高速鐵路接觸網(wǎng)設計中存在的問題及對策思考

王成飛 魏博

(1.中國鐵路北京局集團有限公司 北京 100036;2.中國鐵路設計集團有限公司 天津 300308)

目前，我國已開通運營的眾多線路，也制定了完整的適用于不同速度等級線路的接觸網(wǎng)設計標準，但仍存在著一些設計細節(jié)不合理問題，需要從接觸網(wǎng)系統(tǒng)功能需求出發(fā)進行優(yōu)化。

1 接觸網(wǎng)設計細節(jié)問題

1.1 正定位定位管支撐方式問題

接觸網(wǎng)腕臂正定位結構定位管支撐方式通常采用吊線形式，具體見圖1[1]。

圖1 腕臂正定位安裝形式

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)部分正定位定位管上翹，導致定位管吊線不受力情況發(fā)生，出現(xiàn)上述問題的腕臂結構主要有以下幾種情況。

1.1.1 直線區(qū)段

當定位支座距離定位管根部50 mm 時，腕臂正定位定位管開始上翹，出現(xiàn)偏斜。

1.1.2 曲線區(qū)段

當超高大于50 mm 時，曲線內(nèi)側腕臂正定位定位管開始上翹，出現(xiàn)偏斜。

1.2 中心錨結輔助繩燒損問題

車站、線路所等位置普遍存在中心錨結輔助繩延長下錨的情況，延長下錨繩無論通過硬橫梁位置還是腕臂結構位置，通常采用懸吊滑輪進行固定[2]。

懸吊滑輪掛鉤螺栓時有燒損，引起中心錨結輔助繩及懸吊滑輪脫落，掉落的中心錨結輔助繩搭接腕臂結構及其他線索，引發(fā)弓網(wǎng)故障，具體見圖2[3]。

圖2 中心錨結輔助繩延長下錨現(xiàn)場安裝實例

1.3 隧道內(nèi)腕臂吊柱支撐底座問題

隧道內(nèi)接觸網(wǎng)腕臂吊柱通常采用圓管吊柱，兩個硬支撐進行固定，具體見圖3。

圖3 高速鐵路隧道內(nèi)吊柱及支撐安裝方案

部分腕臂吊柱支撐底座處T 螺栓與支撐本體沖突，現(xiàn)場安裝困難，只能采取截斷T 螺栓等不合理措施，具體見圖4。

圖4 隧道內(nèi)腕臂吊柱支撐底座現(xiàn)場安裝實例

1.4 存車場、動車所內(nèi)股道之間設備柱與吸污車走形流線沖突問題

大型存車場、動車所內(nèi)一般要求每股道單獨停電檢修，接觸網(wǎng)專業(yè)在有上述要求的每股道位置設置有分段絕緣器及電動隔離開關，設置于股道間[4]，具體見圖5。

圖5 動車存車場內(nèi)股道間H型鋼柱安裝隔離開關

由于存車場、動車所內(nèi)部分股道間（一般以7 m股道間距位置為主，不同項目略有不同）需要通行吸污車等設備車輛，導致無法安裝電動隔離開關及設備支柱，或者已組立支柱影響吸污車等設備車輛通行[5]。

1.5 鐵路樞紐內(nèi)動車組連續(xù)自動過電分相失敗問題

高速鐵路大型樞紐內(nèi)一般采用一個牽引變電所為整個樞紐車站提供動車組牽引電源，由于樞紐站需接入數(shù)條不同線路，同時考慮不同線路間的互聯(lián)互通，勢必需要在不同線路接入樞紐前及互聯(lián)互通的聯(lián)絡線、線路所位置設置關節(jié)式電分相。

動車組通過關節(jié)式電分相一般采用以下3 種方式：（1）手動過電分相方式；（2）基于地面磁鋼的車載自動過電分相方式；（3）基于CTCS-2/CTCS-3 模式的車載自動過電分相方式[6]。

當電分相之間距離過近時（間距3 km及以下），動車組利用基于地面磁鋼的車載自動過電分相方式，以超過140 km/h 的速度通過電分相時，存在無法連續(xù)自動通過兩個連續(xù)的電分相問題[7]。

2 改進建議

2.1 正定位定位管支撐方式問題

經(jīng)分析，正定位定位管上翹，導致定位管吊線不受力主要有以下兩個方面的原因。

（1）側面限界小，選用正常定位器長度，導致定位支座距離定位環(huán)太近（小于50 mm時），定位管上翹，定位管吊線不起作用。（2）為了保證定位器的受力及角度，尤其在曲線地段，需要對拉出值進行調(diào)整，在定位器的受力及角度滿足規(guī)范的前提下，出現(xiàn)定位管上翹，定位管吊線不起作用。

綜合考慮土建槽道預埋施工誤差帶來的接觸網(wǎng)側面限界偏小、曲線內(nèi)側腕臂結構調(diào)整困難等因素[8]，同時考慮需優(yōu)先保證定位器的受力及角度，保證弓網(wǎng)的合理接觸[9]，建議將接觸網(wǎng)腕臂正定位腕臂結構中的定位管吊線調(diào)整為定位管硬支撐。

2.2 中心錨結輔助繩燒損問題

針對中心錨結輔助繩燒損問題，提出以下幾種改進方案。

（1）硬橫跨底部中心錨結輔助繩過渡安裝方案，具體見圖6。（2）當中心錨結輔助繩在腕臂結構處采用懸吊滑輪懸掛時，在中心錨結輔助繩與承力索間增設等電位用電連接，或?qū)ν蟊厶帒业趸啈覓斓闹行腻^結繩進行掐絕緣處理，具體見圖7。

圖6 硬橫跨底部中心錨結輔助繩過渡安裝方案

圖7 腕臂結構位置中心錨結繩過渡安裝方案

2.3 隧道內(nèi)腕臂吊柱支撐底座問題

針對隧道內(nèi)腕臂吊柱硬支撐底座處T螺栓與支撐本體沖突問題，經(jīng)分析，通常支撐底座開孔間距設計為160 mm，具體見圖8。

圖8 隧道內(nèi)腕臂吊柱支撐底座開孔圖

現(xiàn)場實施過程中，受隧道凈空、槽道預埋施工誤差、腕臂底座調(diào)整等影響，造成T 螺栓與支撐本體沖突。

經(jīng)現(xiàn)場實際測量，為了消除施工誤差帶來的影響，同時滿足腕臂吊柱硬支撐底座處T 螺栓安裝空間需求，建議將支撐底座開孔間距調(diào)整為200 mm，底座長度調(diào)整為280 mm。

2.4 存車場、動車所內(nèi)股道間設備柱與吸污車走形流線沖突問題

設計階段，應充分理解存車場、動車所場段規(guī)模、股道間距、道路流線等設計意圖，與站場、動車、機務、給排水等專業(yè)做好接口配合工作，股道間接觸網(wǎng)設備柱的設置位置不僅要滿足股道單獨停電檢修的需求，同時還應與股道間的吸污車等設備車輛作業(yè)流線、動車組司機登車平臺、上水栓等設備設施統(tǒng)籌考慮，避免互相沖突。

2.5 鐵路樞紐內(nèi)動車組連續(xù)自動過電分相失敗問題

通過調(diào)研動車組及地面磁鋼生產(chǎn)廠家，研究發(fā)現(xiàn)動車組在連續(xù)通過電分相時，車載自動過分相裝置要求動車組通過第一個電分相第3個地面磁鋼至動車組通過下一個電分相第1 個地面磁鋼位置時，車載自動過電分相裝置需要約50 s“冷卻時間”，冷卻時間內(nèi)不能對地面磁鋼自動識別。因此，當動車組連續(xù)通過電分相時，如果兩個電分相間距離較近，且動車組通過速度過高時，將無法滿足上述“冷卻時間”，引起動車組無法自動通過第二個電分相的問題發(fā)生。

設計階段，應充分考慮大型樞紐供電方案，綜合考慮動車組車載自動過分相裝置“冷卻時間”，經(jīng)過嚴密、充分的行車邏輯檢算，合理確定連續(xù)電分相的距離，避免上述問題發(fā)生。

3 結語

該文通過梳理總結高速鐵路接觸網(wǎng)工程實施過程中遇到的腕臂正定位腕臂定位管支撐方式、中心錨結輔助繩燒損、隧道內(nèi)腕臂吊柱支撐底座、存車場、動車所內(nèi)股道間設備柱與吸污車走形流線沖突、鐵路樞紐內(nèi)動車組連續(xù)自動過電分相失敗等接觸網(wǎng)設計細節(jié)問題，提出了相應的對策，為其他類似工程提供一定的借鑒。