既有鐵路接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)式電分相改移方案探討

趙 勇

0 引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多地涉及到既有電氣化鐵路接觸網(wǎng)的改造，其中接觸網(wǎng)供電分相的改移是不可避免的改造項(xiàng)目之一。接觸網(wǎng)供電分相是鐵路牽引供電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其里程位置數(shù)據(jù)同時(shí)也是運(yùn)營(yíng)行車組織管理中的重要技術(shù)參數(shù)。由于關(guān)節(jié)式電分相具有彈性均勻，電氣、機(jī)械性能良好，弓網(wǎng)配合穩(wěn)定，能夠保證機(jī)車在高速通過(guò)的條件下順利完成電氣相位轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但關(guān)節(jié)式電分相由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置長(zhǎng)度大、跨相位停電影響范圍大等因素影響，是既有運(yùn)營(yíng)線路設(shè)備技術(shù)改造過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。探索在保證運(yùn)營(yíng)和施工安全的前提下最大限度減少對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)組織的影響，有效保障施工安全、質(zhì)量和資源投入的技術(shù)方案，是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)項(xiàng)目管理目標(biāo)的關(guān)鍵。本文以某工程關(guān)節(jié)式電分相改移為例，分析探討既有電氣化鐵路接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)式電分相的改移方案。

1 既有電分相技術(shù)狀態(tài)及改移實(shí)施技術(shù)條件分析

某干線既有接觸網(wǎng)電分相的平面技術(shù)狀態(tài)示意如圖1所示。電分相位于區(qū)間直線區(qū)段，列車最高通過(guò)速度120 km/h，行車組織密度大，無(wú)越區(qū)供電條件。由于新建上跨鐵路橋建設(shè)需要，要求利用維修天窗封閉點(diǎn)對(duì)既有接觸網(wǎng)電分相向左側(cè)改移120 m，即原分相向左側(cè)改移3跨（中性區(qū)錨段下錨位置由1139#支柱改移至1133#支柱）。

圖1 電分相平面示意圖

1.1 改造技術(shù)條件分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)定測(cè)，結(jié)合該項(xiàng)目情況，既有分相整體左移3跨即可滿足改造要求，涉及原供電線上網(wǎng)點(diǎn)延長(zhǎng)，左側(cè)既有接觸網(wǎng)錨段縮短，中性區(qū)錨段需重新架設(shè)，右側(cè)接觸網(wǎng)錨段需延長(zhǎng)下錨，待分相改移完成后根據(jù)項(xiàng)目總體要求實(shí)施換線（換線方案本文不再敘述），分相改移期間臨時(shí)采取接頭延長(zhǎng)過(guò)渡方案。

擬定新分相位置范圍內(nèi)的支柱跨距比較大，需要根據(jù)關(guān)節(jié)電分相設(shè)計(jì)要求調(diào)整跨距、更換相應(yīng)支柱和支柱裝配，供電線上網(wǎng)點(diǎn)需左移120 m，需增設(shè)供電線支柱延長(zhǎng)供電線及架空地線并新增設(shè)下錨拉線，既有分相隔離開關(guān)及供電線上網(wǎng)隔離開關(guān)改移，增設(shè)相應(yīng)接地極、故障指示器等設(shè)備。

由于電分相改移，引起既有供電線上網(wǎng)點(diǎn)、隔離開關(guān)、接地極、軌道磁枕及分相標(biāo)識(shí)牌同步改移，并根據(jù)路局批復(fù)的計(jì)劃和重要設(shè)備改移電報(bào)（LKJ數(shù)據(jù)），在新分相啟用時(shí)同步啟用。

為保持電分相正常功能，確保封閉點(diǎn)結(jié)束后線路正常運(yùn)營(yíng)，應(yīng)盡量縮短改造工期，降低對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響和減小施工安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，將原分相雙關(guān)節(jié)交叉對(duì)交叉的布置改為交叉對(duì)開口布置，以實(shí)現(xiàn)充分利用既有設(shè)備條件，減少拆除換裝和調(diào)整工作量，從而達(dá)到降低勞動(dòng)強(qiáng)度、優(yōu)化資源投入的目的。

1.2 施工條件分析

分相改造需跨供電區(qū)域停電，影響范圍大，涉及專業(yè)多，停電封閉作業(yè)時(shí)間有限，必須制定分階段實(shí)施方案，根據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)的停電封閉作業(yè)時(shí)間分步驟、分時(shí)段逐步完成，并適當(dāng)采取過(guò)渡措施以保證封閉點(diǎn)結(jié)束線路的正常運(yùn)營(yíng)。

分相改造涉及線路（磁枕改移）及變電專業(yè)的配合（隔離開關(guān)電源及信號(hào)線纜改移和試驗(yàn)），需在施工方案中就施工條件、技術(shù)和資源準(zhǔn)備、組織配合、實(shí)施步驟和難點(diǎn)以及站段的監(jiān)護(hù)配合等進(jìn)行充分考慮。

由于本案分相改造涉及接觸網(wǎng)上部及下部的全部施工作業(yè)內(nèi)容，必須充分利用封閉點(diǎn)外的臨近營(yíng)業(yè)線施工作業(yè)時(shí)間進(jìn)行充分準(zhǔn)備，發(fā)揮臨近施工作業(yè)時(shí)間相對(duì)寬松的優(yōu)勢(shì)提高施工效率，以減少停電封閉點(diǎn)內(nèi)的工作量，降低施工安全和質(zhì)量管控風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)各施工步驟的各個(gè)環(huán)節(jié)充分預(yù)想，制定預(yù)案。

2 改造技術(shù)難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

2.1 主要技術(shù)難點(diǎn)

（1）根據(jù)鐵路運(yùn)營(yíng)要求，改造過(guò)程必須保證既有電分相正常工作，因此在新分相啟用前每個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)結(jié)束后，必須保證既有分相的各部絕緣距離和參數(shù)狀態(tài)。但該項(xiàng)目新建分相與既有分相位置相互重疊，采用傳統(tǒng)的直接新建電分相中性段的方法必將伸入到既有分相范圍內(nèi)，穿越既有中性區(qū)和2個(gè)不同相位的接觸網(wǎng)錨段，且擬建中性區(qū)下錨與既有左側(cè)接觸網(wǎng)下錨位置重合，需增設(shè)過(guò)渡錨柱與下錨裝配。新線索的臨時(shí)懸掛直接影響既有分相的絕緣距離和各部正常工作技術(shù)指標(biāo)，且施工過(guò)渡期懸掛調(diào)整工作量大，施工結(jié)束之前恢復(fù)既有分相狀態(tài)工作量大，施工技術(shù)難度高，不可預(yù)見因素多，難以保證施工質(zhì)量和供電設(shè)備安全。

（2）如果在新設(shè)中性區(qū)設(shè)置完成后進(jìn)行改造左側(cè)接觸網(wǎng)縮短下錨、右側(cè)接觸網(wǎng)延長(zhǎng)下錨以及拆除既有中性區(qū)、整體分相調(diào)整以及新分相的啟用等工作，則上述工作必須在一個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)內(nèi)完成，否則將難以構(gòu)成供電系統(tǒng)的分相功能。這顯然相當(dāng)于在一個(gè)正常停電封閉時(shí)間內(nèi)完成大部分工作量，且作業(yè)面重疊，實(shí)施難度過(guò)大，難以保證施工安全和施工質(zhì)量。

2.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）充分利用既有分相的布局結(jié)構(gòu)，利用既有接觸網(wǎng)下錨裝配進(jìn)行不同錨段間的轉(zhuǎn)換，利用既有分相關(guān)節(jié)絕緣子串作為各錨段的轉(zhuǎn)換斷點(diǎn)，在保持既有分相結(jié)構(gòu)和功能的條件下對(duì)各接觸網(wǎng)錨段采取逐步分解組合的方式進(jìn)行。

（2）結(jié)合利用既有下錨點(diǎn)進(jìn)行各錨段的分解組合，充分利用既有分相各錨段承導(dǎo)懸掛，減少或避免不必要的過(guò)渡錨支和線索延長(zhǎng)，以保持改造期間既有分相結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)和功能，降低工作強(qiáng)度和供電設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確測(cè)量，精確計(jì)算，嚴(yán)把預(yù)制質(zhì)量關(guān)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝一次到位，減少改造過(guò)程中的分相細(xì)調(diào)工作量，以提高單個(gè)停電封閉作業(yè)時(shí)間的工效和施工質(zhì)量。

事實(shí)證明，以上措施的實(shí)施在保證改造期間既有分相電氣功能的同時(shí)達(dá)到了分解單個(gè)停電封閉點(diǎn)工作量、節(jié)約材料、減少資源投入、降低安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。

3 方案實(shí)施

首先完成現(xiàn)場(chǎng)定測(cè)和實(shí)施工作量統(tǒng)計(jì)，編制施工方案，報(bào)監(jiān)理單位批準(zhǔn)后報(bào)鐵路局相關(guān)管理部門批準(zhǔn)，并根據(jù)批復(fù)后的實(shí)施方案申報(bào)停電封閉作業(yè)計(jì)劃，同時(shí)進(jìn)行物資材料和生產(chǎn)資源的準(zhǔn)備。

根據(jù)本案條件和要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本案分相改移總體方案分5個(gè)階段進(jìn)行。

3.1 第1階段：根據(jù)擬定新分相的定測(cè)結(jié)果完成下部施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件更改及調(diào)整布置擬定新分相區(qū)域內(nèi)的支柱，并利用營(yíng)業(yè)線臨近施工作業(yè)點(diǎn)完成下部基坑及基礎(chǔ)施工后，利用停電封閉作業(yè)時(shí)間完成支柱組立。本案涉及的下部施工主要內(nèi)容包括：供電線上網(wǎng)點(diǎn)延伸引起的增設(shè)支柱、基礎(chǔ)、拉線；根據(jù)電分相平面布置圖要求調(diào)整、更換的支柱基坑的開挖和支柱組立；新設(shè)錨柱拉線基礎(chǔ)、接地極等。新增設(shè)備分布實(shí)施情況示意如圖2所示。

圖2 新增設(shè)備分布示意圖

3.2 第2階段：供電線改造及支柱裝配更換

利用臨近營(yíng)業(yè)線施工時(shí)間完成G1、G2間新設(shè)供電線架設(shè)及上網(wǎng)隔離開關(guān)安裝。利用單側(cè)供電臂停電時(shí)間以減小停電影響范圍，并爭(zhēng)取充足的作業(yè)時(shí)間，完成供電線上網(wǎng)點(diǎn)改造及新立支柱的支柱裝配和拉線安裝，同步倒裝懸掛及附加線至新腕臂；拆除部分既有腕臂、肩架、上網(wǎng)隔離開關(guān)等既有設(shè)備，臨時(shí)采用可調(diào)整體吊弦進(jìn)行相應(yīng)跨距內(nèi)的懸掛調(diào)整，以滿足行車要求，為實(shí)施分相改移創(chuàng)造條件。其實(shí)施內(nèi)容示意如圖3所示。

圖3 供電線改造及支柱裝配更換實(shí)施示意圖

3.3 第3階段：架設(shè)新分相中性區(qū)錨段承力索

雙側(cè)供電臂停電線路封鎖，利用既有左側(cè)接觸網(wǎng)錨段下錨點(diǎn)1133#—1131#支柱絕緣處的非工作支，自1131#關(guān)節(jié)絕緣終端處使用中心錨結(jié)線夾作為過(guò)渡固定平行展放新分相中性段至X1121#支柱落錨，新設(shè)錨段保持一半張力，新轉(zhuǎn)換柱1123#處增設(shè)等電位電連接，保持既有分相各位置絕緣距離及工作參數(shù)，如圖4所示，以保證封閉點(diǎn)結(jié)束正常運(yùn)營(yíng)。

圖4 架設(shè)新分相中性區(qū)錨段承力索示意圖

3.4 第4階段：架設(shè)新分相中性錨段接觸線

雙側(cè)供電臂停電線路封鎖，既有左側(cè)接觸網(wǎng)錨段自1131#轉(zhuǎn)換柱既有關(guān)節(jié)絕緣處分開落錨至1127#支柱；同時(shí)新架中性錨段接觸線連接既有1131#支柱關(guān)節(jié)絕緣處，調(diào)整新架設(shè)中性區(qū)錨段張力為設(shè)計(jì)張力，新架設(shè)錨段與左側(cè)既有錨段形成連續(xù)非絕緣關(guān)節(jié)，等電位電連接更換為正式關(guān)節(jié)電連接。懸掛調(diào)整保持既有分相各部絕緣及技術(shù)參數(shù)，以保證封閉點(diǎn)結(jié)束正常運(yùn)營(yíng)。實(shí)施示意圖如圖5所示。

圖5 架設(shè)新分相中性錨段接觸線示意圖

3.5 第5階段：改造右側(cè)接觸網(wǎng)錨段啟用新分相

由于分相改移120 m導(dǎo)致右側(cè)既有接觸網(wǎng)錨段長(zhǎng)度不夠，應(yīng)進(jìn)行換線施工（換線施工方案本文略）。在換線前必須啟用新分相，因此采用臨時(shí)接頭方案延長(zhǎng)既有右側(cè)接觸網(wǎng)錨段進(jìn)行過(guò)渡，以完成分相改移和新分相的啟用。

以本案為例，具體方案如下：雙側(cè)供電臂停電線路封鎖，在既有1133#支柱與1135#支柱之間將原中性區(qū)錨段與右側(cè)錨段進(jìn)行接頭連接，形成完整的分相右側(cè)錨段；更換相應(yīng)的支柱裝配，改移隔離開關(guān)至1131#支柱；同步調(diào)整新設(shè)錨段與既有左側(cè)錨段形成的新非絕緣關(guān)節(jié)為絕緣關(guān)節(jié)，安裝關(guān)節(jié)絕緣子串及電連接，并與既有右側(cè)絕緣關(guān)節(jié)組合調(diào)整為新分相；按關(guān)節(jié)分相設(shè)計(jì)要求全面細(xì)調(diào)，保證各部絕緣距離及技術(shù)參數(shù)，同步改移分相標(biāo)識(shí)，調(diào)整支柱號(hào)編號(hào)牌，工務(wù)配合改移磁枕；拆除既有廢棄支柱及相關(guān)設(shè)施；實(shí)施示意圖如圖6所示。

圖6 改造右側(cè)接觸網(wǎng)錨段新分相啟用示意圖

至此本關(guān)節(jié)電分相改移主體工程完成。

3 方案總結(jié)

本方案實(shí)施的主要技術(shù)要點(diǎn)：

（1）新建中性區(qū)架設(shè)完成后與既有左側(cè)錨段在第4階段過(guò)程中必須為非絕緣關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，此時(shí)的新建中性區(qū)錨段的功能實(shí)際為左側(cè)接觸網(wǎng)錨段的延伸，從而保證既有分相內(nèi)各錨段功能不變，技術(shù)參數(shù)不變。

（2）在第5階段新建中性區(qū)錨段與既有左側(cè)錨段由非絕緣關(guān)節(jié)調(diào)整為分相絕緣關(guān)節(jié)，利用右側(cè)錨段既有分相絕緣關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)組合成為新分相，以實(shí)現(xiàn)新分相的啟用。

第4、第5階段是先建立非絕緣關(guān)節(jié)，而后調(diào)整為絕緣關(guān)節(jié)從而組合成新分相，因此第4、第5階段的懸掛調(diào)整是實(shí)現(xiàn)本方案的關(guān)鍵。

既有營(yíng)業(yè)線的關(guān)節(jié)式電分相的改造往往具有技術(shù)難度高、影響范圍大、作業(yè)時(shí)間短、配合專業(yè)多的特點(diǎn)，因此在制定改造技術(shù)方案過(guò)程中各相關(guān)專業(yè)必須首先應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況、能夠使用的作業(yè)時(shí)間等外部條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從專業(yè)知識(shí)運(yùn)用角度結(jié)合實(shí)際操作的可行性，充分利用既有現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備條件展開分析，制定最優(yōu)的施工方案，并對(duì)所有施工步驟和作業(yè)工序進(jìn)行逐一細(xì)化分解到各作業(yè)時(shí)段；應(yīng)根據(jù)線路作業(yè)時(shí)間和施工環(huán)境結(jié)合項(xiàng)目自身的投資情況，從物資材料和資源需求方面做好充分的前期策劃和準(zhǔn)備；作業(yè)前的技術(shù)準(zhǔn)備工作要充分，各種測(cè)量、預(yù)制、試驗(yàn)和預(yù)裝的工件和設(shè)備必須保證足夠的精度和質(zhì)量，對(duì)各配合專業(yè)的作業(yè)時(shí)段和作業(yè)區(qū)域進(jìn)行明確劃分，最大限度地避免作業(yè)面的重疊，以保證施工安全，提高工效。本案所述的關(guān)節(jié)式電分相改造主要操作難點(diǎn)和關(guān)鍵在于倒錨作業(yè)和各施工階段的懸掛調(diào)整作業(yè)，因此加強(qiáng)作業(yè)人員的操作培訓(xùn)和安全技術(shù)交底是保證施工安全和質(zhì)量，按時(shí)完成既定作業(yè)計(jì)劃的重中之重。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，因提速、擴(kuò)能等需求對(duì)既有營(yíng)業(yè)線接觸網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行必要的改造再所難免。在既有營(yíng)業(yè)線進(jìn)行接觸網(wǎng)設(shè)備改造的實(shí)踐中，應(yīng)針對(duì)具體施工情況和項(xiàng)目條件發(fā)揮技術(shù)人員的專業(yè)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，制定并選擇最佳施工方案，以實(shí)現(xiàn)提高施工效率、節(jié)省生產(chǎn)資源、保證安全質(zhì)量、降低工程成本的目標(biāo)。