高速接触网无交叉线岔布置的研究

李威龙

摘 要：线岔是接触网的重要结构，线岔结构应能确保受电弓平稳、高速、安全通过。由于接触网线岔结构与多组接触悬挂、道岔型号和轨迹、受电弓型号和动态包络线有关，是弓网事故的易发区。基于上述认识，本文总结了无交叉线岔布置的基本原则。根据弓网几何关系，以接触网无交分线岔为分析对象，确定了道岔区两组接触线所能布置的空间位置区域。根据弓网始触区、接触线无线夹区、跨距、拉出值、接触线高度、接触线坡度之間的相互关系，设计了无交叉线岔可能的布置方案，对可能的布置方案进行了优化完善和仿真验证选出最优的方案。

关键词：接触网;无交叉线岔;平面布置

引言

随着中国铁路列车的运行速度不断提高，对道岔上方线岔的布置也提出了更高的要求。线岔是设置在道岔上空的一种接触网转换设备，线岔的布置是接触网平面布置的重要内容，也是接触网运营管理的薄弱环节，合理的线岔布置能够使列车的受电弓在过岔时安全平稳的从一支接触线过渡到另外一支接触线[1-2]。

无交叉线岔在中国的高速铁路中有了广泛的应用，但是关于无交叉线岔的布置，目前中国没有统一的标准，仅有一些拟定好的设计方案在各大设计单位作为参考用，现有标准中，高速铁路设计规范（TB 10621-2014）对于线岔的规定在11.5.6节第5条：正线道岔上方的接触网布置宜采用无交叉定位方式，侧线通过速度120km/h及以上的道岔区可采用带辅助悬挂的无交叉关节定位方式;普速铁路电力牵引供电设计规范（TB 10009-2016）对于无交叉线岔布置的规定在5.4.3节，内容与高速铁路设计规范中的一样。这些资料中关于线岔都没有特别的规定，如何运营调整，现场施工人员比较困惑。

中国现有的无交叉线岔在实际使用中都能满足它所在线路的速度要求和安全要求，但是由于不同线岔的设计思路不同，具体的工程条件不同，这些线岔的布置都存在差异，这些差异主要表现在[3]：道岔定位柱的位置不统一;侧线接触位于始触区的抬高不统一;是否设置交叉吊弦不统一。

由于这些差异的存在，在后续的运营维护的过程中可以说没有具体的标准给现场工作人员参考，给现场的维护调整工作带来很大的困难。另一方面，这些不同的布置方案是否是最好的选择，能否找到更优化的设计也是需要考虑的。基于上述的理由，对于无交叉线岔的布置方案的研究是很有必要的，能给人们提供一个可以参考的标准，为设计施工、运营维护工作都带来便利。

1 无交叉线岔平面布置基本原则

在进行无交叉线岔的平面布置之前需要了解一些基本的设计原则，在遵守这些原则的情况下进行线岔的设计才能确保接触网系统能够安全稳定运行。

1.1严格遵守无线夹区的规定。距离受电弓中心线600mm到1050mm范围内的区域，不能安装任何接触网零件，在实际工程中仅可以考虑安装吊弦线夹[4-5]。

1.2在过渡区域应尽量满足两支接触线位于受电弓中线的同一侧，这样受电弓与两支接触线同时接触时不容易发生钻弓等弓网事故，从而保障弓网系统的安全;如果条件不允许应使一支接触线靠近受电弓中心线，减小受电弓倾斜量，避免弓网事故发生。

1.3在支持装置处尽量使受电弓只与一支接触线接触。与同时接触两支接触线的情况相比较，只与一支接触线接触弓网接触力较小，可以有效减轻支持装置的负担，为列车高速通过道岔提供安全保证。

1.4选择合适的跨距长度且最长不得超过65m。在选取跨距之前需要先确定最大许用跨距，最大许用跨距的确定需要综合考虑许多因素，包括受电弓弓头尺寸、滑板有效工作长度、接触悬挂类型、承力索和接触线张力等等。

1.5合理选取拉出值的大小。在平面布置中接触线一般呈之字形布置，这样可以使受电弓在通过时均匀的磨耗受电弓滑板和接触线，增加它们的使用寿命，一般来说直线区段拉出值取200到300mm较为合适。

在道岔区域，由于存在正线到侧线、侧线到正线的过渡转换，会有两支接触线参与供电，拉出值的选择情况要更加复杂。如果正线通过完全不触碰侧线，侧线接触线为了不与正线通过受电弓接触，拉出值一般取值大于半弓长度加上受电弓的最大偏移量以及两线间距。

1.6接触线高度变化合理，接触线的坡度以及接触线坡度的变化在不同的速度等级下大小不能超过TB 10009-2016中的规定大小。

1.7接触线高度设置合理。正线接触线高度在速度等级大于300km/h一般取标称高度5300mm，由于在这个速度等级下要求的接触线最大坡度以及接触线最大坡度变化为0，因此正线高度维持一个定值不变。列车在道岔侧线通过时速度相对较低接触线高度可以在允许范围内变化。

侧线接触线高度的设置关系着列车能否在道岔顺利完成过渡。在正线通过时需要确保接触线不与受电弓接触或者只能从上方与受电弓接触;正线进侧线时，在进入过渡区域之前要求受电弓最大抬升也无法接触侧线接触线，在进入过渡区域后侧线接触线高度逐渐下降，确保受电弓能接触到侧线接触线，从而完成过渡，另外在始触区范围，即侧线线路中心线与侧线接触线的距离为1050mm时，需要保证侧线接触线高度高于受电弓弓角最下端;侧线进正线的过程与正线进入侧线的过程相反[6]。

1.8校验“之”字力，确保 “之”字力的大小在80到2500N的允许范围之内。在完成平面布置之后需要进行相关的校验，若不满足要求需对设计进行调整优化，以确保列车能够安全通过。

1.9校验风偏，确保接触线风偏最大不超过450mm。接触线在风的吹动下会发生偏摆从而偏离起始位置，严重的情况下可能会脱离受电弓的工作范围，引发脱弓等事故，因此需要对接触线的横向偏移量作出限制。

2 18号道岔上空接触网平面布置分析

在确定最优布置方案之前需要先从弓网几何关系的匹配出发寻找一些满足无交叉线岔平面设计基本要求的方案[7-10]，这些布置方案有些可能能够使列车安全通过但却不方便运营维护工作的开展，还有些可能拉出值跨距等取值不太合理不能满足之后的校验条件，剩下的个别一个或者几个方案可能就是我们寻找的最优方案，这需要更加具体更加严格的标准去选择衡量这些方案。