缪嘉杰

（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）

刚性悬挂系统的研发初衷是为了解决既有低净空隧道内电气化线路接触网的安装问题，由于隧道空间本身有限，这些隧道内的列车运行速度不高，一般均在100km/h以下。因为刚性接触网系统出现伊始就没有速度方面的特殊需求，缺少依托项目来开展此方面的技术研究，所以针对刚性悬挂系统的速度适应性研究很长时间内基本处于停滞状态，理论研究和建造体系一直没有建立，国内外在此领域的设计、施工及验收标准至今仍为空白。

1 研究背景及研究目标

1.1 研究背景

交通网络建设对社会经济发展以及交通运输能力影响较大，但我国高速运输网络发展起步较晚，目前，还没有时速160km架空刚性接触网运营线路。因此，系统研究时速160km架空刚性接触网的关键技术，对解决如北京新机场线地下段等城市轨道交通的低净空隧道内接触网的安装问题尤为必要。

文章依托北京新机场线，通过对时速160km架空刚性接触网系统关键技术的研究，力求在技术方案、关键施工工艺工法及验收标准上取得成果，实现体系创新，为北京新机场线时速160km架空刚性接触网示范段建设提供技术支撑和建设指导，并为以后形成相关的设计、施工和验收标准奠定基础。

1.2 研究目标

研发出适应时速160km刚性接触网系统的系统设计方案，掌握时速160km架空刚性接触网的安装工艺，实现北京新机场线隧道内接触网系统的顺利建造，满足弓网的可靠连续受流。编制适用于时速160km的架空刚性接触网设计、施工和验收导则，在理论研究和工程建造技术上实现突破，实现快速架空刚性接触网系统的体系创新。

2 具体实施

2.1 研究内容

（1）系统技术方案。系统技术方案研究是构建时速160km刚性接触网系统的基础，文章主要通过对刚性接触网的跨距、悬挂点高度及汇流排坡度等影响弓网受流质量的多个参数进行灵敏度校验，获得施工过程中的误差控制阈值，为进一步制定施工工艺等提供数据依据。

（2）施工工艺工法。施工工艺工法研究是构建时速160km刚性接触网系统的操作方法与质量考核标准，也是分析施工工艺是否合理的基础，文章主要研究架空刚性接触网在小张力放线条件下的平顺度控制技术，解决接触线在制造过程中形成的硬弯及汇流排接头拼接过程对接触线平顺性造成的不利影响。

2.2 系统技术方案与施工工艺

（1）系统技术方案。①跨距。接触网跨距的取值必须以拟建区域的工程地质条件为基础，综合考虑区间车辆的运行最大速度、汇流排材质、悬挂点高度、悬挂装置、车辆受电弓及其间距等因素，通过仿真模拟计算后确定跨距数值。该线设计小曲线处进行了相应缩短，同时跨距标准为＜8m，且相邻跨距比为1.25∶1。在各关节附近，设置数个过渡跨以提高刚性接触网弹性均匀程度，要求相邻跨距变比值在0.9～1.1。②拉出值。刚性接触网的拉出值布置应避免在悬挂点处汇流排出现损伤性折弯，结合受电弓工作范围、摆动量、安装空间等内容，确保接触线的横向变化率≥3%。刚柔过渡、锚段关节、分段绝缘器两侧拉出值应一致，以保证各设备处于良好的受力状态。该线设计的汇流排及接触线走向按“之”形布置，以均匀承受电弓碳滑板磨耗。刚性悬挂一般锚段拉出值为±220mm，绝缘关节处、分相关节处，为保证绝缘间隙，拉出值加大为±300mm。③机械分段。刚性接触网机械分段（非绝缘锚段关节）采用平行交错式锚段关节形式，关节处控制点拉出值一般为±200mm，关节处汇流排按整体锚段布置走向设置一定斜度。④电分段。接触网电分段（绝缘锚段关节）与刚性接触网机械分段一致，均采用平行交错式锚段关节形式，为保证绝缘间隙，关节处控制点拉出值一般为±300mm。⑤电分相。电分相位置应满足车辆运行、供电线径路及信号机布点等要求，需要对行车进行计算。电分需要采用带有中性段的绝缘锚段方式。该线设计的电分相采用两个绝缘关节加中性段构成的关节式电分相。⑥刚柔过渡。柔性接触网与刚性接触网之间设置刚柔过渡段，机车受电弓采用刚柔过渡方式，通过通道实现双向平稳过渡。刚柔过渡元件安装时，两端刚柔悬挂点的接触线高度应相等，拉出值应成直线排列，以保证刚柔过渡元件接触线的平稳过渡。贯通式刚柔过渡段由刚性开槽母线、柔性接触网过渡段和终端锚固装置组成。

（2）施工工艺。①刚性接触网汇流排架设施工技术研究。汇流排的安装质量直接影响接触线的平顺度。通常情况下，利用接触网梯车人工安装汇流排，这种安装方式安装的汇流排不平顺度大，无法满足高速运行刚性接触网安装要求，改进后的汇流排作业车组安装平台有效降低了汇流排弯曲挠度，提高了平顺度。技术特点：第一，该施工工艺工法施工流程程序化，使得施工可操作性强，对各个施工阶段的质量控制更加方便，对提高刚性接触网汇流排架设施工质量有良好的促进作用。第二，该次施工采用车平台安装汇流排，与传统的梯车安装汇流排相比具有更加稳定、安全的施工环境，确保了汇流排的平直度，进而显著改善了工程整体的施工质量。第三，应用了先进的计算机技术。以计算机技术为平台，采用汇流排长度布置计算软件对汇流排进行布置，提高了汇流排布置的准确性，避免了人工计算产生的材料浪费。第四，由于施工工法与传统工法相比得到了较大的改进，再加上大型机械设备等的综合利用，不仅确保了工程的施工质量，而且有效降低了施工成本。工艺原理：客车运营车安装平台主要由轨道运营车、运营平车、客车安装运营平台、客车调节器等组成，在运营平台上安装自制调节器可灵活调节客车在安装运营平台上的放置高度，并且可以节省对接安装母线的时间。操作要点：第一，施工准备。在开展安装施工之前，必须对汇流排质量进行检查，确保汇流排质量合格，且未见明显的折角等问题，确保汇流排表面的光滑度和清洁度，确保汇流排表面无污染。第二，汇流排配置。首先，复核锚段长度。刚性悬挂段悬挂定位装置安装完毕后，对刚性悬挂段的实际跨度和总跨度进行测量复核，确保各个参数值均在设计数值范围内，严格控制其精度。其次，计算汇流排安装长度。以施工图纸说明为基础，根据施工现场打孔的实际现状等，计算汇流排总长度。再次，计算母线数量，即计算母线总数和预制母线长度（预制母线长度＞5m）。在此基础上，合理布置汇流排，即运用相应软件布置线路，对比方案，进而选出最佳方案。最后，预制汇流排及母排编号，母线实际长度按11.9m进行母线加工，然后根据母排布置，对配置好的母排按顺序编号。第三，汇流排安装。母线安装从锚段接头的第一个位置开始，从直线端到曲线端；带分段绝缘器的锚段应从分段绝缘器安装到两端。第四，质量控制。第一个定位吊线夹应安装在母线的标记处，保证其外露1500mm，允许误差为0～200mm。确保母联连接处粘贴缝的严密性，并确保开口处过渡平直，接头＜1mm。经过调整处理后，母线的中心轴线与轨道平面的垂直度应良好，其挠度应＜1°。②刚性接触网无接触线调整施工工艺。由于该工程工期紧张，文章还研究了无接触线调整施工工艺，即在汇流排安装完成后模拟进行汇流排调整。既满足了施工要求，又节省了施工时间，在接触线架设后进行复查，均满足接触网验收标准。工艺原理：该工艺通过模拟接触线架设后的受力情况进行接触网预调整，通过模拟计算提前预留导高和拉出值，利用接触网加工件测量导高、拉出值后进行调整，从而达到接触网预调整的目的。操作要点：第一，施工准备。根据设计拉出值、导高、腕臂偏移等数据计算出未架设接触线前的接触网数据。该数据是经过现场反复试验及复测后总结出来的，具有现场指导意义。第二，腕臂偏移调整。根据现场实际温度计算腕臂偏移，利用作业梯车人工进行腕臂偏移调整。第三，导高拉出值调整。根据计算出的接触网数据，将接触线加工件安装在汇流排卡槽内，模拟接触线，利用接触网激光测量仪进行测量。待放线完成后进行复测。质量要求：第一，中间悬挂点接触线高度允许施工偏差为±5mm，相邻跨导线高差＜5mm。第二，悬挂点处接触线高度应符合设计规定，确保施工精度满足技术要求。第三，悬挂点拉出值允许施工偏差为±10mm。第四，锚段关节处两支接触线在关节中间悬挂点处应等高。

3 技术成果

通过对时速160km快速轨道交通架空刚性接触网技术的研究以及对施工工法的不断探索，结合研究成果在北京新机场线全面推广实践，取得了如下技术成果：（1）编写了《时速160km架空刚性接触网施工技术规范》；（2）编写了《时速160km架空刚性接触网施工作业指导书》；（3）编写了《时速160km架空刚性接触网小张力放线施工工法》；（4）编写了《时速160km架空刚性接触网汇流排架设施工工法》；（5）编写了《时速160km架空刚性接触网设计导则》；（6）编写了《时速160km架空刚性接触网验收导则》；（7）授权实用新型专利7项，受理发明专利5项。

4 结束语

目前，该研究成果在北京新机场线得到了全面推广，在中国铁道科学研究院集团有限公司开展的动态检测过程中，实现了最高运行速度168km/h的良好受流，所有技术考核指标均达标。该系统经过了12个月的运行检验，系统运行效果良好。该项目的成功运行，为北京地区正在开工建设的平谷线以及广州地铁的18号线和22号线提供了很好的示范作用，形成的技术标准，具有较高的推广价值。