弹性支座施工技术探讨

王元厚，彭大明

0 前言

随着弹性支座的应用，与其作为支持结构的简单悬挂系统（以下简称弹性简单悬挂）大大改善了接触网的弹性，适应的行车速度大大提高，同时，弹性支座对安装空间要求也较小，因而在接触网系统中被广泛采用。德国的一些城市轨道交通、郊区铁路接触网采用了该弹性简单悬挂形式。香港地铁港岛线地下隧道内也采用弹性支座作为接触网的支持结构。国内上海地铁一号线、二号线全套引进以德国SIEMENS公司研制开发的弹性支座作为支持结构的简单悬挂接触网系统。其后随着弹性支座国产化的成功研制，通过弹性支座实现接触悬挂的弹性简单悬挂系统在我国被大量采用，已经开通营运的上海地铁二号线西延伸线、上海地铁四号线工程中均采用了该弹性简单悬挂。大铁路中，在接触网通过净空较低的立交桥区段及长大隧道内也广泛采用了该悬挂方式。以弹性支座为支持结构的弹性简单悬挂为受电弓提供了良好的受流条件，其国产化的实现以及对净空要求较小的特点，在城市轨道交通和电气化铁道中有着较大的市场份额和广阔的应用前景。

1 弹性支座的结构及工作原理

如图1所示，弹性支座由安装底板、树脂绝缘子、弹性支撑底座、直形定位管、支持器、定位线夹和管帽等7种零部件组成。可以看出，在隧道净空较低时，弹性支座可以直接固定在隧道或其他建筑物顶部，当隧道净空较高时，通过吊架或底座固定在隧道或其他建筑物顶部。

图1 弹性支座构造示意图

考虑接触线允许最大偏移值、温度变化范围、锚段长度等因素，弹性支座定位器设计长度通常分为3种尺寸，分别为720，920，1120 mm，根据悬挂点到中锚或硬锚固定点的距离不同，选取不同长度的定位器。

弹性支座的弹性通过轴环中设定的弹性橡胶套获得，弹性橡胶套的弹性能克服接触网运行过程中产生的低频振荡。弹性支座通过 U形夹连接定位管，在定位管端部定位线夹上固定接触线，弹性橡胶套扭转，使支架做上下垂直运动，而定位管与U形线夹之间连接螺钉在温度变化、导线热胀冷缩时定位管能水平移动。

2 弹性支座施工技术

2.1 施工定测

施工定测是施工中非常关键的工序，施工定测分为纵向定测和横向定测2个步骤。

2.1.1 纵向测量

（1）起始点的选择。纵向测量起始点一般选取锚段关节或道岔定位以及分段绝缘器悬挂点进行测量，测量时，参照施工图纸，结合现场标识的里程、车站中心点的位置，测量锚段关节定位点或道岔定位点、分段绝缘器悬挂点的纵向位置。

（2）根据测出的锚段关节悬挂定位点位置，参照施工设计图纸，确定下锚点的纵向位置。测出下锚支架距线路中心的距离，校验下锚转角是否符合设计要求。

（3）根据定测出的锚段关节定位点的位置，参照施工设计平面图，采用钢卷尺进行测量，曲线段应沿外轨测量。

a.进行纵向测量时，应复核各车站和区间的长度及不同隧道接口、隧道曲线段、道岔处等地点的实际里程是否与设计图纸相符。

b.测量定位过程中，结合现场所标识实际里程和施工设计图纸里程，随时校核测量结果，以防产生累积偏差。

c.悬挂点测量定位时应避开隧道伸缩缝、隧道连接缝、盾构区间管片接缝、或明显渗水、漏水等部位。

d.悬挂定位点定测：若按施工设计图所设计的跨距位于隧道伸缩缝、隧道连接缝、盾构区间管片接缝或明显渗水、漏水等位置时，应适当顺线路位移以避开前述位置，但最大位移量不超过±0.5 m，且保证不超过设计最大跨距允许值。

在测量过程中，应注意以下几点：

（1）补偿下锚装置和硬锚下锚装置的区域消防水管或下水管道是否相互影响（部分消防水管和下水管道的布置是由站厅层到站台层）。

（2）电力电缆、通信电缆、信号电缆及其他电缆与补偿装置坠砣限制架的安装区域是否相互影响。

（3）非工作支至下锚装置的接触线或承力索是否会受到通信电缆及其他障碍物的影响。

（4）下锚支的绝缘距离应满足设计要求。

（5）补偿下锚装置支架和硬锚支架的安装区域表面应平整。

（6）计算出补偿下锚装置的坠陀是否可能有侵入限界的现象。

2.1.2 横向测量

（1）确定横向测量方法。由弹性支座的结构可知，弹性支座的定位器分720，920，1120 mm 3种。当然，采用 720 mm型定位器时，也可用920 mm型或1120 mm型定位器代替，调整完再根据设计定位线夹距定位器末端的外露长度，割掉多余的定位管，同样可以保证实现其功能，但是，这样造成定位管长度型号较多，不利于运营维护。因而必须严格参照设计定位器长度进行安装、调整。

由于定位管长度一定、各零件长度确定，所以弹性支座的位置可以确定。为了精确定位，通常算出固定弹性支座靠线路中心的螺栓距线路中心的距离，如图2中，Lj和Ly，通过限界定位，而非高度定位。将弹性支座所在的断面看作一平面坐标，即通过X轴方向定位，但在Y轴方向上需进行限界检测。

图2 隧道内弹性支座安装示意图

在确定Lj和Ly值时应注意，同一种类型的弹性支座在不同的隧道顶固定时，弹性支座固定螺栓距线路中心的距离不同：在矩形隧道中，通过拉出值、定位器的长度、固定座和支持固定板、可调叉形双耳等零件的尺寸，可以算出Lj值；在圆形隧道中，除了考虑上述参数外，还应考虑弹性支座安装面的坡度（如图2中所示β1）引起的水平位置的变化（如图2中所示）。

由图 2 得：β1= β2，b = tgβ2×h = tgβ1×h式中，h为固定座厚度、绝缘子长度以及支持固定板厚度三者之和。

（2）横向测量。计算出固定弹性支座靠线路中心的螺栓距线路中心的距离Lj和Ly后，采用道尺、激光测量仪进行横向测量。

如图3所示，测量时保证激光测量仪垂直于道尺与轨面，通过激光测量仪的移动，测出弹性支架固定点，再做好记号，并测出固定点距轨面的高度。

图3 激光测量仪横向测量定位示意图

2.2 弹性支座装配形式的选择

弹性支座装配形式的选择主要由 2个因素确定（见图 4），一是定位管坡度，通常调整后的定位管平坡度为 1/10～1/6，定位管与水平线的坡度不大于10°；二是为保证弹性支座的橡胶轴套在允许扭矩的范围内工作，弹性支座调整后，固定座与转向支架之间的夹角（图4所示α）应≤14°。

图4 弹性支座加负载后示意图

由于采用“限界定位”，因而可能存在下列情况：

（1）在高净空矩形隧道，为保证定位管坡度，通常选用吊柱降低弹性支座安装高度。

（2）在车站风管区，为保证定位管长度以及可靠安装，通常选用在风管支架下安装弹性底座。

（3）在区间圆隧道，当安装弹性支座的盾构面高度较高或盾构切线与水平线夹角较大时（如图4中α1），应加装角钢垫块，以保证夹角α和定位管坡度满足要求。

（4）在区间圆隧道，当采用较长定位管或轨道建筑较高时，弹性支座固定点据轨面的高度较低，此时，不仅夹角α 较大，且直型定位管可能侵入受电弓设备限界，需选用“弓”型定位管。

2.3 弹性支座安装

弹性支座在现场安装前应先将弹性支座各相关连接零件的螺栓按要求紧固。弹性支座通常是通过化学锚栓或膨胀螺栓直接或通过支架固定在隧道顶，安装前应检查所钻孔的直径、深度是否符合化学锚栓或膨胀螺栓的安装要求，孔内残余物是否清除干净。安装膨胀螺栓时应根据膨胀螺栓安装要求，按设计扭矩进行紧固。安装时应保证同一组弹性支座两绝缘子中心的连线与轨道垂直。

2.4 弹性支座调整

接触线架设完毕后，进行弹性支座的调整，也称弹性支座简单悬挂调整。包括拉出值调整和接触线高度调整。因横向定位时通过限界定位，因而拉出值的调整幅度不大，通过移动定位线夹在定位管上的位置即可进行拉出值的微调。而接触线高度的调整是通过扭转弹性支座的橡胶轴套实现的（如图5所示）。

图5 弹性支座调整示意图

弹性支座调整步骤如下：

（1）悬挂初步调整。将接触线装入定位线夹中，拧紧（如图5中所示）零件1，但应保证定位管可顺线路方向偏移，注意，此时零件2、零件3是未拧紧的，用Φ2.0 mm铁线将每一个定位点悬挂在距设计高度约50～100 mm的位置，各悬挂点之间高度大致等高，使每一弹性支座的受力与工作时受力接近，再拧紧可调叉形双耳的固定螺栓，使叉形双耳固定在转动支架（U形夹）上。

（2）拉出值调整。由于此时接触线高度距设计高度相差100 mm左右，可进行拉出值调整。将接触线调整到位时，拉出值通常约有5 mm的变化，在接触线高度调整到位时再次对拉出值进行细微调整。拉出值调整步骤如下：a.用拉出值测量仪测出实际拉出值，参照设计拉出值，计算出需移动的距离；b.在定位管上做出定位线夹需移动的记号，移动定位线夹到设计位置；c.再次用拉出值测量仪进行复核，确保拉出值达到设计要求。

（3）接触线高度调整。用“C”形调整扳手扭转弹性支座的橡胶轴套调整接触线高度，当达到设计高度时，紧固零件3，调整零件2，使该固定座顶丝与固定座间保持3～5 mm间隙。

（4）定位管偏移调整及拉出值复核。根据环境温度、悬挂点距中心锚结或硬锚固定点的距离，参照施工设计定位管位移的安装曲线，调整定位管的偏移角度，双接触线时，两定位管应是平行的。

再次用拉出值测量仪对拉出值进行校验，记录测量数据。

2.5 弹性支座接地安装

所有弹性支座应用扁钢或电缆以及铜绞线等与架空地线进行可靠接地，接地扁钢（或电缆、铜绞线）应紧贴隧道壁，走向美观，安装牢固。

2.6 弹性支座限界检测

由于受隧道净空限制，通过限界车对所有弹性支座的检测是很有必要的，主要观察是否侵入受电弓设备限界以及机车通过时弹性支座不带电部分与受电弓的动态绝缘距离是否符合设计要求。

3 结论

采用弹性支座作为支持装置的弹性简单悬挂最大的优越性在于能满足低净空隧道内向电力机车提供良好的受流条件，满足电力机车在最高时速130 km的情况下，受电弓受流质量良好，弹性简单悬挂结构简单，施工、维修方便，其相关零部件都能适应地下隧道内的环境和安装条件，且基本都能实现国产化，是一项值得推广的技术。