高速铁路外轨超高对接触网定位安装的影响

■ 石瑞霞

高速铁路外轨超高对接触网定位安装的影响

■ 石瑞霞

1 概述

高速铁路（客运专线）曲线实设超高值既要满足中、高速客车共线运行的要求，又要体现以高速客车为主的特点，还应预留远期单一高速客车运行的条件。350km/h高速接触网系统SiFCAT350的腕臂安装设计也需满足不同的外轨超高设置。

在接触网悬挂系统中，空气间隙是接触网安全运行的重要保证之一。25kV系统中，德国铁路的绝缘锚段关节处接触线空气间隙是450mm，法国铁路是500mm。我国《铁路电力牵引供电设计规范》规定，绝缘锚段关节两悬挂点空气间隙正常值为450mm。根据实际经验，一般绝缘关节两悬挂点的水平距离设计值保证500mm，困难时采用450mm。在隧道内侧面限界较小的困难情况下，特别是在大超高时，两支接触网的空气绝缘间隙实际上小于450mm。曲线半径越小，超高设置越大，两支接触网悬挂的空气绝缘间隙就越小，对接触网腕臂定位安装的影响就越大。

2 影响接触网空气绝缘间隙的因素

设计输入参数：五跨绝缘关节接触悬挂点的水平空气绝缘间隙为450mm；两个中心工作支中的一支抬高150mm，另一支导高为5 300mm；定位器的安装角度为9°。典型的线路情况为：直线、曲线半径R=14 000m，10 000m，9 000m，7 000m，其超高设置值分别为0mm，90mm，125mm，140mm，175mm。

2.1 外轨超高设置值的影响

当超高设置值分别为0mm，90mm，125mm，140mm，175mm时，受电弓中心线在导高为5 300mm处偏离线路中心线的距离分别为0mm，320mm，446mm，500mm，628mm。超高越大，受电弓偏离线路中心线的距离越大。在侧面限界一定的情况下，支柱中心距悬挂定位点的安装空间就越小，对接触网定位安装就越不利。尤其隧道内侧面限界较小时，曲线上绝缘关节中心柱的定位安装就更加困难。

中心柱两工作支悬挂点水平距离为4 5 0mm，一支抬高150mm，空气绝缘间隙实际为474mm（见图1）。但由于定位器外轮廓的影响，抬高工作支距另一工作支带电体的空气间隙对应不同外轨超高分别为440mm（直线），433mm，431mm，430mm，428mm。

由此可见，定位器外形确定条件下，超高设置值越大，抬高工作支相对于另一工作支的带电体空气绝缘间隙越小。

图1 外轨超高对中心柱空气绝缘间隙的影响

2.2 外轨超高时的精确设计

由于接触网必须适应地形地貌和各种不同的现场条件，客运专线接触网更需加强安装的精确设计，对悬挂定位各点工作状态和安全校验进行设计，确定彼此系统配套的、结构具有一定冗余特点的、实用的接触网零部件。

接触网腕臂定位安装设计中，设计人员的工作经验、设计方法、收集的资料、使用的软件等都起着至关重要的作用。以抬高工作支沿铅垂方向而不是垂直于轨面方向（粗略设计）抬高150mm，超高为125mm为例，抬高支相对于另一工作支的距离就会减小（见图2）。这种误差仅存在于曲线，当超高分别为90mm，125mm，175mm时，抬高工作支相对于另一工作支悬挂点的距离分别减小了7mm，10mm，13mm，而抬高工作支相对于另一工作支带电体的距离分别减小了1mm，2mm，3mm。所以，曲线上要特别讲究精确设计，严格控制设计误差，确保设计的空气间隙满足要求。

图2 粗略设计对两接触网悬挂空气间隙的影响

2.3 曲内两工作支顺线路方向的距离

隧道内中心柱的双腕臂顺线路方向安装的距离一般是2m，在超高情况下，对中心柱靠近转换柱的一支，特别是在下锚闭口方向，两工作支顺线路方向的距离会引起其水平方向空气绝缘间隙的减小。如图3所示，支柱F处，抬高工作支距另一工作支的水平距离为422mm，支柱G处抬高工作支距另一工作支的水平距离为437mm，小于450mm，所以在设计说明中，有必要规定绝缘关节处拉出值的施工误差范围，并在配合施工时严格控制该施工误差。

2.4 接触网悬挂定位测量方法的影响

图3 腕臂顺线路方向的距离对两接触悬挂空气绝缘间隙的影响

在隧道内部接触网定位安装中，测量悬挂定位的方法主要有“平面投影法”和“角度调整法”。但这两种测量方法都忽略了外轨超高，使接触网悬挂点的测量不准确。如果隧道内接触网基础采用后置锚栓，在后置锚栓打孔灌注完成、腕臂定位安装到位后再进行轨道超高调整，会直接影响接触网定位安装的精确度，偏差大时，可能需要二次安装调整。

2.5 小结

在普速铁路上，接触网的腕臂定位安装比较粗略，一般在确定了腕臂的安装高度、定位方式及侧面限界，进行腕臂预配后，腕臂定位安装即在现场调整完成。

但在高速铁路上，腕臂的精确安装非常重要。首先要在系统设计的基础上进行安装的精确设计，然后收集每个定位安装工点的输入数据，如跨距、腕臂安装高度、侧面限界、支柱斜率、拉出值、各种线材及零部件的单重等。根据这些参数进行精细的腕臂预配、吊弦计算、定位器角度计算等，由输出结果指导腕臂定位安装，几乎不需要调整就能精确地将各个工点的腕臂定位安装到位，避免架线后的反复调整，确保系统性能。

3 外轨超高时接触网定位安装的解决措施

一般情况下，绝缘关节两工作支悬挂点的空气绝缘间隙，设计值应采用500mm。条件恶劣情况下，若采用450mm的空气绝缘间隙，就要采取措施减小外轨超高对接触网定位安装的影响，为接触网的安装创造有利条件。主要措施有：

（1）养成良好的设计习惯，严格按照正确的作图方法进行设计，努力做到精确设计。

（2）提高腕臂预配的精度，对影响安装精度的各种因素做到心中有数，在施工中逐步积累经验，提出修正系数加以修正。定位点安装预配及修正，实现悬挂点位置一次安装到位，避免人为的盲目反复调整。

（3）严格控制施工测量工艺，提高曲线上接触网悬挂定位点测量精度及安装位置精度，特别是悬挂点两侧第一吊弦的位置精度。

（4）严格控制施工误差，从施工人员、操作机械、材料、施工方法等方面进行控制，在施工中应严格控制绝缘关节的静态最小空气间隙，力争做到接触网悬挂定位安装一次到位，同时满足空气绝缘间隙和弓网动态受流的系统性能要求。

4 结论

外轨超高时，高速铁路接触网的定位安装必须采用精确设计，并采用适合高速铁路接触网悬挂定位的精确安装工艺，从而确保高速接触网静态、动态的系统性能要求。

[1]杨湘民. 浅谈接触网施工误差的控制方法[J]. 电气化铁道，2004（1）

[2]黄江伟. 接触网导线高度施工误差分析[J]. 分析与检测，2008（7）

[3]刘彬. 武广客运专线武汉试验段无砟轨道曲线超高合理值的探讨[J]. 铁道建筑，2008（9）

[4]铁道部电气化工程局电气化勘测设计处. 电气化铁道设计手册·接触网[M]. 北京：中国铁道出版社，1983

[5]中铁电气化局集团有限公司. 电气化铁道接触网[M].北京：中国电力出版社，2001

责任编辑王肖文

石瑞霞：中铁第四勘察设计院集团有限公司，工程师，湖北 武汉，430063