客運(yùn)專線接觸網(wǎng)吊柱安全限界控制的探討

摘要：本文根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（高速部分）鐵路建筑限界相關(guān)要求，結(jié)合多條客運(yùn)專線接觸網(wǎng)吊柱的安裝限界控制數(shù)據(jù)，對(duì)接觸網(wǎng)吊柱安全建筑限界控制、計(jì)算進(jìn)行探討，為后期接觸網(wǎng)相關(guān)施工提供參考，避免吊柱安裝后存在安全隱患。

0 引言

建筑限界是每一條線路必須保有的最小空間的橫斷面，以便機(jī)車車輛安全通過(guò)，一切建（構(gòu)）筑物、設(shè)備，均不得侵入鐵路建筑限界。與機(jī)車車輛有直接互相作用的設(shè)備，在使用中不得超過(guò)規(guī)定的侵入范圍。筆者認(rèn)為接觸網(wǎng)工程中只有定位裝置屬于與機(jī)車車輛有直接相互作用的設(shè)備，其余設(shè)備均需滿足建筑限界。接觸網(wǎng)設(shè)備中吊柱安裝是較容易侵入建筑接近限界，本文針對(duì)吊柱限界控制進(jìn)行分析，避免侵入建筑接近限界。

1 客運(yùn)專線建筑限界

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中關(guān)于時(shí)速200km/h至350km/h客運(yùn)專線鐵路建筑限界要求如圖1所示，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度取1600mm（客運(yùn)專線結(jié)構(gòu)高度一般為1600mm）。

1.1 直線區(qū)段的建筑限界計(jì)算

如圖1所示，在不同高度下建筑限界均不同，需根據(jù)安裝設(shè)備高度進(jìn)行計(jì)算確定，限界公式歸納如下：

（1）計(jì)算高度為4m至5.5m時(shí)：Cx=2.44-（2.44-1.7）/（5.5-4）*（h-4）

h為計(jì)算點(diǎn)高度，單位為m。

（2）計(jì)算高度為5.5m至7.25m時(shí)：Cx=1.7-（1.7-0.65）/（7.25-5.5）*（h-5.5）

1.2 曲線區(qū)段的建筑限界的換算

鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備在曲線區(qū)段均以低軌面為基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量安裝，所以以低軌面為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分析。曲線地段建筑限界因超高影響產(chǎn)生車體傾斜對(duì)曲線內(nèi)側(cè)限界加寬。根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（高速部分）偏移公式：W=H/1500*h

H為計(jì)算點(diǎn)距低軌面高度;

1500為鋼軌中心距離;

h為外軌超高。

高速鐵路吊柱底部距軌面一般在4.95m至5.3m間，因此本文只分析選取4.0至5.5m高度范圍內(nèi)建筑限界的計(jì)算方法，具體公式如下：Cx=2.44-（2.44-1.7）/（5.5-4）*（h-4）+w，帶入超高計(jì)算建筑限界結(jié)果如表一（單位mm）：

由于曲線區(qū)段內(nèi)的傾斜為整體傾斜，曲內(nèi)側(cè)車體原高度在傾斜后會(huì)降低，曲外會(huì)比原位置有所升高，所以可推理得知公式所計(jì)算出的限界為近似值，實(shí)際傾斜情況如圖2所示：

從繪圖軟件中模擬機(jī)車整體傾斜，測(cè)量出的實(shí)際建筑限界如表二：

用表一減去表二數(shù)據(jù)，得到結(jié)果表三：

從表三可以看出，按《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》公式計(jì)算的建筑限界，在曲內(nèi)時(shí)要比實(shí)際數(shù)據(jù)大，安全限界更有保障。但反知設(shè)備安裝在曲外時(shí)按公式計(jì)算的數(shù)據(jù)比實(shí)際數(shù)據(jù)小，需要進(jìn)行修正，所以設(shè)備安裝在曲外時(shí)最好采用模擬圖比照后確認(rèn)安裝限界。

2 隧道內(nèi)吊柱限界控制

高速鐵路雙線隧道線間距為5m，腕臂吊柱安裝在兩線間，為保證腕臂裝置有足夠的安裝空間，吊柱限界應(yīng)在保證對(duì)鄰線建筑限界的情況下盡量大。主要以吊柱底部距軌面的高度來(lái)計(jì)算是否侵入建筑限界，同時(shí)結(jié)合受電弓偏移、滿足電氣絕緣距離來(lái)確定吊柱的安裝限界和控制范圍。以某條客運(yùn)專線為例，上底座安裝高度6790mm，上下底座間距1600mm，下底座安裝高度為5190mm，腕臂底座中心距吊柱底部200mm，即吊柱底部距低軌面為4990mm，所以我們分析是否侵入建筑限界以4990mm高度進(jìn)行分析。

2.1 直線區(qū)段隧道吊柱限界控制

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，直線區(qū)段吊柱對(duì)懸掛側(cè)限界一般設(shè)計(jì)為2.8mm，吊柱底部距軌面距離4990mm，吊柱最大限界為：線間距5m減去4.99m處的建筑限界1.952m再減去吊柱寬度0.168m，最大限界為，5.0-1.952-0.168 =2.88m，施工誤差可為0至80mm。

2.2 曲線區(qū)段的隧道吊柱限界

曲線區(qū)段吊柱如圖3所示，由于外軌超高原因車體傾斜，鐵路建筑限界隨之往曲內(nèi)傾斜，為保證吊柱不侵入建筑限界或滿足電氣絕緣距離，需要根據(jù)不同的外軌超高計(jì)算吊柱安全限界，以便現(xiàn)場(chǎng)施工不出現(xiàn)安全隱患。

2.1.1 曲內(nèi)吊柱限界控制

吊柱底部距軌面按4.99m計(jì)算，吊柱直徑為168mm，根據(jù)超高引起的建筑限界偏移量計(jì)算出曲外吊柱對(duì)鄰線最小安全限界，從而推導(dǎo)出懸掛本線最大限界。曲外吊柱隨超高增大，限界必須變小才能確保不侵入鄰線建筑限界，曲內(nèi)吊柱因要和曲外吊柱保持足夠距離安裝保護(hù)線，所以曲線區(qū)段的曲內(nèi)吊柱需要加大限界。

在必須保證建筑限界的前提下，計(jì)算推導(dǎo)出吊柱在不同超高區(qū)段吊柱限界，隧道吊柱采用φ168吊柱，計(jì)算建筑限界和吊柱設(shè)置限界建議如下表四：

從表四可以看出，如果必須滿足吊柱不侵入建筑限界，超高每變化30mm，就需要對(duì)吊柱限界進(jìn)行調(diào)檔，且檔數(shù)較多。

工程實(shí)際中，以某客運(yùn)專線隧道內(nèi)吊柱安裝為例，限界控制見(jiàn)表五：

該客運(yùn)專線吊柱底部距軌面最低按照4950mm核算，根據(jù)建筑限界公式，超高為65mm時(shí)建筑限界需保證2186m，吊柱限界按照2800m設(shè)置，對(duì)鄰線建筑限界只能保證5000-168-2800=2030mm，此時(shí)吊柱底部已經(jīng)侵入建筑限界156mm。另外我們從接觸網(wǎng)絕緣距離分析，以超高為105mm、限界為2700mm驗(yàn)算，此時(shí)對(duì)鄰線限界為2132mm，受電弓偏移量為5450/1500*105=382mm（5300導(dǎo)高，抬升150mm計(jì)算），電氣邊緣限界為：1950/2+350+382=1707mm，2132-1707=426mm，電氣絕緣距離>300mm滿足規(guī)范。從上述分析我們能看出，該客運(yùn)專線在曲線區(qū)段吊柱已經(jīng)侵入部分建筑限界，滿足電氣絕緣距離和機(jī)車車輛限界來(lái)控制吊柱限界。

如必須保證吊柱不侵入制建筑限界，需對(duì)吊柱限界進(jìn)行多檔控制，或適當(dāng)減小腕臂底座間距抬高吊柱底部距軌面距離。如果吊柱允許侵入建筑限界，應(yīng)給出的具體值，保證施工單位的可操作性。

3 硬橫梁吊柱限界

硬橫梁吊柱限界控制方法與隧道吊柱限界控制方法一致?，F(xiàn)對(duì)車站硬橫梁吊柱在道岔處布置方案進(jìn)行說(shuō)明，吊柱布置在岔區(qū)時(shí)，因沒(méi)有超高可不考慮車體傾斜，按照直線區(qū)段計(jì)算，滿足直線建筑限界即可。以長(zhǎng)昆客專為例，吊柱底部距軌面4990mm，此時(shí)建筑限界為1950mm，線間距滿足吊柱安裝后對(duì)兩線有1950mm即可，所以線間距滿足1950*2+160=4060mm即可設(shè)置正常吊柱，各條鐵路施工吊柱底部距軌面高度不同相應(yīng)需要的線間距要求不同。為保證腕臂計(jì)算的空間，在滿足線間距的懸掛側(cè)應(yīng)盡量控制在2800mm左右，對(duì)于非懸掛側(cè)限界不小于建筑限界。雙側(cè)懸掛，吊柱應(yīng)盡量放在兩線路中間，保證兩邊受力一致。

如不能滿足最小線間距，需設(shè)置短吊柱懸掛特殊腕臂裝置（如下圖4），一般短吊柱距帶電體必須保證絕緣距離≥300mm，底部比導(dǎo)線高度高500mm，建筑限界為1520mm，吊柱滿足建筑限界要求。

4 ?建議

4.1 鐵路建筑限界是車輛安全的有效保證，任何失誤都可能造成嚴(yán)重后果，建議施工前明確吊柱是否能夠侵入建筑限界，避免后期驗(yàn)收存在爭(zhēng)議。

4.2 如明確吊柱不得侵入建筑限界，需要確定吊柱底部高度，對(duì)所有超高范圍的建筑限界和吊柱限界進(jìn)行分析比對(duì)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)各階段超高對(duì)應(yīng)的吊柱限界。

4.3 建議適當(dāng)減小腕臂底座間距，抬高吊柱底部距軌面距離，在減小吊柱侵入建筑限界的情況下，也能夠減少吊柱限界控制的分類。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

劉明，工程師，中鐵武漢電氣化局集團(tuán)第一工程有限公司