地铁刚性接触网关键工程技术分析

寇龙涛

（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）

0 引言

在当前的大中城市建设中，地铁工程建设已经成为热点建设项目，开展地铁工程施工作业时，各项施工技术的重要性是绝对不容忽视的。施工技术是影响地铁工程整体质量的最大因素，对于作为地铁工程关键施工环节的地铁刚性接触网施工作业来说，有必要深入分析和了解施工中所应用的关键技术，有效探索此技术的应用要点和实际应用，以便确保施工质量的可靠性，借此为地铁系统的安全稳定运行奠定良好基础。

1 地铁刚性接触网概况

接触网种类繁多，种类不同则意味着悬挂接触网的性能侧重点不一样。通常情况下，电气化铁路多采用架空柔性接触网悬挂方式，城市轨道交通在地下区段多采用架空刚性悬挂接触网，而车场区域则采用架空柔性悬挂接触网，列车通过受电弓与接触网悬挂系统相互接触获得供应电流。在城市地铁中，列车由车场区域进入正线区段时，列车受电弓需由设置于该区域的柔性悬挂接触网直接过渡进入刚性悬挂接触网获取电流，二者之间的过渡带接触硬点的出现频次是非常高的，所谓过渡带就是指的实现刚性和柔性相互形式转化的系统设置，它的作用力体现在让受电弓在刚性与柔性接触网二者之间实现平滑转换，在弓网关系增降过程中提供技术支持。这种设备所处的位置不具备很好的弓网动力性能，需要切实提高刚性和柔性接触网过渡带的安装质量来改善弓网关系，刚柔过渡安装完成后实际上意味着很难再对安装完成的弓网结构做出调整，因为此时各种设备都在产生相互影响，所以刚柔过渡的质量对安全保证和技术运用要求非常高。

刚柔过渡段必须保证施工整体过程的安装作业高质量完成，检测其具备稳定可靠的安装性能，受电弓在通过过渡带时保证其转换平滑，具备均匀传递作用力的能力，须确保两条刚柔过渡切槽式悬挂接触线高度相等，有交界的位置汇流排不得压迫或高抬接触线，要严格按照设计方案设置两条悬挂点的安装间距，须保证刚柔过渡下锚子绝缘边缘和受电弓包络线间距大于等于75mm，柔性下锚底座和支持悬挂这些接地构件和刚性带电悬挂构件与受电弓的各自间距须分别保证大于等于150mm和100mm，如此可确保导线之间无摩擦现象产生，两个方向的受电弓都可确保过渡平滑，切槽式刚柔过渡元器件各定位点以满足受电弓工作压力条件为原则设置导线高度，受电弓起终点位置必须得到提高，以3～5mm为标准，安装和悬挂点的位置在施工开始之前就必须保证准确无误，施工过程就可达到标准的绝缘距离，受电弓碳滑板也因此降低了外来冲击磨损作用力的侵蚀，弓网关系处于良好状态，确保供电过程安全。

2 地铁刚性接触网工程关键技术

2.1 切槽式刚柔过渡测量和定位

刚柔过渡的作业重点是位置测量作业，这其中包括利用激光测量仪实施的隧道悬挂点的纵向位置和组装开始之前的横向位置的测量。工程图纸设计要求是唯一依据标准，要严格选用精度极高的定位测量仪器，测量仪器正式投入测量作业使用之前要进行严格的性能测试，还要严格按照图纸设计检查隧道口横截面里程、间隙、结构和边界，提前勘查其不得对刚柔过渡安装造成绝缘距离不足的安装限制，如果经现场勘测确实存在类似问题，须立即联系设计人员解决问题，确认无任何异常迹象后实施刚柔过渡悬挂点锚固和纵向支出定位测量，定位标记以激光计于隧道顶设置。

2.2 切槽式刚柔过渡曲线段测量

一般来说，应用于轨道交通的刚柔过渡设置于直线段，如果施工现场条件确实无法满足这一要求选择退而求其次于曲线段设置，也须在测量作业时综合考虑超大角度造成的影响，必须明确曲线段测量作业难度高于直线段，精确度要求也更高，要提前把潜在出现测量数据偏差的因素做综合分析，提前对此进行明确标记，对误差因素进行逐一排除。

2.3 确定切槽式刚柔过渡锚固位置

确定切槽式刚柔过渡元件锚固的位置，其计算工作精确度极高，须由具备较高专业技术水平且经验丰富的技术人员来完成，计算结果要经过反复测试，确认无误，并保证其误差范围在技术标准允许的范围之内，必须保证计算结果的科学性和合理性，能在地面和地下明挖结构中切实可行，接头连接端须重点关注高程计算，下锚吊柱及下锚线索的位置计算也是需要重点关注的部分。

一旦确认计算结果的精确度，所有数据立即用于工程施工图纸设计，后续全流程施工作业必须严格按照图纸设计进行，不得擅自更改，一旦发现施工图纸设计有不合理之处须立即指出并纠正，要确保下锚点高度设置合理，必须保证悬挂吊柱底部高于列车限高，若悬挂点和接触线下锚点位置产生冲突，解决办法就是对刚性悬挂点跨距进行调整。

2.4 切槽式刚柔过渡安装过渡元件

刚柔过渡的过渡元件安装分为刚性和柔性两部分安装。安装刚性过渡元件的起点设置必须严格以施工图纸设计为遵循依据，汇流排定位点数需严格控制其跨距参数范围，重点关注所有点位数据平衡值，保持点位坡度和导轨平面合理匹配，由刚性放线小车与辅助设备协助过渡元件向汇流排插入。柔性接触线凹槽内壁均匀涂抹导电脂，可增加接触线和汇流排接触面的导电性，须确保汇流排和柔性接触线接触面的光滑度并保证二者的有效连接，牢固固定汇流排终端固定螺栓，确保其连接紧密。

3 施工技术应用

3.1 施工前准备

施工作业开始之前要严密检测测量位置的数据精确度，对刚柔过渡施工方案的选用须综合考虑并严格论证车行速度和轨道实际状态，列举多种施工方案以供选择。铁路或轨道交通直线段和大半径曲线段以直通行施工过渡为最佳方案，切槽型刚柔过渡施工方案适用于小半径曲线段，须注意施工方案和工艺技术的运用以及作业流程，必须严格按照铁路或轨道交通路线状况而定。

3.2 施工操作注意事项

作业过程要对接触网作业细节进行重点关注，切槽式汇流排位置安装须严格按照图纸设计进行，柔性悬挂吊弦的安装须确保距离4m以外，不得在刚柔过渡范围内设置其安装位置，锚固元件和工作支的接触点须位于汇流排端子中心延长线，接地线和电气连接须确保安全可靠，必须保持所有组件安装位置的设置科学合理，误差波动范围要在技术标准允许的范围之内，不得因为丝毫的疏忽大意而破坏安全结构的可靠性。

3.3 施工完成注意事项

全部工程在作业结束到正式投入使用之前，要对整个系统进行反复的性能检测，利用激光测量仪进行其静态参数的测量，接头以及刚性弯曲过渡点以受电弓冷滑实施检测，确保无硬性点及切槽式刚柔过渡弹性，整个系统结构在使用期间需要定期检测，确保无异常迹象。

4 地铁刚性接触网施工控制技术案例分析

北京市轨道交通新机场线为国内第一条设计及运营时速160km/h的地铁线路，结合时速数据综合分析其刚性接触网系统应选择的技术应用，确保整个系统施工方案的制定、关键工艺技术的选择以及工程验收技术标准达到国内创新成果新高度，实现创新应用城市轨道交通关键工艺技术和核心设施。

4.1 刚性接触网系统方案

综合分析设计时速为160km/h的刚性接触网系统施工方案，对其施工工艺技术的选用和技术参数进行确定，其中包括锚段长度，拉出和跨距数据安装悬挂作业形式以及设置汇流排走线等，刚柔过渡施工方案和机械分段是重点关注内容。

4.1.1 机械分段方案

高速受流方案的关键环节是机械分段，由有限元分析软件对锚段关节和膨胀接头进行仿真，模拟证实膨胀接头被锚段关节取代是切实可行且非常安全可靠的，这一模拟实验也最终被决定为对刚性悬挂高速气流系统进行机械分段的实施方案，有效规避了当膨胀接头受到弓网冲击以及电气烧灼侵蚀和遭遇难以调整困境时的一系列难题，通过对锚段关节可行性方案的综合研究结论，可以在此基础上做进一步研究，能有效制定空气绝缘关节式电分相在交流供电系统的实施方案，对器件式电分相实施方案中拉弧以及硬点等技术难题做出了合理规避。

4.1.2 刚柔过渡方案

机车受电弓运用切槽贯通式刚柔过渡设计方案实现双向过渡的平滑性，优化分析改进高速受流刚柔过渡设计方案，由几何参数以及平面设置等方法仿真模拟出高速受流各种技术参数的组合形式，优选出并线弹性过渡的方式为柔性接触区域的设计方案，使刚柔过渡区域得到了延长，弓网高速过渡得以平稳实现。

4.2 接触线平顺度和高精度调控

对设计时速为160km/h的刚性接触网安装技术工艺的选用对弓网受流质量有着直接影响，通过加大相关技术工艺的研发攻坚力度，成功汲取上线安装示范区段的作业试验，对施工工艺技术的选用和配套平台的设置进行深入探索改进，促进作业质量稳定性好、受控性强且效率极高的施工工艺技术的确定。

4.2.1 时速160km/h刚性接触网高精度无轨施工工艺

实际上，轨道交通接触网安装作业工期太紧是一个长期存在的问题，针对性提出设计时速160km/h的刚性接触网无轨高精度作业工艺技术，它的高精度要求贯穿施工过程始终，分为无轨测量及安装两个阶段。无轨高精度测量以全站仪固定测站测量为基础，对水平腕臂实施偏移计算是一种算法方式的创新，计算内容包括刚性悬挂点位高程和中心坐标以及悬挂偏移量等方面的计算，通过CPⅢ控制点和极坐标计算方式使测量放样提高了精确度，对传统方式测量无法实现高精度的弊端是一种突破。

轨道铺设和接触网施工可以交叉作业同步完成，让刚性接触网安装作业实现高精度水平成为可能。轨道铺设作业开始之前，对悬挂点吊柱底板实施角度的精准确定，吊柱计算须与净空高度有机结合并提前算好，材料选购和安装作业也要提前完成，汇流排和腕臂的安装通过刚性接触网安装作业无轨校核设备施工，并提前于轨道铺设作业结束前完成汇流排的初步调整，让轨通和电通得以实现同步，可大幅缩短安装作业的工期。

4.2.2 新型作业车组汇流排安装技术

地铁汇流排安装高空作业常规做法是人工和梯车共同实施，汇流排极易出现整体变形弯折且无法恢复原貌，即使固定完好仍有弯矩受力现象产生，使安装作业在平直度方面产生很大误差。新型汇流排作业车组的研制完成，其组成结构包括作业新式车和汇流排升降槽，它能对长达12m的整根汇流排实施自动化升降，让汇流排毫发无伤，有效规避了安装作业过程对汇流排的损害，安装作业的精确度以及质量和效率都得到大幅提高。

4.2.3 时速160km/h刚性接触网小张力放线工艺

采用常规方法实施刚性接触网无张力放线普遍存在扭面、硬点以及脱槽等问题，如果在时速160km/h刚性接触网放线作业时采取小张力工艺，同时刚性接触线实施架设作业时加入校直设施，试验证实汇流排和接触线放线最佳控制角度是10时为最佳放线角度，放线小车扩张轮控制在14mm，收缩轮控制在8mm效果最好，1.5kN恒定张力实施放线作业能有效规避接触线放线作业的各种安全风险和质量控制难题，使得微观层面的接触线不平顺严重影响高速受流这一难题迎刃而解，完全符合设计时速160km/h刚性接触网要求弓网受流平顺的技术标准。

5 结语

地铁工程施工质量不仅关系到地铁系统运行状态，而且与广大民众的出行安全息息相关，因此，应将保证地铁工程的安全可靠运行作为地铁工程建设的核心目标。由于地铁刚性接触网施工质量会对地铁系统的运行状态造成重大影响，这就要求相关人员积极开展地铁刚性接触网关键工程技术研究，以便为地铁工程建设提供技术支撑。