18號道岔兩種接觸網(wǎng)無交叉線岔布置方案分析

楊英明

0 引言

接觸網(wǎng)線岔是關(guān)系行車安全的關(guān)鍵設(shè)備，而18號道岔作為高速鐵路常用道岔，其對弓網(wǎng)關(guān)系提出了更高的要求。不同線路等級的受電弓動態(tài)包絡(luò)線不一致[1]，對于4個主要動車車型，各設(shè)計院進行高速接觸網(wǎng)設(shè)計時參照的線路參數(shù)及運行車輛采用的受電弓規(guī)格型號不同，因此各設(shè)計院設(shè)計的18號道岔的接觸網(wǎng)參數(shù)不盡相同，如貴廣高鐵采用鐵四院設(shè)計的[通化（2013）1206]圖，滬昆高鐵采用鐵三院設(shè)計的[叁化（2010）1178]圖，其在B柱處差異較大，通常根據(jù)B柱處拉出值的大小分為大拉出值線岔和小拉出值線岔（本文均以該名稱進行分析）。本文從理論和運營實踐方面重點分析上述兩種接觸網(wǎng)懸掛方式，剖析關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、平面布置和安裝設(shè)計，并對接觸網(wǎng)參數(shù)調(diào)整提出建議。

1 18號道岔兩種無交叉線岔裝配對比

大拉出值線岔和小拉出值線岔在國內(nèi)多條客運專線的實際運營效果均良好，技術(shù)也逐漸成熟。經(jīng)運行實踐表明，兩種形式線岔均能保證弓網(wǎng)取流質(zhì)量和安全性。但從運營情況來看，一旦側(cè)線張力不足，將出現(xiàn)波動速度偏低和等高區(qū)過長的情況，因此要求側(cè)線采用與正線一致的線材組合，并且張力與正線保持一致[2]。目前，在高鐵樞紐車站和動車所等大量存在這種線岔，下文將對18號線岔的技術(shù)參數(shù)進行分析。

18號道岔大拉出值線岔的平、立面布置如圖1所示（叁化-1178圖），小拉出值線岔的平、立面布置（通化-1206圖）如圖2所示。

圖1 大拉出值線岔布置

圖2 小拉出值線岔布置

1.1 定位柱A的位置、拉出值及高度對比分析

定位柱A位于距岔心不小于25 m，即道岔開口（正線和側(cè)線線間距）不小于1 320 mm處，滬昆客專貴州東段使用的叁化-1178圖和貴廣高鐵使用的通化-1206圖設(shè)計的數(shù)值范圍為1 350～1 600 mm，施工時定位在1 400 mm處。定位柱A的位置直接影響始觸區(qū)的調(diào)整，道岔開口過小會造成一支接觸線侵入另一支接觸線的受電弓動態(tài)包絡(luò)線；而過大會造成腕臂支撐尺寸過大、拉出值調(diào)整困難等。小拉出值圖紙中A柱正線拉出值為正線接觸線對正線線路中心的距離，其數(shù)值為100～250 mm，側(cè)線接觸線對側(cè)線線路中心的拉出值也為100～250 mm，正側(cè)線拉出值為異向。大拉出值圖中正線、側(cè)線拉出值均為150 mm，正側(cè)線拉出值為同向。A柱拉出值應(yīng)與支柱定位處的線間距相匹配，在任何情況下，受電弓正（側(cè)）線通過時，側(cè)（正）線接觸線不得侵入鄰線受電弓動態(tài)包絡(luò)線。因此在A支柱處，通過1 350～1 600 mm的線間距實現(xiàn)了正線、側(cè)線接觸線成為各自股道獨立的工作支。A柱處側(cè)線接觸線高度比正線接觸線高20 mm，即如果正線接觸線高度為5 300 mm，側(cè)線接觸線高度為5 320 mm。

1.2 定位柱B的位置、拉出值及高度對比分析

定位柱B位于距離岔心10～15 m之間（可調(diào)）。按照設(shè)計院叁化-1178圖和通化-1206圖標準，施工時定位在線間距150 mm處（注：支柱在橫向的線間距及其在縱向與理論岔心距離可通過正切函數(shù)和支柱間距離計算確定）。在定位柱B與A組成的跨距內(nèi)實現(xiàn)受電弓在正、側(cè)線間的過渡轉(zhuǎn)換。大拉出值線岔圖中B柱正線拉出值為400 mm，側(cè)線拉出值為1 100 mm，線間距150 mm，則側(cè)線接觸線距正線線路中心的水平距離為1 250 mm，側(cè)線比正線抬高120 mm，該處抬高不能過大，否則會造成側(cè)線在始觸區(qū)與正線的高差過大和側(cè)線的接觸線坡度過大，影響受電弓的弓網(wǎng)安全轉(zhuǎn)換過渡，B柱處確保側(cè)線不侵入正線的受電弓動態(tài)包絡(luò)線。小拉出值線岔圖中B柱正線拉出值為100 mm、側(cè)線拉出值為200 mm，線間距150 mm，則側(cè)線接觸線距正線線路中心的水平距離為350 mm，抬高80 mm，受電弓從B柱向A柱正線通過時，受電弓實際是與側(cè)線接觸線接觸，在冷滑試驗中，正側(cè)線受電弓因抬高不同而致使弓網(wǎng)處于不同的狀態(tài)。

1.3 定位柱C的位置、拉出值及高度分析

定位柱C已經(jīng)位于道岔區(qū)域外，按照設(shè)計圖紙跨距長度布置即可。C柱相當(dāng)于錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換柱功能，側(cè)線通過該處后向錨柱下錨，正線為工作支。因此，正線拉出值與區(qū)間中間柱的拉出值一致，為200 mm，大拉出值圖中正側(cè)線拉出值為異向，小拉出值圖中正側(cè)線拉出值為同向；側(cè)線即錨支拉出值分兩種情況：一種是C1支柱在道岔側(cè)線側(cè)，相當(dāng)于錨段關(guān)節(jié)的開口側(cè)，拉出值為1 400 mm（400 mm）；另一種是C2支柱在道岔正線側(cè)，相當(dāng)于錨段關(guān)節(jié)的交叉?zhèn)?，拉出值?00～800 mm（400 mm）可調(diào)，一般取800 mm。C1(C2)處導(dǎo)高：工作支導(dǎo)高5 300 mm；非支比工支抬高400 mm，即5 700 mm。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

18號道岔線岔區(qū)最關(guān)鍵的部分是正側(cè)線過渡的始觸區(qū)，整個線岔裝配結(jié)構(gòu)、支柱位置均圍繞始觸區(qū)過渡展開，因此，始觸區(qū)是技術(shù)控制的核心[3]，從貴廣和滬昆兩條高鐵的設(shè)計圖看，分析始觸區(qū)不能一概而論，應(yīng)區(qū)別對待。高速動車組受電弓的靜態(tài)接觸壓力為80 N，運行時受電弓平均接觸壓力分布在135～160 N，最大分布在135～245 N，最小分布在70～120 N。對于大拉出值線岔，正線高速通過時不受側(cè)線接觸懸掛的影響，側(cè)線通過時受正線接觸懸掛的影響，大拉出值線岔在A柱和B柱之間弓網(wǎng)形式在正側(cè)線間只存在一個始觸區(qū)；對于小拉出值線岔，正線高速通過時受側(cè)線接觸懸掛的影響，側(cè)線通過時受正線接觸懸掛的影響，換言之，小拉出值線岔在A柱和B柱之間弓網(wǎng)形式存在兩個始觸區(qū)，保證在機車從正線駛向側(cè)線或從側(cè)線駛?cè)胝€時均可平穩(wěn)順利地過渡。兩種方式接觸懸掛的接觸網(wǎng)參數(shù)和弓網(wǎng)形式存在較大不同，通過分析，在保障弓網(wǎng)關(guān)系的安全性和受流性，以及避免受電弓在線岔處通過時的打弓、鉆弓隱患方面各有優(yōu)勢。

2.1 兩種形式線岔始觸區(qū)的具體分析

2.1.1 正線通過時

在大拉出值線岔中，正線通過時，受電弓只與正線接觸線接觸，不會觸及側(cè)線接觸線，從而保證了正線高速運行，導(dǎo)高不會變化；小拉出值線岔中，正線通過時，受電弓會通過側(cè)線始觸區(qū)接觸側(cè)線接觸線，重點控制始觸區(qū)600、730、1 050 mm的3個位置的參數(shù)，導(dǎo)高要兼顧側(cè)線導(dǎo)高，兩者高差0～20 mm之內(nèi)，否則會存在打弓和鉆弓的隱患。

2.1.2 正線進入側(cè)線時

小拉出值線岔受電弓由正線進入側(cè)線時，同樣重點控制始觸區(qū)3個位置，受電弓在始觸區(qū)600 mm處接觸側(cè)線接觸線；在始觸區(qū)1 050 mm處脫離正線接觸線，受電弓單獨接觸側(cè)線接觸線，實現(xiàn)過渡。大拉出值線岔尤其在始觸區(qū)1 050 mm處，側(cè)線接觸線位于受電弓工作面下方的導(dǎo)角上，隨著受電弓的前進，側(cè)線接觸線將從受電弓導(dǎo)角上爬升到工作面上，在該過程中，側(cè)線接觸線會對受電弓產(chǎn)生一定的側(cè)面壓力，而B柱側(cè)線拉出值為1 100 mm，在始觸區(qū)1 050 mm處，側(cè)線拉出值最多調(diào)整至550 mm以內(nèi)，仍然會增加側(cè)線接觸線對受電弓的側(cè)面壓力，使其存在打弓隱患。小拉出值線岔因B柱側(cè)線拉出值較?。╝= 200 mm），在始觸區(qū)不存在該隱患。兩者在導(dǎo)高上正線都應(yīng)兼顧側(cè)線導(dǎo)高，保證兩者高差在0～20 mm之內(nèi)，并且應(yīng)保證吊弦間距不超12 m，線坡比不超過2‰的要求。

2.1.3 側(cè)線進入正線時

受電弓由側(cè)線進入正線時，重點控制始觸區(qū)3個位置，進入始觸區(qū)（1 050 mm處）；受電弓在脫離點（600 mm處）脫離側(cè)線接觸線，此時分析情況與正線進入側(cè)線時類似。

2.2 對始觸區(qū)兩交叉吊弦的認識

在大拉出值線岔和小拉出值線岔圖中都布置了交叉吊弦，而圖中要求始觸區(qū)不允許安裝除吊弦線夾以外的任何線夾。交叉吊弦的作用是減少正側(cè)線線脹變化對始觸區(qū)高差的影響，但是帶來了該處正線吊弦間距過大和吊弦線夾傾斜的問題。在貴廣高鐵榕江站，吊弦間距甚至超過了12 m的極限值，對正線的接觸網(wǎng)參數(shù)和運行狀態(tài)造成了負面影響。通過計算和現(xiàn)場調(diào)查，承力索吊弦線夾位置保持不變，僅移動接觸線吊弦線夾，在接觸懸掛1 600 mm的結(jié)構(gòu)高度下，正側(cè)線接觸線的伸縮變化量對導(dǎo)高的影響約10 mm左右，影響較小，也即交叉吊弦的補償作用有限。而鄭西高鐵、京滬高鐵未采用或取消了交叉吊弦，那么在保證吊弦間距的情況，是否可以取消交叉吊弦需要進一步論證。

2.3 始觸區(qū)電連接安裝位置的確定

上述提到大拉出值線岔只存在一個始觸區(qū)，小拉出值線岔存在兩個始觸區(qū)，按照圖紙要求，電連接需安裝在始觸區(qū)之外，并經(jīng)過現(xiàn)場測量確定。因小拉出值線岔的始觸區(qū)較長，導(dǎo)致電連接安裝位置距離A柱定位較近，會對A柱至第一根吊弦導(dǎo)高的調(diào)整產(chǎn)生影響，現(xiàn)場調(diào)整時會盡量使電連接安裝在開口遠端，即在始觸區(qū)（1 050 mm）靠近A柱的位置；而大拉出值線岔不存在這種情況。

3 對18號道岔重點參數(shù)的再思考

從上述論述中可以看出，通化1206-圖中（即小拉出值線岔）B柱側(cè)線的拉出值200 mm，抬高80 mm，受電弓從B柱向A柱正線通過時，受電弓實際是與側(cè)線接觸線接觸。在冷滑試驗中，正線也是在側(cè)線受電弓的下方，從安全方面考慮，在等高點將正線接觸線抬高20～50 mm是合理的。反觀叁化-1178圖中（即大拉出值線岔）可以發(fā)現(xiàn)，B柱側(cè)線拉出值對側(cè)線線路中心1 100 mm，線間距150 mm，側(cè)線接觸線距正線線路中心1 250 mm。實際上受電弓正線通過時與側(cè)線沒有任何接觸，只有在正線向側(cè)線或側(cè)線向正線過渡時，受電弓才與正線、側(cè)線的接觸線同時接觸，在這種情況下，認為在由B柱向A柱的第一個接觸點處側(cè)線比正線高20 mm，等高區(qū)的中點正線和側(cè)線等高，第二接觸點側(cè)線比正線低20 mm，這種參數(shù)布置對受電弓在正線與側(cè)線間的過渡是比較合理的（如圖3）。從圖3中可知，當(dāng)受電弓從A柱向B柱運行時，先接觸正線，然后在第一接觸點接觸側(cè)線，側(cè)線低；在始觸區(qū)中間等高；在第二接觸點將脫離正線，只與側(cè)線接觸，側(cè)線高。同理，受電弓從B柱向A柱亦然。

圖3 大拉出值線岔始觸區(qū)高差示意圖

4 結(jié)論和建議

通過對比18號道岔接觸網(wǎng)無交叉線岔兩種布置方案，分析了接觸網(wǎng)平面布置、弓網(wǎng)匹配及安裝要求。從整體上看，18號道岔無交叉線岔對于任何速度等級的線路，其側(cè)線的最高允許速度均為80 km/h；而對于正線，速度越高，對接觸網(wǎng)的技術(shù)要求越高，弓網(wǎng)取流及弓網(wǎng)匹配越復(fù)雜。從施工來看，大拉出值線岔比小拉出值線岔接觸網(wǎng)始觸區(qū)參數(shù)調(diào)整工作相對少些，但是大拉出值線岔定位柱的裝配調(diào)整工作難度較大，施工人員和工器具的要求也會更高；從靜動態(tài)檢測結(jié)果來看，及運營結(jié)果來看，采用大拉出值線岔正線運行時更加安全，采用小拉出值線岔在始觸區(qū)區(qū)段運行時更加安全，同時側(cè)線在18號道岔的線岔處于錨段的下錨處，在日常的運行維護中，應(yīng)重點注意防止側(cè)線的腕臂支撐偏移對正線的影響。調(diào)整的宗旨是使受電弓在正線和側(cè)線之間平穩(wěn)過渡，滿足接觸網(wǎng)彈性要求，在運營實踐中也證明可以有效減少對正線接觸網(wǎng)的沖擊，接觸線也不會出現(xiàn)非正常磨損，滿足接觸網(wǎng)的波動傳播速率，最大程度降低了非工作支對弓網(wǎng)動態(tài)性能的不利影響[4]。上述理論及運營實踐證明，兩種線岔調(diào)整理念和關(guān)注的重點不同，在現(xiàn)場施工和運營管理中，面對不同的道岔形式應(yīng)重點分析，實現(xiàn)弓網(wǎng)的絕對安全。