高速铁路接触网精确测量技术标准的研究

王哲浩

0 引言

高速铁路运行速度高，要求轨道和接触网必须具有精确的集合线性参数。高速铁路电力牵引供电工程施工时，通常利用精密精测网资料（CPII、CPIII），采用全站仪、无接触接触网激光静态测量仪等进行精确测量和计算，并将设计布点与实地测点相对应，进行三维标定。在系统调试过程中，根据CPIII 精测网数据和线路拟合参数判定轨道与接触网耦合状况，使其符合相关标准。因此，研究和建立一套接触网精密工程测量标准体系是实现高速铁路列车安全运行的关键技术之一。

国内既有铁路接触网工程测量技术标准只适用于普速铁路工程建设，测量工作及其精度指标如何确定才能满足高速铁路建设要求，目前的测量技术如何实现这些要求，采取什么样的测量方式实现等问题，必须通过研究及工程实践加以解决。随着在高速铁路建设过程中对精密测量技术的认识不断深入，结合高速铁路建设特点和现代测绘技术的发展，精密测量网技术在国内高速铁路建设中广泛应用，并在京津线、武广线、郑西线、哈大线、合宁线、合武线、石太线等高速铁路工程测量中得到实施，逐步形成了具有中国自主知识产权的高速铁路工程测量技术体系。为实现高速铁路接触网的高精确度，必须将高速铁路精密测量网技术引入到工程实践当中。

1 接触网精密测量指标的研究

研究及制定高速铁路接触网的精密测量指标是实现高速铁路精密工程测量技术标准的核心，进而保证高速铁路的安全平稳运行。与普通铁路相比，高速铁路工程测量系统性更强，精度要求更高。

结合国内高速铁路工程建设实际，研究确定接触网工程在设计、施工及验收的相关精度指标，成为解决高速铁路建设的关键问题之一。

接触网精密测量主要包括3 个阶段：勘察设计阶段、施工阶段和接触网精调。其中接触网施工阶段需要对高速铁路接触网线索部分，基础部分，支持结构等进行测量。最大程度地控制测量误差以达到误差最小，满足高速铁路运行需要。

2 接触网线索参数标准

2.1 接触线

接触线是保证电气化铁路正常运营的关键器材，它通过与受电弓滑板之间的滑动摩擦将电能从牵引变电所传输给电力机车，接触线的空间几何尺寸直接影响高速动车组受流质量。

接触线应使用接触线专用检测尺和塞尺对接触线平直度进行检测，最大间隙不大于0.1 mm/ m。在线路轨道调整完成后，接触线悬挂点距轨面的高度允许偏差±30mm，偏差要求如下：

（1）定位点两侧第1 吊弦处接触线高度应等高，相对该定位点的接触线高度允许偏差为±10 mm，但不得出现“V”字形。

（2）接触线工作支悬挂点高度变化时，时速250 km其坡度不大于1‰，坡度变化率不大于0.5%；时速300 km及以上坡度为0。

（3）两相邻悬挂点的高度差不得大于10 mm。

（4）两相邻定位点的高度差不得大于20 mm，且不能形成误差峰值的倒“V”字形。

文献[1]根据激光相位测距原理实现接触线高度动态监测，激光测距的设计精度达0.3 mm，接触线高度测量的精度为±5 mm。

2.2 承力索

承力索悬挂点距轨面的高度宜采用激光测量仪测量，精确到mm，允许偏差±100 mm。承力索吊弦线夹与接触线吊弦线夹在垂直方向的相对允许偏差±20 mm，岔区及无交叉线岔区2 支承力索垂直间隙均不得小于60 mm。

非绝缘锚段关节2 承力索接触线水平间距允许偏差±30 mm，承力索、接触线的绝缘子应对齐，允许偏差为±50 mm，承力索、接触线2 绝缘子中心应对齐，允许偏差为±30 mm。

2.3 整体吊弦和弹性吊索

在整体吊弦测量与计算时，承力索悬挂点的高度宜采用激光测量仪测量，精确到mm；支柱跨距宜采用激光测距仪测量，精确到cm。

吊弦安装偏差要求如下：

（1）吊弦安装位置的测量从悬挂点向跨中测量，其偏差在跨中调整，允许偏差±50 mm。

（2）吊弦在任何温度下均垂直安装，承力索吊弦线夹与接触线吊弦线夹在垂直方向的相对允许偏差±20 mm。

弹性链形悬挂的弹性吊索安装偏差要求如下：

（1）弹性吊索安装时从悬挂点平分，弹性吊索的中心位置标记与腕臂管中心对齐，允许偏差20 mm。

（2）中心锚结方向的弹性吊索线夹外露，以线夹外沿为基准不大于30 mm；复核各吊弦点的安装位置符合设计要求，偏差为±50 mm。

文献[2]运用有限元软件对接触网系统静态弹性进行仿真分析，为研究接触网系统的弹性和制定高速铁路弹性链形悬挂的安装标准提供依据。

另外，简单链形悬挂同一跨内相邻吊弦处的接触线高度差应符合设计预留弛度的要求，激光测量仪测量检查允许偏差不得大于5 mm，弹性链形悬挂相邻吊弦点处接触线的高度差应不大于10 mm。

3 接触网基础工程

3.1 路基地段接触网基础

线路两侧和线路中间的基础顶面高程应符合设计要求，使用水准仪测量检查允许偏差±20 mm。

桩基深度允许偏差±100 mm，杯形基础深度允许偏差±50 mm，使用钢卷尺测量检查。

支柱基础、拉线基础预埋螺栓与线路中心线的距离应符合设计要求，允许偏差为±50 mm。预留基础螺栓顺线路方向中心线应与线路中心线平行，垂直线路方向中心线应与线路中心线垂直，2 个方向的允许偏差均不大于1.5°。预埋钢板应与基础面齐平或略高，允许偏差0～5 mm。预埋钢板中部预留孔中混凝土略高于预埋钢板顶面，允许偏差0～5 mm。预埋钢板应水平，允许偏差不大于5 mm。

3.2 桥隧部分接触网基础

文献[3]具体阐述了接触网桥隧构件基础施工的特点及措施，但其技术要求不适用于现在高速铁路的发展。由工程实践总结出桥上H 形钢柱基础预埋钢板应符合预埋钢板与基础面平齐或略高的要求，允许偏差+5/0 mm。预埋钢板中部预留孔中混凝土略高于预埋钢板顶面，允许偏差+5/0 mm。预埋钢板应水平，高低偏差允许5 mm。

隧道内预埋滑槽质量采用游标卡尺、钢卷尺测量。同组滑槽中心线与隧道中心线的垂直度、平行度偏差为槽道长度的±5‰。同组滑槽两槽间距允许偏差±5 mm。同组滑槽顺线路方向定位允许偏差±500 mm。滑槽的倾斜允许偏差不大于3 mm。滑槽埋入深度允许偏差0～5 mm。

3.3 接触网支柱

为了实现支柱装配安装一次到位，文献[4]对全补偿链形悬挂接触网支柱装配的各部分结构进行了力学和数学分析，为建立和制定接触网支柱安装标准提供了借鉴。

其中环形等径预应力混凝土支柱埋设深度施工允许偏差0～50 mm，同一组硬横梁环形等径预应力混凝土支柱应等高，允许偏差0～50 mm。

H形钢柱端面应与线路平行，支柱扭面允许偏差±2°。硬横跨2根支柱中心连线均应垂直于正线，偏差不应大于2°。同一组硬横跨2根支柱间距应符合横梁跨长，允许偏差0～20 mm。

3.4 支持结构

3.4.1 腕臂结构

腕臂按照计算结果进行预配，预配完毕后应采用力矩扳手、钢卷尺复测预配的各项长度尺寸，测量检查偏差不大于5 mm。腕臂安装应符合腕臂安装曲线，在平均温度时应垂直于线路中心线。腕臂无弯曲，承力索悬挂点距轨面的高度符合设计要求，激光测量仪测量检查允许偏差±100 mm。

3.4.2 硬横梁结构

硬横梁的质量经力矩扳手、钢卷尺测量检查，硬横梁的安装高度应符合设计要求，允许偏差为+100/0 mm。

4 接触网精调

为实现高速铁路接触网的高精确度，必须加强施工测量工作，将接触网精调工作与精测网有机结合，主要工作如下：

（1）施工时应充分利用精测网资料（CPⅡ、CPⅢ），采用全站仪、无接触接触网激光静态测量仪（长度测量应使用钢尺）等进行精确测量和计算，将设计布点与实地测点对应，并进行三维标定。

（2）根据CPⅡ精测网数据，测量核定高速铁路接触网车站、区间分段测量起点，桩基一次准确定位。

（3）根据CPⅡ精测网数据，测量核实隧道预留槽道、后植锚栓、下锚断面位置，路基、桥梁接触网支柱及拉线基础位置符合设计要求。

（4）根据CPⅢ精测网数据，测量核定接触网支柱垂直线路中心线偏差及上部孔位准确性、隧道内的吊柱及锚栓安装偏差，对支柱、吊柱（含各种安装底座）统一编号。

（5）根据CPⅢ精测网数据，测量计算吊弦长度。

（6）在联调联试过程中，根据CPⅢ精测网数据和线路拟合参数，进一步分析、判定轨道与接触网耦合状况并使其符合相关标准要求。

5 结束语

随着国内高速铁路的快速发展，为进一步确保高速铁路列车安全运行，建立完善的高速铁路接触网精密测量技术越来重要。本文详细论述国内高速铁路接触网线索部分，基础部分的主要施工测量标准和施工检测方法，以期对以后的高速铁路接触网工程的高精度、高平顺性起到重要作用。

[1] 彭朝勇，王黎，高晓蓉，等.接触网导线高度动态检测系统[J].电气化铁道，2004（31）：91-97.

[2] 弹性链形悬挂接触网弹性计算与测量[D].成都：西南交通大学，2010.

[3] 新线接触网桥隧构件基础施工的特点及措施[J].电气化铁道，1998（3）：28-33.

[4] 接触网支柱装配计算数学模型[J].铁道工程学报，1999（1）：85-91.