18号道岔两种接触网无交叉线岔布置方案分析

杨英明

0 引言

接触网线岔是关系行车安全的关键设备，而18号道岔作为高速铁路常用道岔，其对弓网关系提出了更高的要求。不同线路等级的受电弓动态包络线不一致[1]，对于4个主要动车车型，各设计院进行高速接触网设计时参照的线路参数及运行车辆采用的受电弓规格型号不同，因此各设计院设计的18号道岔的接触网参数不尽相同，如贵广高铁采用铁四院设计的[通化（2013）1206]图，沪昆高铁采用铁三院设计的[叁化（2010）1178]图，其在B柱处差异较大，通常根据B柱处拉出值的大小分为大拉出值线岔和小拉出值线岔（本文均以该名称进行分析）。本文从理论和运营实践方面重点分析上述两种接触网悬挂方式，剖析关键技术参数、平面布置和安装设计，并对接触网参数调整提出建议。

1 18号道岔两种无交叉线岔装配对比

大拉出值线岔和小拉出值线岔在国内多条客运专线的实际运营效果均良好，技术也逐渐成熟。经运行实践表明，两种形式线岔均能保证弓网取流质量和安全性。但从运营情况来看，一旦侧线张力不足，将出现波动速度偏低和等高区过长的情况，因此要求侧线采用与正线一致的线材组合，并且张力与正线保持一致[2]。目前，在高铁枢纽车站和动车所等大量存在这种线岔，下文将对18号线岔的技术参数进行分析。

18号道岔大拉出值线岔的平、立面布置如图1所示（叁化-1178图），小拉出值线岔的平、立面布置（通化-1206图）如图2所示。

图1 大拉出值线岔布置

图2 小拉出值线岔布置

1.1 定位柱A的位置、拉出值及高度对比分析

定位柱A位于距岔心不小于25 m，即道岔开口（正线和侧线线间距）不小于1 320 mm处，沪昆客专贵州东段使用的叁化-1178图和贵广高铁使用的通化-1206图设计的数值范围为1 350～1 600 mm，施工时定位在1 400 mm处。定位柱A的位置直接影响始触区的调整，道岔开口过小会造成一支接触线侵入另一支接触线的受电弓动态包络线；而过大会造成腕臂支撑尺寸过大、拉出值调整困难等。小拉出值图纸中A柱正线拉出值为正线接触线对正线线路中心的距离，其数值为100～250 mm，侧线接触线对侧线线路中心的拉出值也为100～250 mm，正侧线拉出值为异向。大拉出值图中正线、侧线拉出值均为150 mm，正侧线拉出值为同向。A柱拉出值应与支柱定位处的线间距相匹配，在任何情况下，受电弓正（侧）线通过时，侧（正）线接触线不得侵入邻线受电弓动态包络线。因此在A支柱处，通过1 350～1 600 mm的线间距实现了正线、侧线接触线成为各自股道独立的工作支。A柱处侧线接触线高度比正线接触线高20 mm，即如果正线接触线高度为5 300 mm，侧线接触线高度为5 320 mm。

1.2 定位柱B的位置、拉出值及高度对比分析

定位柱B位于距离岔心10～15 m之间（可调）。按照设计院叁化-1178图和通化-1206图标准，施工时定位在线间距150 mm处（注：支柱在横向的线间距及其在纵向与理论岔心距离可通过正切函数和支柱间距离计算确定）。在定位柱B与A组成的跨距内实现受电弓在正、侧线间的过渡转换。大拉出值线岔图中B柱正线拉出值为400 mm，侧线拉出值为1 100 mm，线间距150 mm，则侧线接触线距正线线路中心的水平距离为1 250 mm，侧线比正线抬高120 mm，该处抬高不能过大，否则会造成侧线在始触区与正线的高差过大和侧线的接触线坡度过大，影响受电弓的弓网安全转换过渡，B柱处确保侧线不侵入正线的受电弓动态包络线。小拉出值线岔图中B柱正线拉出值为100 mm、侧线拉出值为200 mm，线间距150 mm，则侧线接触线距正线线路中心的水平距离为350 mm，抬高80 mm，受电弓从B柱向A柱正线通过时，受电弓实际是与侧线接触线接触，在冷滑试验中，正侧线受电弓因抬高不同而致使弓网处于不同的状态。

1.3 定位柱C的位置、拉出值及高度分析

定位柱C已经位于道岔区域外，按照设计图纸跨距长度布置即可。C柱相当于锚段关节转换柱功能，侧线通过该处后向锚柱下锚，正线为工作支。因此，正线拉出值与区间中间柱的拉出值一致，为200 mm，大拉出值图中正侧线拉出值为异向，小拉出值图中正侧线拉出值为同向；侧线即锚支拉出值分两种情况：一种是C1支柱在道岔侧线侧，相当于锚段关节的开口侧，拉出值为1 400 mm（400 mm）；另一种是C2支柱在道岔正线侧，相当于锚段关节的交叉侧，拉出值为600～800 mm（400 mm）可调，一般取800 mm。C1(C2)处导高：工作支导高5 300 mm；非支比工支抬高400 mm，即5 700 mm。

2 关键技术分析

18号道岔线岔区最关键的部分是正侧线过渡的始触区，整个线岔装配结构、支柱位置均围绕始触区过渡展开，因此，始触区是技术控制的核心[3]，从贵广和沪昆两条高铁的设计图看，分析始触区不能一概而论，应区别对待。高速动车组受电弓的静态接触压力为80 N，运行时受电弓平均接触压力分布在135～160 N，最大分布在135～245 N，最小分布在70～120 N。对于大拉出值线岔，正线高速通过时不受侧线接触悬挂的影响，侧线通过时受正线接触悬挂的影响，大拉出值线岔在A柱和B柱之间弓网形式在正侧线间只存在一个始触区；对于小拉出值线岔，正线高速通过时受侧线接触悬挂的影响，侧线通过时受正线接触悬挂的影响，换言之，小拉出值线岔在A柱和B柱之间弓网形式存在两个始触区，保证在机车从正线驶向侧线或从侧线驶入正线时均可平稳顺利地过渡。两种方式接触悬挂的接触网参数和弓网形式存在较大不同，通过分析，在保障弓网关系的安全性和受流性，以及避免受电弓在线岔处通过时的打弓、钻弓隐患方面各有优势。

2.1 两种形式线岔始触区的具体分析

2.1.1 正线通过时

在大拉出值线岔中，正线通过时，受电弓只与正线接触线接触，不会触及侧线接触线，从而保证了正线高速运行，导高不会变化；小拉出值线岔中，正线通过时，受电弓会通过侧线始触区接触侧线接触线，重点控制始触区600、730、1 050 mm的3个位置的参数，导高要兼顾侧线导高，两者高差0～20 mm之内，否则会存在打弓和钻弓的隐患。

2.1.2 正线进入侧线时

小拉出值线岔受电弓由正线进入侧线时，同样重点控制始触区3个位置，受电弓在始触区600 mm处接触侧线接触线；在始触区1 050 mm处脱离正线接触线，受电弓单独接触侧线接触线，实现过渡。大拉出值线岔尤其在始触区1 050 mm处，侧线接触线位于受电弓工作面下方的导角上，随着受电弓的前进，侧线接触线将从受电弓导角上爬升到工作面上，在该过程中，侧线接触线会对受电弓产生一定的侧面压力，而B柱侧线拉出值为1 100 mm，在始触区1 050 mm处，侧线拉出值最多调整至550 mm以内，仍然会增加侧线接触线对受电弓的侧面压力，使其存在打弓隐患。小拉出值线岔因B柱侧线拉出值较小（a= 200 mm），在始触区不存在该隐患。两者在导高上正线都应兼顾侧线导高，保证两者高差在0～20 mm之内，并且应保证吊弦间距不超12 m，线坡比不超过2‰的要求。

2.1.3 侧线进入正线时

受电弓由侧线进入正线时，重点控制始触区3个位置，进入始触区（1 050 mm处）；受电弓在脱离点（600 mm处）脱离侧线接触线，此时分析情况与正线进入侧线时类似。

2.2 对始触区两交叉吊弦的认识

在大拉出值线岔和小拉出值线岔图中都布置了交叉吊弦，而图中要求始触区不允许安装除吊弦线夹以外的任何线夹。交叉吊弦的作用是减少正侧线线胀变化对始触区高差的影响，但是带来了该处正线吊弦间距过大和吊弦线夹倾斜的问题。在贵广高铁榕江站，吊弦间距甚至超过了12 m的极限值，对正线的接触网参数和运行状态造成了负面影响。通过计算和现场调查，承力索吊弦线夹位置保持不变，仅移动接触线吊弦线夹，在接触悬挂1 600 mm的结构高度下，正侧线接触线的伸缩变化量对导高的影响约10 mm左右，影响较小，也即交叉吊弦的补偿作用有限。而郑西高铁、京沪高铁未采用或取消了交叉吊弦，那么在保证吊弦间距的情况，是否可以取消交叉吊弦需要进一步论证。

2.3 始触区电连接安装位置的确定

上述提到大拉出值线岔只存在一个始触区，小拉出值线岔存在两个始触区，按照图纸要求，电连接需安装在始触区之外，并经过现场测量确定。因小拉出值线岔的始触区较长，导致电连接安装位置距离A柱定位较近，会对A柱至第一根吊弦导高的调整产生影响，现场调整时会尽量使电连接安装在开口远端，即在始触区（1 050 mm）靠近A柱的位置；而大拉出值线岔不存在这种情况。

3 对18号道岔重点参数的再思考

从上述论述中可以看出，通化1206-图中（即小拉出值线岔）B柱侧线的拉出值200 mm，抬高80 mm，受电弓从B柱向A柱正线通过时，受电弓实际是与侧线接触线接触。在冷滑试验中，正线也是在侧线受电弓的下方，从安全方面考虑，在等高点将正线接触线抬高20～50 mm是合理的。反观叁化-1178图中（即大拉出值线岔）可以发现，B柱侧线拉出值对侧线线路中心1 100 mm，线间距150 mm，侧线接触线距正线线路中心1 250 mm。实际上受电弓正线通过时与侧线没有任何接触，只有在正线向侧线或侧线向正线过渡时，受电弓才与正线、侧线的接触线同时接触，在这种情况下，认为在由B柱向A柱的第一个接触点处侧线比正线高20 mm，等高区的中点正线和侧线等高，第二接触点侧线比正线低20 mm，这种参数布置对受电弓在正线与侧线间的过渡是比较合理的（如图3）。从图3中可知，当受电弓从A柱向B柱运行时，先接触正线，然后在第一接触点接触侧线，侧线低；在始触区中间等高；在第二接触点将脱离正线，只与侧线接触，侧线高。同理，受电弓从B柱向A柱亦然。

图3 大拉出值线岔始触区高差示意图

4 结论和建议

通过对比18号道岔接触网无交叉线岔两种布置方案，分析了接触网平面布置、弓网匹配及安装要求。从整体上看，18号道岔无交叉线岔对于任何速度等级的线路，其侧线的最高允许速度均为80 km/h；而对于正线，速度越高，对接触网的技术要求越高，弓网取流及弓网匹配越复杂。从施工来看，大拉出值线岔比小拉出值线岔接触网始触区参数调整工作相对少些，但是大拉出值线岔定位柱的装配调整工作难度较大，施工人员和工器具的要求也会更高；从静动态检测结果来看，及运营结果来看，采用大拉出值线岔正线运行时更加安全，采用小拉出值线岔在始触区区段运行时更加安全，同时侧线在18号道岔的线岔处于锚段的下锚处，在日常的运行维护中，应重点注意防止侧线的腕臂支撑偏移对正线的影响。调整的宗旨是使受电弓在正线和侧线之间平稳过渡，满足接触网弹性要求，在运营实践中也证明可以有效减少对正线接触网的冲击，接触线也不会出现非正常磨损，满足接触网的波动传播速率，最大程度降低了非工作支对弓网动态性能的不利影响[4]。上述理论及运营实践证明，两种线岔调整理念和关注的重点不同，在现场施工和运营管理中，面对不同的道岔形式应重点分析，实现弓网的绝对安全。