銀蘭客專18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔弓網(wǎng)狀態(tài)分析及優(yōu)化

石建華，何錦齡

0 引言

銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段車站與正線相連的18號(hào)道岔處接觸網(wǎng)采用無(wú)交叉線岔定位布置方式，該線岔設(shè)計(jì)的線索布置方式可保證動(dòng)車組正線高速通過[1]。受電弓高速通過18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔時(shí)弓網(wǎng)關(guān)系與區(qū)間正線類似，即受電弓上方只有一根接觸線，且接觸線技術(shù)參數(shù)與區(qū)間正線相同，無(wú)線索坡度、線索高差、弓壓變化等制約因素。

動(dòng)車組由側(cè)線進(jìn)入正線或由正線進(jìn)入側(cè)線時(shí)類似于錨段關(guān)節(jié)過渡[2]，應(yīng)分析受電弓技術(shù)參數(shù)與正側(cè)線接觸線間距之間的關(guān)系，從而保證受電弓正常過渡，即受電弓工作面上方始終有一根接觸線。

在受電弓技術(shù)參數(shù)確定的前提下，如正側(cè)線線索間距過大，則受電弓轉(zhuǎn)換過程中會(huì)出現(xiàn)正側(cè)線同時(shí)超出受電弓工作面的情況，從而出現(xiàn)受電弓取流不暢、弓網(wǎng)壓力異常、電弧灼傷線索等安全隱患；如正側(cè)線線索間距過小，則受電弓正線高速通過時(shí)會(huì)出現(xiàn)側(cè)線打碰受電弓的情況，違背了無(wú)交叉線岔的設(shè)計(jì)原則。

1 18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔弓網(wǎng)狀態(tài)分析

1.1 道岔平面布置

無(wú)交叉線岔是依托于道岔結(jié)構(gòu)布置的一種接觸網(wǎng)設(shè)備。銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段車站正線均采用直向允許通過速度為350 km/h、側(cè)向允許通過速度為80 km/h的18號(hào)高速道岔，型號(hào)為客專線（08）016，導(dǎo)曲線半徑R為1 100 m，道岔全長(zhǎng)69 m，其中道岔前長(zhǎng)a值為31.729 m，道岔后長(zhǎng)b值為37.271 m。銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段18號(hào)道岔結(jié)構(gòu)形式平面布置如圖1所示。

圖1 客專線（08）016道岔平面布置示意圖

1.2 受電弓結(jié)構(gòu)

1.2.1 受電弓弓頭結(jié)構(gòu)

銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段目前使用的受電弓特性與德國(guó)使用的受電弓特性基本接近，受電弓標(biāo)準(zhǔn)寬度1 950 mm，弓頭工作寬度1 450 mm，滑板長(zhǎng)度1 030 mm，即1950受電弓，如圖2所示。

圖2 1950受電弓限界示意圖（單位：mm）

1.2.2 受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線

銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線范圍：受電弓在最大抬升及擺動(dòng)時(shí)，接觸網(wǎng)設(shè)備均不得侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，受電弓左右擺動(dòng)量直線區(qū)段取250 mm，曲線區(qū)段取350 mm[3]，本線受電弓最大抬升150 mm。受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線示意如圖3所示。

圖3 受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線示意圖

1.3 18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔平面布置

銀蘭客專銀川至中衛(wèi)段18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔平面布置如圖4所示。

圖4 18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔平面布置（單位：mm）

無(wú)交叉線岔共設(shè)2個(gè)道岔定位柱A、B，1個(gè)轉(zhuǎn)換柱C，其原理類似于三跨錨段關(guān)節(jié)。側(cè)線接觸線過道岔定位柱A、道岔定位柱B后，由轉(zhuǎn)換柱C抬高下錨?？臻g交叉點(diǎn)通過道岔定位柱A、B安裝調(diào)整實(shí)現(xiàn)，定位柱A位于距理論岔心不小于25 m即道岔開口不小于1 350 mm處，接觸線拉出值正線150 mm、側(cè)線150 mm，側(cè)線比正線接觸線抬高20 mm。定位柱B位于距理論岔心10～15 m處，接觸線拉出值正線400 mm、側(cè)線1 050～1 150 mm可調(diào)，且側(cè)線比正線接觸線抬高120 mm。支柱C滿足相鄰跨距差和抬高要求，接觸線拉出值正線200 mm、側(cè)線600～800 mm可調(diào)。正線向側(cè)線過渡的始觸區(qū)、側(cè)線向正線過渡的始觸區(qū)分布在A柱與B柱之間，如圖5所示。

圖5 18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔始觸區(qū)示意圖

2 無(wú)交叉線岔過渡原理

對(duì)于高速鐵路正線，接觸線的坡度變化為0。側(cè)線由于速度較低，其坡度的變化應(yīng)考慮受電弓在正線和側(cè)線轉(zhuǎn)換運(yùn)行時(shí)任何方向均滿足始觸區(qū)范圍內(nèi)無(wú)線夾的要求。無(wú)交叉線岔通過調(diào)整接觸懸掛走向、接觸線高度和拉出值保證高速列車安全平穩(wěn)通過道岔區(qū)。

2.1 受電弓正線高速通過

受電弓弓頭工作區(qū)最外端尺寸的半寬為725 mm，擺動(dòng)量為250 mm，升高后的加寬為150 mm，因此受電弓在側(cè)線側(cè)最外端可觸及到的尺寸限界為725 + 250 + 150 = 1 125 mm。B柱正線拉出值為?400 mm、側(cè)線拉出值為?1 100 mm，支柱位于兩線路中心間距150 mm位置，受電弓在側(cè)線側(cè)最外端可觸及限界1 125 mm＜(1 100 + 150) mm =1 250 mm。A柱處正線拉出值150 mm、側(cè)線拉出值150 mm，支柱位置處兩線間距1 400 mm，受電弓在側(cè)線側(cè)最外端可觸及的尺寸限界1 125 mm＜(1 400 ? 150) mm = 1 250 mm。

由以上分析可知，當(dāng)受電弓由正線通過時(shí)，側(cè)線接觸線與正線線路中心的距離大于受電弓的工作半寬加受電弓的橫向擺動(dòng)，因此，受電弓不可能接觸到側(cè)線接觸線，從而保證了正線高速行車的絕對(duì)安全，且在線岔處不存在相對(duì)硬點(diǎn)。

2.2 受電弓由正線進(jìn)入側(cè)線

受電弓由正線向側(cè)線過渡時(shí)，由于側(cè)線接觸線在C柱處抬高下錨，B柱處接觸線抬高120 mm，因此受電弓不會(huì)接觸側(cè)線接觸線而從正線接觸線上取流。機(jī)車過岔時(shí)側(cè)線接觸線比正線以4/1 000的坡度降低到等高區(qū)，受電弓經(jīng)過等高區(qū)后逐漸滑離正線接觸線，而此時(shí)側(cè)線接觸線已經(jīng)降低至正常高度，因而受電弓可以順利過渡到側(cè)線接觸懸掛。

2.3 受電弓由側(cè)線進(jìn)入正線

當(dāng)機(jī)車由側(cè)線進(jìn)入正線時(shí)，雖然A柱處側(cè)線比正線接觸線抬高20 mm，但正線接觸線偏離側(cè)線線路中心較遠(yuǎn)（兩線間距1 350 mm），受電弓由側(cè)線接觸線取流。受電弓滑過等高區(qū)后逐漸滑離側(cè)線接觸線，同時(shí)側(cè)線接觸線又以4/1 000的坡度開始抬高，過等高區(qū)后，由于側(cè)線接觸線比正線接觸線高，受電弓能夠順利過渡到正線接觸線上。

3 銀蘭客專18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔運(yùn)行分析

2019年7月銀蘭客專動(dòng)態(tài)檢測(cè)期間，鐵科院綜合檢測(cè)列車CRH-2010對(duì)中寧東站109#線岔進(jìn)行了側(cè)向過岔檢測(cè)。根據(jù)綜合檢測(cè)列車傳回的圖像分析，側(cè)線過岔時(shí)正側(cè)線接觸線搭接于受電弓弓頭兩側(cè)接近誘導(dǎo)角，受電弓異常擺動(dòng)，存在過渡安全隱患。下文對(duì)受電弓過岔參數(shù)進(jìn)行分析。

3.1 18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔參數(shù)

查閱中寧東站施工平面圖，109#線岔定位A柱布置于岔后30.7 m，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量A柱拉出值正線148 mm、側(cè)線142 mm，B柱拉出值正線367 mm、側(cè)線1 150 mm，A柱處側(cè)線接觸線比正線抬高23 mm，B柱處側(cè)線接觸線比正線抬高98 mm，受電弓在A、B柱間過渡時(shí)兩支線索相對(duì)于受電弓中心拉出值均為648 mm。

3.2 線岔處受電弓過渡

3.2.1 受電弓正線高速通過

受電弓工作寬度1 450 mm，直線區(qū)段橫向擺動(dòng)量250 mm，升高后的加寬為150 mm，受電弓工作邊緣距線路中心1 125 mm，中寧東站109#無(wú)交叉線岔側(cè)線接觸線與正線線路中心距離從(1 150 + 150) mm向(1 705 + 142) mm過渡，因此受電弓正線通過時(shí)與側(cè)線接觸線不接觸（圖6），該條件下可以保證受電弓高速通過。

圖6 正線通過時(shí)受電弓運(yùn)行軌跡

3.2.2 受電弓從正線（側(cè)線）進(jìn)入側(cè)線（正線）

受電弓從正線進(jìn)入側(cè)線運(yùn)行軌跡如圖7所示。

圖7 正線進(jìn)入側(cè)線時(shí)受電弓運(yùn)行軌跡

受電弓從正線進(jìn)入側(cè)線時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，選取每一個(gè)軌枕為一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，找出正側(cè)線受電弓轉(zhuǎn)換時(shí)相對(duì)與受電弓中心拉出值相同的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量為652 mm，此時(shí)受電弓出現(xiàn)脫弓安全隱患，如圖8所示。

圖8 正側(cè)線距離受電弓中心距離相同時(shí)示意圖

4 銀蘭客專18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔優(yōu)化措施

通過上述分析得知，18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔定位柱布置距離影響定位點(diǎn)處線索間距，如果嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)A柱兩支拉出值150 mm調(diào)整，則A柱距理論岔心距離位于25～30 m范圍內(nèi)增大時(shí)，正側(cè)線間距隨之變大，側(cè)線（正線）接觸線距離正線（側(cè)線）受電弓中心距離遠(yuǎn)超出受電弓通過時(shí)的安全距離，反而對(duì)A、B柱間線索間距造成不利影響。B柱位于岔前10～15 m時(shí)同上。

綜上所述提出以下優(yōu)化措施：A柱正線定位器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 150 mm，將拉出值調(diào)整至盡可能靠近線路中心，同時(shí)保證A柱正線定位點(diǎn)相對(duì)于側(cè)線線路中心拉出值大于1 200 mm，定位器受力。A柱側(cè)線定位點(diǎn)應(yīng)保證相對(duì)正線線路中心拉出值大于1 200 mm，根據(jù)此原則確定側(cè)線拉出值的調(diào)整空間，一般A柱側(cè)線拉出值為150～350 mm。B柱正線拉出值設(shè)計(jì)為400 mm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，B柱正線拉出值越大，越有利于減小線索間距，同時(shí)考慮到動(dòng)態(tài)檢測(cè)，確定B柱拉出值調(diào)整范圍為390～410 mm。B柱側(cè)線設(shè)計(jì)為反定位，設(shè)計(jì)拉出值1 050～1 150 mm可調(diào)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，B柱拉出值取小有利于減小線索間距，但是必須保證側(cè)線定位點(diǎn)距離正線線路中心大于1 200 mm，一般B柱側(cè)線拉出值取1 050～1 100 mm。當(dāng)通過調(diào)整拉出值減小線索間距時(shí)，同時(shí)應(yīng)保證定位支座不侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，可通過使用長(zhǎng)定位器的方式增大定位器支座與受電弓中心的距離，從而達(dá)到減小拉出值的目的。

按照以上方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，取得了良好效果，受電弓從側(cè)線進(jìn)正線或由正線進(jìn)側(cè)線時(shí)，受電弓對(duì)側(cè)線線索拉出值600 mm時(shí)即開始脫離側(cè)線，此時(shí)受電弓完全與正線接觸，即保證與正線線索拉出值在400 mm以內(nèi)。受電弓從側(cè)線進(jìn)正線或正線進(jìn)側(cè)線時(shí)，因?yàn)槭茈姽蓟彘L(zhǎng)度為1 030 mm，半寬為515 mm，正側(cè)線拉出值相對(duì)于受電弓拉出值為510 mm以內(nèi)均能工作且受流良好，即側(cè)線受電弓相對(duì)正側(cè)線拉出值相等的點(diǎn)拉出值應(yīng)保證在510 mm以內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)交叉線岔的優(yōu)點(diǎn)是消除了接觸網(wǎng)線岔處的硬點(diǎn)，改善了接觸網(wǎng)彈性，減少了接觸網(wǎng)在線岔處的磨耗，可以保證受電弓正線高速通過[4]。無(wú)交叉線岔對(duì)側(cè)線接觸線高度要求嚴(yán)格，在交叉區(qū)除要求兩組接觸線在受電弓的同一側(cè)外，還要求側(cè)線接觸線在該區(qū)段內(nèi)的高度有相應(yīng)的變化，即高差設(shè)置，這使得側(cè)線行車時(shí)受電弓的轉(zhuǎn)換不是很平緩，必須限制側(cè)線行車速度在80 km/h以下，否則將產(chǎn)生較嚴(yán)重的弓網(wǎng)沖擊。同時(shí)18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔基礎(chǔ)布置又受制于整個(gè)站場(chǎng)基礎(chǔ)布置形式，需要站前站后專業(yè)設(shè)計(jì)人員積極溝通，避免出現(xiàn)A柱基礎(chǔ)設(shè)置于道岔開口過大處，以避免專業(yè)接口問題。本文通過分析，對(duì)18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔布置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最大限度保證了動(dòng)車組側(cè)向過岔時(shí)的安全性，為后期高速鐵路18號(hào)道岔無(wú)交叉線岔施工調(diào)整提供了參考。