螺栓，確保其連接緊密[4]。

3 施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工前準(zhǔn)備

施工作業(yè)開(kāi)始之前要嚴(yán)密檢測(cè)測(cè)量位置的數(shù)據(jù)精確度，對(duì)剛?cè)徇^(guò)渡施工方案的選用須綜合考慮并嚴(yán)格論證車(chē)行速度和軌道實(shí)際狀態(tài)，列舉多種施工方案以供選擇。鐵路或軌道交通直線(xiàn)段和大半徑曲線(xiàn)段以直通行施工過(guò)渡為最佳方案，切槽型剛?cè)徇^(guò)渡施工方案適用于小半徑曲線(xiàn)段，須注意施工方案和工藝技術(shù)的運(yùn)用以及作業(yè)流程，必須嚴(yán)格按照鐵路或軌道交通路線(xiàn)狀況而定。

3.2 施工操作注意事項(xiàng)

作業(yè)過(guò)程要對(duì)接觸網(wǎng)作業(yè)細(xì)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，切槽式匯流排位置安裝須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行，柔性懸掛吊弦的安裝須確保距離4m 以外，不得在剛?cè)徇^(guò)渡范圍內(nèi)設(shè)置其安裝位置，錨固元件和工作支的接觸點(diǎn)須位于匯流排端子中心延長(zhǎng)線(xiàn)，接地線(xiàn)和電氣連接須確保安全可靠，必須保持所有組件安裝位置的設(shè)置科學(xué)合理，誤差波動(dòng)范圍要在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)，不得因?yàn)榻z毫的疏忽大意而破壞安全結(jié)構(gòu)的可靠性。

3.3 施工完成注意事項(xiàng)

全部工程在作業(yè)結(jié)束到正式投入使用之前，要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)的性能檢測(cè)，利用激光測(cè)量?jī)x進(jìn)行其靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量，接頭以及剛性彎曲過(guò)渡點(diǎn)以受電弓冷滑實(shí)施檢測(cè)，確保無(wú)硬性點(diǎn)及切槽式剛?cè)徇^(guò)渡彈性，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在使用期間需要定期檢測(cè)，確保無(wú)異常跡象[5]。

4 地鐵剛性接觸網(wǎng)施工控制技術(shù)案例分析

北京市軌道交通新機(jī)場(chǎng)線(xiàn)為國(guó)內(nèi)第一條設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)時(shí)速160km/h 的地鐵線(xiàn)路，結(jié)合時(shí)速數(shù)據(jù)綜合分析其剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)選擇的技術(shù)應(yīng)用，確保整個(gè)系統(tǒng)施工方案的制定、關(guān)鍵工藝技術(shù)的選擇以及工程驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)內(nèi)創(chuàng)新成果新高度，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用城市軌道交通關(guān)鍵工藝技術(shù)和核心設(shè)施。

4.1 剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)方案

綜合分析設(shè)計(jì)時(shí)速為160km/h 的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)施工方案，對(duì)其施工工藝技術(shù)的選用和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確定，其中包括錨段長(zhǎng)度，拉出和跨距數(shù)據(jù)安裝懸掛作業(yè)形式以及設(shè)置匯流排走線(xiàn)等，剛?cè)徇^(guò)渡施工方案和機(jī)械分段是重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。

4.1.1 機(jī)械分段方案

高速受流方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是機(jī)械分段，由有限元分析軟件對(duì)錨段關(guān)節(jié)和膨脹接頭進(jìn)行仿真，模擬證實(shí)膨脹接頭被錨段關(guān)節(jié)取代是切實(shí)可行且非常安全可靠的，這一模擬實(shí)驗(yàn)也最終被決定為對(duì)剛性懸掛高速氣流系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械分段的實(shí)施方案，有效規(guī)避了當(dāng)膨脹接頭受到弓網(wǎng)沖擊以及電氣燒灼侵蝕和遭遇難以調(diào)整困境時(shí)的一系列難題，通過(guò)對(duì)錨段關(guān)節(jié)可行性方案的綜合研究結(jié)論，可以在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步研究，能有效制定空氣絕緣關(guān)節(jié)式電分相在交流供電系統(tǒng)的實(shí)施方案，對(duì)器件式電分相實(shí)施方案中拉弧以及硬點(diǎn)等技術(shù)難題做出了合理規(guī)避[6]。

4.1.2 剛?cè)徇^(guò)渡方案

機(jī)車(chē)受電弓運(yùn)用切槽貫通式剛?cè)徇^(guò)渡設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)雙向過(guò)渡的平滑性，優(yōu)化分析改進(jìn)高速受流剛?cè)徇^(guò)渡設(shè)計(jì)方案，由幾何參數(shù)以及平面設(shè)置等方法仿真模擬出高速受流各種技術(shù)參數(shù)的組合形式，優(yōu)選出并線(xiàn)彈性過(guò)渡的方式為柔性接觸區(qū)域的設(shè)計(jì)方案，使剛?cè)徇^(guò)渡區(qū)域得到了延長(zhǎng)，弓網(wǎng)高速過(guò)渡得以平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)。

4.2 接觸線(xiàn)平順度和高精度調(diào)控

對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)速為160km/h 的剛性接觸網(wǎng)安裝技術(shù)工藝的選用對(duì)弓網(wǎng)受流質(zhì)量有著直接影響，通過(guò)加大相關(guān)技術(shù)工藝的研發(fā)攻堅(jiān)力度，成功汲取上線(xiàn)安裝示范區(qū)段的作業(yè)試驗(yàn)，對(duì)施工工藝技術(shù)的選用和配套平臺(tái)的設(shè)置進(jìn)行深入探索改進(jìn)，促進(jìn)作業(yè)質(zhì)量穩(wěn)定性好、受控性強(qiáng)且效率極高的施工工藝技術(shù)的確定。

4.2.1 時(shí)速160km/h 剛性接觸網(wǎng)高精度無(wú)軌施工工藝

實(shí)際上，軌道交通接觸網(wǎng)安裝作業(yè)工期太緊是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，針對(duì)性提出設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h 的剛性接觸網(wǎng)無(wú)軌高精度作業(yè)工藝技術(shù)，它的高精度要求貫穿施工過(guò)程始終，分為無(wú)軌測(cè)量及安裝兩個(gè)階段。無(wú)軌高精度測(cè)量以全站儀固定測(cè)站測(cè)量為基礎(chǔ)，對(duì)水平腕臂實(shí)施偏移計(jì)算是一種算法方式的創(chuàng)新，計(jì)算內(nèi)容包括剛性懸掛點(diǎn)位高程和中心坐標(biāo)以及懸掛偏移量等方面的計(jì)算，通過(guò)CPⅢ控制點(diǎn)和極坐標(biāo)計(jì)算方式使測(cè)量放樣提高了精確度，對(duì)傳統(tǒng)方式測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度的弊端是一種突破。

軌道鋪設(shè)和接觸網(wǎng)施工可以交叉作業(yè)同步完成，讓剛性接觸網(wǎng)安裝作業(yè)實(shí)現(xiàn)高精度水平成為可能。軌道鋪設(shè)作業(yè)開(kāi)始之前，對(duì)懸掛點(diǎn)吊柱底板實(shí)施角度的精準(zhǔn)確定，吊柱計(jì)算須與凈空高度有機(jī)結(jié)合并提前算好，材料選購(gòu)和安裝作業(yè)也要提前完成，匯流排和腕臂的安裝通過(guò)剛性接觸網(wǎng)安裝作業(yè)無(wú)軌校核設(shè)備施工，并提前于軌道鋪設(shè)作業(yè)結(jié)束前完成匯流排的初步調(diào)整，讓軌通和電通得以實(shí)現(xiàn)同步，可大幅縮短安裝作業(yè)的工期。

4.2.2 新型作業(yè)車(chē)組匯流排安裝技術(shù)

地鐵匯流排安裝高空作業(yè)常規(guī)做法是人工和梯車(chē)共同實(shí)施，匯流排極易出現(xiàn)整體變形彎折且無(wú)法恢復(fù)原貌，即使固定完好仍有彎矩受力現(xiàn)象產(chǎn)生，使安裝作業(yè)在平直度方面產(chǎn)生很大誤差。新型匯流排作業(yè)車(chē)組的研制完成，其組成結(jié)構(gòu)包括作業(yè)新式車(chē)和匯流排升降槽，它能對(duì)長(zhǎng)達(dá)12m 的整根匯流排實(shí)施自動(dòng)化升降，讓匯流排毫發(fā)無(wú)傷，有效規(guī)避了安裝作業(yè)過(guò)程對(duì)匯流排的損害，安裝作業(yè)的精確度以及質(zhì)量和效率都得到大幅提高[7]。

4.2.3 時(shí)速160km/h 剛性接觸網(wǎng)小張力放線(xiàn)工藝

采用常規(guī)方法實(shí)施剛性接觸網(wǎng)無(wú)張力放線(xiàn)普遍存在扭面、硬點(diǎn)以及脫槽等問(wèn)題，如果在時(shí)速160km/h剛性接觸網(wǎng)放線(xiàn)作業(yè)時(shí)采取小張力工藝，同時(shí)剛性接觸線(xiàn)實(shí)施架設(shè)作業(yè)時(shí)加入校直設(shè)施，試驗(yàn)證實(shí)匯流排和接觸線(xiàn)放線(xiàn)最佳控制角度是10o時(shí)為最佳放線(xiàn)角度，放線(xiàn)小車(chē)擴(kuò)張輪控制在14mm，收縮輪控制在8mm 效果最好，1.5kN 恒定張力實(shí)施放線(xiàn)作業(yè)能有效規(guī)避接觸線(xiàn)放線(xiàn)作業(yè)的各種安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量控制難題，使得微觀層面的接觸線(xiàn)不平順嚴(yán)重影響高速受流這一難題迎刃而解，完全符合設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h 剛性接觸網(wǎng)要求弓網(wǎng)受流平順的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

地鐵工程施工質(zhì)量不僅關(guān)系到地鐵系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，而且與廣大民眾的出行安全息息相關(guān)，因此，應(yīng)將保證地鐵工程的安全可靠運(yùn)行作為地鐵工程建設(shè)的核心目標(biāo)。由于地鐵剛性接觸網(wǎng)施工質(zhì)量會(huì)對(duì)地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)造成重大影響，這就要求相關(guān)人員積極開(kāi)展地鐵剛性接觸網(wǎng)關(guān)鍵工程技術(shù)研究，以便為地鐵工程建設(shè)提供技術(shù)支撐。