电气化铁道隧道内接触网悬挂方式施工探讨

第２９卷第５期　２０１３年３月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌｆ．２９Ｍａｒ　Ⅳ０．５　２Ｏｌ３　电气化铁道隧道内接触网悬挂方式施工探讨　贺国琪　（中铁第一勘察设计院集团有限公司电化处，甘肃兰州７３００００）　摘一要：由于我国铁路的跨越式发展，２００ｋｍ／ｈ以上的高速铁路及客运专线会是今后的主要发展趋势，速度的提高，　线路曲线半径的加大增加了隧道和桥梁在线路中的占有比例，且要求性能愈高，隧道内接触网的悬挂方式直接影响　到高速铁路的运行。目前国内隧道中普遍使用的水平悬挂，仅适用于速度目标值１２０ｋｍ／ｈ以下的线路，单支撑腕臂　悬挂方案也只适用于速度目标值１４０ｋｍ／ｈ以下线路。就此根据以往的施工经验及相关知识，针对单线隧道以　２００ｋｍ／ｈ为速度目标值，探讨单线隧道内接触网的悬挂方式。　关键词：单线隧道；高速；接触网；悬挂方式；受流质量　中图分类号：Ｕ２３１．１　１探讨的目的和必要性　１．１　高速铁路对接触网悬挂的要求　高速铁路反映与代表了一个国家的经济技术水　平，是当今世界铁路发展的趋势和潮流。接触网系　目前，我国很多单线隧道内接触网所采取的悬　挂方式为水平悬挂方式，该方式从我国第一条电气　化铁路就一直沿用（达成铁路电气化工程采用本悬　挂方式）。长期运营经验证明：该方式结构简单、稳　定、可靠，其装配形式得到广泛推广和使用。如图１　所示。　统是牵引供电系统中主要的供电设备之一，它直接　与机车相连，当列车高速运行时，接触导线和机车受　电弓之间是一种动态稳定的系统，受流质量既取决　１　’　于弓的参数，又取决于网的参数，两者参数应合理的　匹配才能实现高质量的取流，才能确保列车高速运　行。因此接触网悬挂系统的选择，应能保证在车速　变化等各种恶劣条件下正常取流，以提高运行可靠　性。　——＿　ｊ　．—　。　；　二！　互　：　：　●　：　列车要高速运行，弓网受流质量是高速电气化　铁路需要解决的最关键的问题。评价受流质量通常　有离线率、动态接触压力、动态抬升量、接触网的弹　性、受电弓的追随特性等因素，下面是世界各国对高　速接触网悬挂弓网受流质量的普遍评价标准：　１）最大接触压力（Ｆｍａｘ）：＜２００Ｎ；　２）最小接触压力（Ｆｍｉｎ）：＞４０Ｎ；　３）接触压力标准偏差（８）：８：２０％一３０％Ｆ；　４）平均接触压力（Ｆ）：（Ｆ一３８）＞０；　图１水平悬挂　从以往的施工、运营情况分析看，水平悬挂方式　存在以下缺陷：　１）在接触线定位点集中了定位装置的全部重　量约９．５ｋｇ，局部形成硬点，影响接触网弹性的均匀　度；　２）定位绝缘子已伸到了受电弓的工作范围内，　成为不安全隐患；　５）离线：离线率（　）：　＜５％，　最大持续时间＜５０ｍｓ；　６）弹性不均匀系数：Ｕ＜３０％。　３）承力索柔性悬挂，接触网的稳定性差；　４）悬挂点多，测量和施工的难度均大，不方便　精确控制。　在列车高速运行的情况下，由于该悬挂的弹性　要满足以上要求，除提高接触线、承力索张力　外，接触网的悬挂形式也是非常关键的环节。　１．２我国单线隧道主要采用悬挂方式及特点　１．２．Ｉ水平悬挂方式　非均匀度较大，容易形成离线，离线时产生的火花与　电弧，不但使受电弓受流质量差，造成接触线及受电　第５期　贺国琪：电气化铁道隧道内接触网悬挂方式施工探讨　ｌｌ３　弓局部磨耗加大，缩短接触网、受电弓使用寿命，而　且其高次谐波形成对临近环境的电磁污染。由于目　＼　■■　前要求的高速线路接触压力的增大，引起接触线的　抬升增大，受电弓可能直接与定位绝缘子碰撞，造成　…’　、、＼　、　行车事故。因此水平悬挂方式已很难满足高速线路　＼二　＼、　的运营模式，必须对其进行改进。　、　一　１．２．２单腕臂支撑悬挂方式（如图２所示）　本悬挂方式由中国铁道第二院勘察设计院设　计，本悬挂方式主要有以下特点：　图３直链形全补偿简单或弹性悬挂　１）大大减少了隧道内的支持点，减少了绝缘子　线隧道内，由于隧道净空的限制，结构高度要大大降　装配数量，从而提高了隧内绝缘性能，减少了故障发　低，所以采用以上弹性链形悬挂是无法安装的。针　生率。　对水平悬挂的稳定性差，接触网弹性非均匀性高的　２）隧道内支持点的减少，减少了锚栓用量提高　问题，在以后的施工中要重点注意这两方面的问题　了施工的准确性。　上。基于以上我们探讨以下思路：　３）此弹性支持结构系统对初始阶段的测量要　１）不改变悬挂方式，仍然采用直链形全补偿简　求极高，否则很难满足导高和拉出值。　单链形悬挂。　４）悬挂与定位在同一断面内，对隧道及锚栓预　２）施工方案中尽量采用既有、成熟的接触网悬　埋强度提出更高要求，悬挂集中对接触网容易形成　挂零部件，减少新零件的研制工作，提高悬挂零件的　局部硬点。　通用性。　５）高速铁路受电弓对接触网的接触压力大，接　３）充分利用隧道净空，加大结构高度，增加悬　挂的稳定性。　触线的抬升量的，本悬挂方式限制了受电弓的有效　抬升量。　４）采用新的接触线定位方式，减少定位器分配　于接触线上的重量，提高悬挂的弹性均匀度。　——里—　５）选用新型的定位零件，尽量减轻定位点的重　量。　６）引进或研制精密的测量仪器，提高测量的精　确性。　７）采用先进的施工工具，提高施工效率和施工　准确度。　８）培养专业施工人员，成立专业化的施工队　伍，从人力上保证施工质量。　根据以上思路和以往设计院的设计情况，通过　图２单腕臂支撑悬挂方式　对以往悬挂方式的反复比较，最后探讨以下几种比　因此本悬挂方式也很难满足我国高速铁路的要　较理想的悬挂方式。　求。为满足高速要求也需对其进行有合理改进。　２．１　悬挂方案一　２隧道内接触网悬挂方案探讨　１）思路：采用水平悬挂方式固定承力索，单支　撑腕臂方式固定接触线。　目前国外高速铁路隧道外及双线隧道内的接触　２）特点：隧道内水平悬挂方式是一种成熟的承　网悬挂形式均采用直链形全补偿简单或弹性悬挂，　力索悬挂方案，具有安全和可靠性；而单支撑腕臂悬　如图３所示。　’　挂方式也是一种通过了多条线路施工正在安全运营　该悬挂方式，在特定的接触线、承力索张力条件　的悬挂方式。该方案对隧道净空的利用非常充分，　下，接触网波传播速度可达５００ｋｍ／ｈ以上，已可以　其净空利用的限制条件仅取决于滑轮框架对隧道壁　满足３５０ｋｍ／ｈ高速铁路的运营需要，其结构高度为　的绝缘距离；隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿　ｌ１００～１８００ｍｍ之间，最短吊弦应大于４００ｍｍ，而单　简单或弹性链型悬挂。隧道内接触网悬挂方式可采　ｌ１４　甘肃科技　第２９卷　用全补偿简单或弹性链型悬挂。理论上也可以满足　２００Ｋｍ／ｈ以上速度。　行中受电弓的抬升量。　２．４悬挂方案四　３）存在的问题：　（１）承力索悬挂为柔性悬挂，可能会对接触网　的振动产生不好的影响；　１）思路：该方式在承力索和接触线支撑之间用　定位管支撑连接起来，构成“菱形”，温度变化导致　（２）承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承　力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进，目　前主要采用的是铜滑轮并在线胀范围内增加护线　条。　的承力索和接触线位移依靠定位管支撑使之相互带　动，更加提高了接触网的受流状态及线路运行安全　可靠性，并改善了定位点的弹性及受电弓的振动量。　单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。　２）特点：该方案中悬挂重量分别由两悬臂支　２．２悬挂方案二　１）思路：本方案采用原Ｖ型简单悬挂方式悬挂　承力索，套管铰环＋悬吊滑轮固定承力索，单支撑腕　臂悬挂方式进行接触线定位。　２）特点：隧道内Ｖ型简单方式也是一种成熟的　悬挂方案，具有安全和可靠性，施工简单，运营维护　方便；对隧道净空利用的限制条件取决于Ｖ型悬挂　的结构尺寸。日本新干线采用的隧道悬挂方式的原　理与此相似。　３）存在的问题：　（１）因为增加了悬挂重量，必须对Ｖ型悬挂相　应零部件进行力学校验；　（２）承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承　力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进。　（３）该方案接触线定位全部采用反定位方式，　定位管受压。　４）该方案可将Ｖ形悬挂顺线路安装，结构高度　可增加至７５０ｒａｍ。　２．３悬挂方案三　１）思路：参照水平悬挂方式采用单支撑腕臂悬　挂组成水平悬挂，用套管铰环＋悬吊滑轮进行承力　索悬挂，单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。　２）特点：该方案中承力索的稳定性最好，对隧　道净空利用的限制条件取决于隧道吊柱安装结构尺　寸对隧道断面的充分利用，隧道内接触网悬挂方式　可采用全补偿简单或弹性链型悬挂。　３）存在的问题：　（１）承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承　力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进。　（２）工程造价较高，施工难度大。　（３）悬挂承力索的零件占用净空约２００ｍｍ（套　管绞环１００ｍｍ＋悬吊滑轮１００ｍｍ），应进一步优化　悬挂零件。　４）方案优化：考虑悬挂承力索的水平悬挂改为　顺线路安装，改善接触网的弹性更好的满足高速运　撑，接触网的稳定性较好，对隧道净空利用的限制条　件取决于隧道吊柱安装结构尺寸对隧道断面的充分　利用，该方案能最大限度地利用隧道净空高度加大　结构高度，提高支持结构的稳定型从而获得良好的　动态性能。　３）存在问题：　（１）悬挂承力索的承力索座，要进行新零件的　试制，另外需进一步研究承力索受温度影响的位移　情况。　（２）施工中安装工序繁锁，不利快速高效的要　求。　２．５定位方案　１）方案一：采用单支撑平腕臂＋ＪＬ９１０１（Ｄ１）　定位器＋吊柱。　该方案调整方便，零部件现成，但受绝缘子长　度、吊柱安装尺寸限制及绝缘距离限制，在接触网悬　挂高度较高的双层集装箱通行条件下安装困难。　２）方案二：采用单支撑平腕臂＋ＪＬ９１０１（Ｄ１）　定位器＋隧道腕臂调整底座。该方案垂直方向调整　困难。　３）方案三：采用单支撑弓形腕臂＋定位管＋　ＪＬ９１０１（Ｄ１）定位器＋隧道腕臂。解决了垂直方向　调整问题，但净空要求较大。　以上３种方案均存在优化问题，所有零部件在　仅作定位的时候，其强度已大大超过定位所需要的　强度。　３　结论　通过对上述方案的探讨和以往的施工、运营情　况，为保证高速电气化的施工、运营安全质量，节约　施工成本等角度出发，笔者认为方案一、二、三相对　具有较为明显的优势，能满足２００ｋｍ／ｈ以上的高速　铁路运营。　参考文献：　［１］吉鹏霄．隧道内链形悬挂安装图［ＥＢ／ＯＬ］．接触网．