架空刚性接触悬挂预埋滑槽研究

杨 霖，赵金凤，陈吉刚，陈敏华



架空刚性接触悬挂预埋滑槽研究

杨 霖，赵金凤，陈吉刚，陈敏华

对采用预埋滑槽进行架空刚性接触悬挂的方案及相关产品进行研究，通过应力分析、位移分析及关键产品验证证明该方案具有一定优势，可延长隧道使用寿命，降低施工成本，提高设备安装效率和安装精度，便于运营维护及设备维修。

预埋滑槽；架空刚性接触悬挂；应力分析

0 引言

以往对于隧道接触网系统，注意力多侧重于土建施工、车辆及设备采购，而对设备安装多为粗放式管理，导致土建工程与设备安装的接口管理薄弱，设计变更增多。采用预埋滑槽进行接触网架空刚性悬挂研究在国内轨道交通领域是一个新课题，是刚性接触悬挂技术及受流理论方面的重大创新。采用预埋滑槽进行架空刚性接触悬挂，对于施工和运营维护优势明显，本文将对该悬挂方案及相关产品结构受力及稳定性、可靠性进行分析。

1 结构形式

采用预埋滑槽作为架空刚性接触悬挂安装基础，替代以往隧道壁现场安装锚栓的安装形式，通过槽道转换件和与之匹配的T型双螺栓或四螺栓悬吊水平槽钢，绝缘子和汇流排垂直安装在槽钢上，从而实现刚性悬挂接触网的垂直安装。图1为隧道预埋滑槽示意图，其安装示意如图2所示。

图2中2种安装方案均涉及关键零部件槽道转换件，即A型预埋槽道安装底座（适用双螺栓悬吊）、B型预埋槽道用悬吊底座（适用四螺栓悬吊）。钢结构件通过上部的2个螺栓孔与预埋滑槽的螺栓连接，下部的单孔（或双孔）通过M20（或M16）螺栓与悬吊槽钢连接。悬吊槽钢、绝缘子、定位线夹及汇流排夹持导线，均采用既有的成熟方案。

图1 隧道预埋滑槽

（a）A型预埋滑槽安装（双螺栓悬吊）

（b）B型预埋滑槽安装（四螺栓悬吊）

图2 隧道盾构管片预埋架空刚性接触悬挂

2 产品分析

为了检验预埋滑槽架空刚性接触悬挂系统产品结构的受力状态及系统稳定性和可靠性，需对产品结构和工艺进行应力及位移有限元分析。

2.1 应力分析

图3、图4为A型隧道预埋滑槽架空刚性接触悬挂方案应力分析结果。结果表明，整体应力最大值42 MPa，远低于材料的屈服极限，符合材料的使用要求。

图3 整体应力

B型隧道预埋滑槽架空刚性接触悬挂方案中槽道转换件（四螺栓悬吊）的有限元计算结果表明，零件最大应力均小于Q235B许用应力220 MPa，满足使用要求。

2.2 位移分析

图5—图7为位移仿真结果，结果表明整体位移顺线路方向最大为0.2 mm，对于1 m长细杆件而言，位移较小；方向位移0.027 mm；方向位移0.036 mm。可见，该产品各方向位移量均较小，系统的稳定性和可靠性较好。

图5 整体位移

图6 整体Y方向位移

图7 整体Z方向位移

3 采用预埋滑槽架空刚性悬挂的优势

（1）注重土建施工、设备安装精度配合以及后续接触网安装的便捷性，施工环境干净整洁，延长隧道使用寿命。

（2）采用系统集成方式，形成一套完整的预埋滑槽架空刚性接触悬挂装置（图8），彻底解决了以往交叉施工安装带来的管理和技术接口问题，为用户提供成套产品，实现高标准、高互换性。

图8 隧道预埋滑槽架空刚性接触悬挂断面

（3）改善受力状态，增强了系统的稳定性和可靠性，如图9、图10所示。

图9 A型预埋滑槽架空刚性接触悬挂—单螺栓

图10 B型预埋滑槽架空刚性接触悬挂—双螺栓

4 关键产品研制验证及实际应用分析

通过制作小批量样品，模拟隧道预埋滑槽结构进行实际验证。系统技术指标：最大垂直工作载荷3 kN，破坏荷重9 kN；最大水平工作载荷，垂直线路方向1.5 kN，破坏荷重4.5 kN；顺线路方向滑动荷重2 kN，破坏荷重3 kN。验证结果为全部合格。

京沪高铁等高速铁路已大量采用预埋滑槽进行接触网系统悬挂，深圳地铁9号线、天津地铁5、6号线施工中采用该方案，于1～2年后投入运营使用。初步估算该方案在线路中按照9 m跨距设置，条公里产值约15万元。按每年建设25条地铁线路、50%采用该方案、平均长度50条公里保守计算，初步估算将形成9 000万元/年的工业产值，市场前景广阔，具有良好的社会效益和经济效益。

5 结语

通过采用隧道预埋滑槽架空刚性接触悬挂技术方案，解决预埋滑槽接触网悬挂问题，提出接触网悬挂的一种新思路和新方法。采用预埋滑槽进行架空刚性接触悬挂在技术、经济性方面具有全面的优势，将成为地铁隧道内架空接触网悬挂安装的发展方向。随着该方案在多条实际线路的应用，其优越性逐步体现，隧道预埋滑槽架空刚性接触悬挂方案将得到广泛的推广和应用。

[1] 杜峰. 深圳地铁9号线盾构法隧道管片预埋滑槽设计研究及探讨[J]. 隧道建设，2014，34（3）：249-253.

[2] 仵占海. 刚性悬挂接触网设计若干技术问题探讨[J]. 电气化铁道，2007（1）：60-62.

The researches are made on schemes for pre-buried steel channels based rigid suspension of overhead contact lines and related products, and the schemes are proved to be advantageous after analysis of stress & displacement and verification of key products, and are able to prolong the service life of the tunnel and lower the construction costs, improve the equipment installation efficiency and installation accuracy, convenient for operational maintenance and equipment maintenance.

Pre-buried steel channel; rigid suspension of overhead contact line; analysis of stress

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.06.017

U225.2

B

1007-936X(2018)06-0070-03

2018-03-28

杨 霖.广州有轨电车有限责任公司，工程师；

赵金凤.中铁高铁电气装备股份有限公司，教授级高级工程师；

陈吉刚.广州地铁设计研究院有限公司，高级工程师；

陈敏华.中铁高铁电气装备股份有限公司，工程师。