浅谈重载铁路AT区段双线隧道口正馈线施工技术

中国铁建电气化局集团第二工程有限公司 李 宁



浅谈重载铁路AT区段双线隧道口正馈线施工技术

中国铁建电气化局集团第二工程有限公司 李 宁

【摘要】本文根据设计标准、施工经验及运营后设备运行情况进行双线隧道口正馈线与承力索间静态距离和动态距离分析探讨，针对中南通道AT区段双线隧道口正馈线转化形式提出改进措施，确保重载铁路开通后运营安全。

【关键词】正馈线；静态距离；动态距离；安装特性曲线

0 前言

环顾世界，客运高速化、货运重载化，已成为铁路现代化的必然趋势和重要标志。中南铁路通道是我国第一条按万吨重载技术标准建设的铁路，全长1270公里，其中隧道共计一百多座，全线采用AT供电方式。由于中南通道隧道净空低，隧道口处正馈线转换施工工艺标准直接影响到后续运营安全，本文在此浅谈一下中南铁路通道隧道口正馈线转换的施工要点。

1 双线隧道口正馈线转换设计标准

中南通道隧道口附加线转化采用硬横梁形式进行转化，其转换具体形式见下图：

图1 双线隧道附加线转换示意图

图2 双线隧道正馈线硬横梁上安装示意图

（1）上图B1、C1附加线装配采用硬横梁形式，其中B1正馈线采用在硬横梁顶上利用柱式绝缘子固定方式，C1正馈线采用在硬横梁底部利用V型悬挂方式固定，设计支柱高度为12米。

（2）隧道口支柱及吊柱设计结构高度为1200mm，接触线导高为5800mm，因此承力索距轨面高度7000mm，当隧道口存在四跨锚段关节时，非支承力索距轨面高度为7300mm。

（3）南通道正馈线选用LBGLJ-300，设计张力为15KN。

（4）中南通道隧道设计净空高度最高为7700mm，承力索距轨面高度为6550mm，正馈线距轨面高度为7100mm。

2 双线隧道口正馈线转换影响因素分析

由于正馈线受大风、温度、跨距、张力等因素的影响，因此正馈线与承力索间距离是动态的。为了保证在施工后确保正馈线与承力索间距离在极限状态下也要满足距离，我们通过分析正馈线与承力索间静态距离和动态距离的变化来分析是否满足电气绝缘距离。

2.1 正馈线与承力索间静态距离计算

（1）我项目根据原设计隧道口C1硬横梁支柱为12米，考虑硬横梁支柱外漏200mm，硬横梁高度为500mm，支柱埋深1500mm，道床高度为1114mm，则硬横梁梁底距轨面高度为8686mm。因为C1硬横梁采用“V”形悬挂，绝缘子长度（含连接零件）总共为1220mm，根据技术标准绝缘子延长线与硬横梁夹角为60度，因此正馈线距梁底垂直距离为1118mm，因此正馈线距轨面高度为7568mm。

（2）中南通道隧道接触线导高设计为5750mm，同时根据结构高度为1200mm，最终根据导高及结构高度决定了隧道口承力索距轨面高度为6950mm，四跨锚段关节非支承力索距轨面高度为7250mm。

总之，根据上述计算所得正馈线与工支承力索间静态垂直距离为618mm，正馈线与非支承力索间静态垂直距离为318mm。

2.2 正馈线与承力索间动态距离计算

（1）根据中南通道正馈线选用为LBGLJ-300，设计张力为15KN。依据LBGLJ-300安装曲线特性，由锚段当量跨距、正馈线架设张力及温度，则可查处每跨正馈线弛度及随着温度变化正馈线弛度变化率。

图3 附加导线LBGJX-300安装特性曲线

通过查表得知，当量跨距为50米，跨距为55米，张力为15KN，最高温度为40℃，正馈线最大弛度为1280mm；同时查表可发现随着温度变化1℃，正馈线弛度变化10mm，根据山东地区的气象资料显示最高温度为40℃，最低温度-20℃，因此正馈线弛度最大变化值为600mm ，其弛度变化主要影响正馈线垂直距离。

（2）大风对接触网正馈线的影响主要是风力对正馈线形成水平倾覆力：

式中，P为架空线路水平风压；为风速不均匀系数；D为空气动力系数；M为架空线路受风投影面；W0为理论风压，且W0= （/ 2）v2，为空气密度；v为风速；为风向与架空线路轴向的夹角。根据式（1）可见，风速越大，正馈线水平倾覆力越大，因此风力变化主要影响正馈线水平距离。

根据TB10421-2003铁路电力牵引供电工程质量验收标准中要求同回路自耦变压器供电线带电体距接触悬挂或供电线带电体间隙不小于500mm，通过上述计算得知正馈线与承力索间静态、动态距离相结合后在极限状态下未满足上述绝缘距离，存在因绝缘距离不足引起放电而跳闸，最终影响运营安全。

3 双线隧道口附加线转换处理措施

通过上述隧道口正馈线与承力索间静态距离和动态距离分析，为了确保两者间距离在极限状态下满足绝缘要求，我项目在施工中采取以下主要措施：

3.1 正馈线与承力索间静态距离采取措施

（1）将隧道口C1处硬横梁支柱高度适当提高。我项目根据施工现场实际情况，隧道口B1硬横梁支柱高度不变，隧道口C1硬横梁支柱由12米变更为12.5米，考虑硬横梁支柱外漏200mm，硬横梁高度为500mm，支柱埋深1500mm，道床高度为1114mm，则硬横梁梁底距轨面高度为9186mm。因为C1硬横梁采用“V”形悬挂，选用绝缘子爬距大且自身长度短绝缘子，绝缘子长度（含连接零件）总共为1120mm，根据技术标准绝缘子延长线与硬横梁夹角为45度，因此正馈线距梁底垂直距离为1026mm，因此正馈线距轨面高度为8160mm。为了防止大风灾害使绝缘子和导线上翻造成绝缘距离不够、接地短路等故障，“V”形悬挂使导线悬挂点位置相对固定，导线风偏摆动量小。

（2）降低承力索高度。中南通道隧道接触线高度为5750mm，根据TB10421-2003铁路电力牵引供电工程质量验收标准中要求接触悬挂点距轨面高度在隧道内（包括按规定降低高度隧道口外及跨线建筑物范围内）正常情况下不下于5700mm，困难情况下不小于5650mm，因此隧道内接触悬挂点距轨面高度取5700mm。同时根据支持装置特点可将结构高度由1200mm调整为800mm，最终根据导高及结构高度决定了隧道口承力索距轨面高度为6500mm，四跨锚段关节非支承力索距轨面高度为6800mm，比原设计降低了500mm。

总之，根据上述计算所得正馈线与工支承力索间静态垂直距离为1660mm，正馈线与非支承力索间静态垂直距离为1360mm。

3.2 正馈线与承力索间动态距离采取措施

（1）根据安装曲线计算时架设条件，在同一温度条件下弛度与张力的基本关系为：

式中：f为导线的弛度（米），q为导线的单位负载（kN/m），T为导线的张力（kN），l为跨距（米）。

通过上述公式可知要减小正馈线弛度值，需要减小隧道口附加线跨距，减小隧道口正馈线当量跨距、增大正馈线架设张力。我项目在施工中将隧道口附加线连续转换的三跨跨距适当减小，适当缩短正馈线锚段长度、将正馈线设计张力由15KN提高为18KN，最终大大减小正馈线弛度。通过查阅附加导线安装曲线表获得正馈线弛度值，例如当量跨距为50米，跨距为55米，张力为15KN，最高温度为40℃，正馈线最大弛度为1280mm；当量跨距为50米，跨距为40米，张力为18KN，最高温度为40℃，正馈线最大弛度为680mm，因此通过比较分析数据，弛度值减小了600mm。

（2）根据风偏移值计算公式：

式中：b为导线的风偏移值（米），p为导线的单位长度风负载（kN/m），T为导线的张力（kN），l为跨距（米）。

线索单位长度风负载由公式：

其中p为线索单位长度风负载（kN/m），为风速不均匀系数，K为风载体形系数，d为线索直径，L为跨距中线索的长度，v为最大风速（m/s）。通过查表得知附加导线体型系数K取值为1.2，风速为30～35 m/s不均匀系数取值为0.75。通过减小跨距可以适当减小导线风偏，可以减小大风灾害引起的正馈线舞动。

根据上述公式可知，假如取风速为30m/s，K为1.2，为0.75，跨距为40m，正馈线直径d为23.76mm，T为15kN， 则上述数值带入公式计算得知正馈线风偏移值b为157.8mm。

（3）我项目在施工中将正馈线与承力索交叉处加装绝缘护套，具体以交叉点两侧各加装2.5米绝缘护套。

通过上述计算得知改善后正馈线与承力索间静态距离最小为1360mm，正馈线在最高温度时最大弛度为680mm，正馈线在最大风速下风偏移值为157.8mm，因此正馈线在静态、动态距离相结合后的极限状态下绝缘距离仍不小于522.2mm，满足TB10421-2003铁路电力牵引供电工程质量验收标准中要求同回路自耦变压器供电线带电体距接触悬挂或供电线带电体间隙不小于500mm绝缘距离。

4 结论

综上所述，普通重载铁路接触网隧道口正馈线转换要根据每座隧道口实际具体情况，确保在极限状态下综合考虑正馈线与承力索间静态距离和动态距离；设备运营管理单位要加强平常测量工作和增强抢修能力。自然气候条件对接触网正馈线与承力索间动态距离有着严重影响，甚至会由于绝缘距离不足引起放电影响营运安装，因此在施工前采取有效合理的技术措施将大大增加正馈线与承力索间绝缘距离，确保重载铁路安全运营。

参考文献

［1］吉鹏霄.接触网［M］.化学工业出版，2006，第072749号.

［2］于万聚.高速电气化铁路接触网［M］.西南交通大学出版，2002.

［3］铁道部电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］.中国铁道出版，1983.