银兰客专18号道岔无交叉线岔弓网状态分析及优化

石建华，何锦龄

0 引言

银兰客专银川至中卫段车站与正线相连的18号道岔处接触网采用无交叉线岔定位布置方式，该线岔设计的线索布置方式可保证动车组正线高速通过[1]。受电弓高速通过18号道岔无交叉线岔时弓网关系与区间正线类似，即受电弓上方只有一根接触线，且接触线技术参数与区间正线相同，无线索坡度、线索高差、弓压变化等制约因素。

动车组由侧线进入正线或由正线进入侧线时类似于锚段关节过渡[2]，应分析受电弓技术参数与正侧线接触线间距之间的关系，从而保证受电弓正常过渡，即受电弓工作面上方始终有一根接触线。

在受电弓技术参数确定的前提下，如正侧线线索间距过大，则受电弓转换过程中会出现正侧线同时超出受电弓工作面的情况，从而出现受电弓取流不畅、弓网压力异常、电弧灼伤线索等安全隐患；如正侧线线索间距过小，则受电弓正线高速通过时会出现侧线打碰受电弓的情况，违背了无交叉线岔的设计原则。

1 18号道岔无交叉线岔弓网状态分析

1.1 道岔平面布置

无交叉线岔是依托于道岔结构布置的一种接触网设备。银兰客专银川至中卫段车站正线均采用直向允许通过速度为350 km/h、侧向允许通过速度为80 km/h的18号高速道岔，型号为客专线（08）016，导曲线半径R为1 100 m，道岔全长69 m，其中道岔前长a值为31.729 m，道岔后长b值为37.271 m。银兰客专银川至中卫段18号道岔结构形式平面布置如图1所示。

图1 客专线（08）016道岔平面布置示意图

1.2 受电弓结构

1.2.1 受电弓弓头结构

银兰客专银川至中卫段目前使用的受电弓特性与德国使用的受电弓特性基本接近，受电弓标准宽度1 950 mm，弓头工作宽度1 450 mm，滑板长度1 030 mm，即1950受电弓，如图2所示。

图2 1950受电弓限界示意图（单位：mm）

1.2.2 受电弓动态包络线

银兰客专银川至中卫段受电弓动态包络线范围：受电弓在最大抬升及摆动时，接触网设备均不得侵入受电弓动态包络线，受电弓左右摆动量直线区段取250 mm，曲线区段取350 mm[3]，本线受电弓最大抬升150 mm。受电弓动态包络线示意如图3所示。

图3 受电弓动态包络线示意图

1.3 18号道岔无交叉线岔平面布置

银兰客专银川至中卫段18号道岔无交叉线岔平面布置如图4所示。

图4 18号道岔无交叉线岔平面布置（单位：mm）

无交叉线岔共设2个道岔定位柱A、B，1个转换柱C，其原理类似于三跨锚段关节。侧线接触线过道岔定位柱A、道岔定位柱B后，由转换柱C抬高下锚。空间交叉点通过道岔定位柱A、B安装调整实现，定位柱A位于距理论岔心不小于25 m即道岔开口不小于1 350 mm处，接触线拉出值正线150 mm、侧线150 mm，侧线比正线接触线抬高20 mm。定位柱B位于距理论岔心10～15 m处，接触线拉出值正线400 mm、侧线1 050～1 150 mm可调，且侧线比正线接触线抬高120 mm。支柱C满足相邻跨距差和抬高要求，接触线拉出值正线200 mm、侧线600～800 mm可调。正线向侧线过渡的始触区、侧线向正线过渡的始触区分布在A柱与B柱之间，如图5所示。

图5 18号道岔无交叉线岔始触区示意图

2 无交叉线岔过渡原理

对于高速铁路正线，接触线的坡度变化为0。侧线由于速度较低，其坡度的变化应考虑受电弓在正线和侧线转换运行时任何方向均满足始触区范围内无线夹的要求。无交叉线岔通过调整接触悬挂走向、接触线高度和拉出值保证高速列车安全平稳通过道岔区。

2.1 受电弓正线高速通过

受电弓弓头工作区最外端尺寸的半宽为725 mm，摆动量为250 mm，升高后的加宽为150 mm，因此受电弓在侧线侧最外端可触及到的尺寸限界为725 + 250 + 150 = 1 125 mm。B柱正线拉出值为−400 mm、侧线拉出值为−1 100 mm，支柱位于两线路中心间距150 mm位置，受电弓在侧线侧最外端可触及限界1 125 mm＜(1 100 + 150) mm =1 250 mm。A柱处正线拉出值150 mm、侧线拉出值150 mm，支柱位置处两线间距1 400 mm，受电弓在侧线侧最外端可触及的尺寸限界1 125 mm＜(1 400 − 150) mm = 1 250 mm。

由以上分析可知，当受电弓由正线通过时，侧线接触线与正线线路中心的距离大于受电弓的工作半宽加受电弓的横向摆动，因此，受电弓不可能接触到侧线接触线，从而保证了正线高速行车的绝对安全，且在线岔处不存在相对硬点。

2.2 受电弓由正线进入侧线

受电弓由正线向侧线过渡时，由于侧线接触线在C柱处抬高下锚，B柱处接触线抬高120 mm，因此受电弓不会接触侧线接触线而从正线接触线上取流。机车过岔时侧线接触线比正线以4/1 000的坡度降低到等高区，受电弓经过等高区后逐渐滑离正线接触线，而此时侧线接触线已经降低至正常高度，因而受电弓可以顺利过渡到侧线接触悬挂。

2.3 受电弓由侧线进入正线

当机车由侧线进入正线时，虽然A柱处侧线比正线接触线抬高20 mm，但正线接触线偏离侧线线路中心较远（两线间距1 350 mm），受电弓由侧线接触线取流。受电弓滑过等高区后逐渐滑离侧线接触线，同时侧线接触线又以4/1 000的坡度开始抬高，过等高区后，由于侧线接触线比正线接触线高，受电弓能够顺利过渡到正线接触线上。

3 银兰客专18号道岔无交叉线岔运行分析

2019年7月银兰客专动态检测期间，铁科院综合检测列车CRH-2010对中宁东站109#线岔进行了侧向过岔检测。根据综合检测列车传回的图像分析，侧线过岔时正侧线接触线搭接于受电弓弓头两侧接近诱导角，受电弓异常摆动，存在过渡安全隐患。下文对受电弓过岔参数进行分析。

3.1 18号道岔无交叉线岔参数

查阅中宁东站施工平面图，109#线岔定位A柱布置于岔后30.7 m，现场测量A柱拉出值正线148 mm、侧线142 mm，B柱拉出值正线367 mm、侧线1 150 mm，A柱处侧线接触线比正线抬高23 mm，B柱处侧线接触线比正线抬高98 mm，受电弓在A、B柱间过渡时两支线索相对于受电弓中心拉出值均为648 mm。

3.2 线岔处受电弓过渡

3.2.1 受电弓正线高速通过

受电弓工作宽度1 450 mm，直线区段横向摆动量250 mm，升高后的加宽为150 mm，受电弓工作边缘距线路中心1 125 mm，中宁东站109#无交叉线岔侧线接触线与正线线路中心距离从(1 150 + 150) mm向(1 705 + 142) mm过渡，因此受电弓正线通过时与侧线接触线不接触（图6），该条件下可以保证受电弓高速通过。

图6 正线通过时受电弓运行轨迹

3.2.2 受电弓从正线（侧线）进入侧线（正线）

受电弓从正线进入侧线运行轨迹如图7所示。

图7 正线进入侧线时受电弓运行轨迹

受电弓从正线进入侧线时，通过现场测量，选取每一个轨枕为一个测量点，找出正侧线受电弓转换时相对与受电弓中心拉出值相同的点，经测量为652 mm，此时受电弓出现脱弓安全隐患，如图8所示。

图8 正侧线距离受电弓中心距离相同时示意图

4 银兰客专18号道岔无交叉线岔优化措施

通过上述分析得知，18号道岔无交叉线岔定位柱布置距离影响定位点处线索间距，如果严格按照设计A柱两支拉出值150 mm调整，则A柱距理论岔心距离位于25～30 m范围内增大时，正侧线间距随之变大，侧线（正线）接触线距离正线（侧线）受电弓中心距离远超出受电弓通过时的安全距离，反而对A、B柱间线索间距造成不利影响。B柱位于岔前10～15 m时同上。

综上所述提出以下优化措施：A柱正线定位器设计长度为1 150 mm，将拉出值调整至尽可能靠近线路中心，同时保证A柱正线定位点相对于侧线线路中心拉出值大于1 200 mm，定位器受力。A柱侧线定位点应保证相对正线线路中心拉出值大于1 200 mm，根据此原则确定侧线拉出值的调整空间，一般A柱侧线拉出值为150～350 mm。B柱正线拉出值设计为400 mm，根据现场实际情况，B柱正线拉出值越大，越有利于减小线索间距，同时考虑到动态检测，确定B柱拉出值调整范围为390～410 mm。B柱侧线设计为反定位，设计拉出值1 050～1 150 mm可调，根据现场实际情况，B柱拉出值取小有利于减小线索间距，但是必须保证侧线定位点距离正线线路中心大于1 200 mm，一般B柱侧线拉出值取1 050～1 100 mm。当通过调整拉出值减小线索间距时，同时应保证定位支座不侵入受电弓动态包络线，可通过使用长定位器的方式增大定位器支座与受电弓中心的距离，从而达到减小拉出值的目的。

按照以上方法进行优化调整后，取得了良好效果，受电弓从侧线进正线或由正线进侧线时，受电弓对侧线线索拉出值600 mm时即开始脱离侧线，此时受电弓完全与正线接触，即保证与正线线索拉出值在400 mm以内。受电弓从侧线进正线或正线进侧线时，因为受电弓碳滑板长度为1 030 mm，半宽为515 mm，正侧线拉出值相对于受电弓拉出值为510 mm以内均能工作且受流良好，即侧线受电弓相对正侧线拉出值相等的点拉出值应保证在510 mm以内。

5 结语

无交叉线岔的优点是消除了接触网线岔处的硬点，改善了接触网弹性，减少了接触网在线岔处的磨耗，可以保证受电弓正线高速通过[4]。无交叉线岔对侧线接触线高度要求严格，在交叉区除要求两组接触线在受电弓的同一侧外，还要求侧线接触线在该区段内的高度有相应的变化，即高差设置，这使得侧线行车时受电弓的转换不是很平缓，必须限制侧线行车速度在80 km/h以下，否则将产生较严重的弓网冲击。同时18号道岔无交叉线岔基础布置又受制于整个站场基础布置形式，需要站前站后专业设计人员积极沟通，避免出现A柱基础设置于道岔开口过大处，以避免专业接口问题。本文通过分析，对18号道岔无交叉线岔布置进行优化调整，最大限度保证了动车组侧向过岔时的安全性，为后期高速铁路18号道岔无交叉线岔施工调整提供了参考。