既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)方法探討

1、既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)方法探討摘要：分析了我國既有電氣化鐵路改造工程的現(xiàn)狀和難點(diǎn)，結(jié)合既有線接觸網(wǎng)的實(shí)際情況，從縮小停電影響范圍、減少既有線工作量、低凈空接觸網(wǎng)改造、過渡工程永臨結(jié)合、提高效率等方面對(duì)既有線接觸網(wǎng)改造的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：既有線 接觸網(wǎng) 改造 設(shè)計(jì)正文、引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)布局的不斷調(diào)整，既有電氣化鐵路的改造工程日益增多，如何根據(jù)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需要及時(shí)合理地做好既有線接觸網(wǎng)改造的設(shè)計(jì)工作，是我們每一個(gè)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)人員必須考慮的問題。一、 既有接觸網(wǎng)改造工程施工難點(diǎn)加強(qiáng)既有鐵路的技術(shù)改造和鐵路樞紐建設(shè)，提高路網(wǎng)既有通道能力，結(jié)合客運(yùn)專線、完善路網(wǎng)布局、開行雙層

2、集裝箱專列等工作是我國目前既有鐵路更新改造的重要任務(wù)，國家近期將需要改造既有線電氣化鐵路2.5萬公里以上。目前的既有電氣化鐵路往往都是國家繁忙干線，行車密度大，客貨運(yùn)量巨大，由于施工不慎導(dǎo)致中斷行車造成的后果十分嚴(yán)重。接觸網(wǎng)封閉作業(yè)施工的天窗時(shí)間短，停電干擾因素多，尤其在鐵路樞紐地區(qū)的分片分區(qū)域停電施工中安全管理難度極大。因此，鐵路樞紐電氣化改造、既有線咽喉區(qū)道岔改造、繁忙干線上下行正線同時(shí)停電改造、低凈空跨線橋下接觸網(wǎng)改造等項(xiàng)目是接觸網(wǎng)改造的難點(diǎn)。表現(xiàn)在接觸網(wǎng)的具體作業(yè)內(nèi)容上，其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在天窗點(diǎn)內(nèi)整個(gè)錨段更換接觸懸掛、線路及接觸網(wǎng)撥接、站場軟橫跨更換、線岔改造等等。所以在設(shè)計(jì)中必須充分考

3、慮既有接觸網(wǎng)改造中的各項(xiàng)施工困難因素，以利于施工組織為出發(fā)點(diǎn)，在施工圖設(shè)計(jì)階段對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行合理優(yōu)化，確保既有接觸網(wǎng)改造的順利實(shí)施。二、 既有接觸網(wǎng)改造中常用的設(shè)計(jì)方法針對(duì)上述既有線施工中的各類困難因素和施工難點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員需要在符合我國電氣化鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，在保證施工安全的前提下，優(yōu)化組合，多方案比選，結(jié)合實(shí)際情況開展施工圖設(shè)計(jì)。本人近年來多次參與既有線接觸網(wǎng)改造的設(shè)計(jì)工作，認(rèn)為既有接觸網(wǎng)改造中比較好的設(shè)計(jì)方法主要有以下幾個(gè)方面：（一）盡量減少既有線的停電影響范圍在接觸網(wǎng)封鎖線路停電要點(diǎn)施工作業(yè)中，上、下行線分別停電的天窗點(diǎn)施工（也叫“v形天窗作業(yè)”）比上下行正線同時(shí)停電的天窗點(diǎn)施工（也叫

4、“垂直天窗作業(yè)”）影響范圍要小得多?！爸鹫緑?！狈绞奖纫怨╇姳蹫橥ｋ妴卧摹皏?！钡氖┕び绊懛秶?。通過操作分區(qū)所斷路器、站場分束隔離開關(guān)的停電施工影響范圍則更小。因此，改造設(shè)計(jì)中新增加的接觸懸掛應(yīng)盡量避免跨越正線，盡量不需要使用“垂直天窗”，多使用“v形天窗”，并力爭采用操作斷路器、站場分束隔離開關(guān)的停電作業(yè)方式。經(jīng)常遇到的情況是站場某一股道需要新增電化掛網(wǎng)，如圖一所示。圖一所示為滬昆線湘潭東站電氣化改造工程8道新增接觸網(wǎng)的情況，此時(shí)需要在道兩端道岔處各增加一個(gè)接觸網(wǎng)線岔，按正常設(shè)計(jì)思路需將新的接觸懸掛順道岔方向延長到站場對(duì)側(cè)26-1#支柱下錨，這樣不僅新增接觸網(wǎng)設(shè)備較多，對(duì)既有接觸網(wǎng)的影

5、響范圍也大，更為關(guān)鍵的是，新增接觸網(wǎng)線路跨越了上下行正線，改造施工中需要對(duì)全站及同一供電臂上相鄰各站的所有接觸網(wǎng)停電，停電影響范圍廣，對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_極大。而我在此次設(shè)計(jì)中，僅將新增接觸懸掛延長一跨，經(jīng)過線岔后就近于同側(cè)下錨，即圖中的19-1#支柱。此設(shè)計(jì)方法可以避免新增接觸網(wǎng)穿越上下行正線，施工組織過程中僅使用“v形天窗”停電作業(yè)，不使用“垂直天窗”，大大減少了對(duì)既有線的干擾。當(dāng)僅對(duì)站場外側(cè)一股道進(jìn)行電化或接觸網(wǎng)延長時(shí)，可以在線路外側(cè)單獨(dú)組立支柱或利用既有軟橫跨的外側(cè)空間。而且，在下部工程施工和腕臂組裝過程中，基本上為不帶電作業(yè)，大大減少了對(duì)既有線的干擾，減少了停電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。為避免垂

6、直天窗的影響，增加一股道的接觸網(wǎng)時(shí)，設(shè)計(jì)中盡量不要使用軟橫跨，可化整為零，多采用單獨(dú)支柱并增設(shè)單獨(dú)的接地裝置。（二）盡量減少對(duì)既有線的施工工作量即使是既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)，也要力求簡潔，盡量減少對(duì)既有線的新增工作量。在既有站場接觸網(wǎng)改造過程中，經(jīng)常遇到只需改移軟橫跨其中一個(gè)支柱的情形，在軟橫跨容量允許的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)可采用更換單邊支柱方式，即只對(duì)施工有影響的支柱進(jìn)行改移，軟橫跨另一支柱保持原位不動(dòng)，同時(shí)更換橫承力索及上下部固定繩。在此類設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)軟橫跨的容量進(jìn)行校核，以保證軟橫跨的永久運(yùn)營安全。而且，軟橫跨用作道岔定位時(shí)，更換單邊支柱顯得很有必要，也更高效。設(shè)計(jì)實(shí)例如圖二所示。圖二所

7、示為2009年京廣線郴韶段槐樹下車站戰(zhàn)略裝車點(diǎn)改造時(shí)，站場西側(cè)進(jìn)行線路改造、接觸網(wǎng)電化掛網(wǎng)示意圖。根據(jù)改造要求，站場西側(cè)增加股道，南端咽喉區(qū)既有62#支柱必須外移1.5米，而該軟橫跨對(duì)側(cè)的63#支柱正好作為、3道相交道岔的定位，如果按以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)在順線路方向前后2米處布置軟橫跨，此時(shí)道岔不能保證標(biāo)準(zhǔn)定位，對(duì)以后的運(yùn)營管理帶來不利影響，于是設(shè)計(jì)時(shí)只對(duì)62#支柱進(jìn)行外移，同時(shí)對(duì)63#支柱的容量進(jìn)行校核。經(jīng)初步測(cè)算，63#鋼支柱型號(hào)為g250/15，軟橫跨承載5組懸掛，符合容量要求（計(jì)算過程省略）。但是，由于軟橫跨跨度加大，橫承力索、上下部固定繩需計(jì)算后重新預(yù)制。為減少既有線的施工工作量，設(shè)計(jì)時(shí)還可

8、巧妙利用既有的分段絕緣器。如在對(duì)某貨物專用線接觸網(wǎng)延長改造設(shè)計(jì)中（如圖三所示），由于專用線上已經(jīng)有了一組分段絕緣器及隔離開關(guān)gk，改造中只需要對(duì)隔離開關(guān)gk后面的線路進(jìn)行延長，設(shè)計(jì)時(shí)可以充分利用此隔離開關(guān)，對(duì)延長部分的接觸網(wǎng)線路設(shè)立一個(gè)單獨(dú)的錨段（根據(jù)長度的不同，一般是設(shè)計(jì)為半個(gè)錨段）和獨(dú)立支柱，在施工中通過斷開貨物線接軌處的隔離開關(guān)gk實(shí)現(xiàn)不停電施工，從而大大減少了既有線的施工工作量。（三）通行雙層集裝箱區(qū)段的接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)近期許多干線鐵路都要通行雙層集裝箱或者預(yù)留雙層集裝箱通過條件，既有線電化改造中卻存在著大量低凈空或原來非雙層集裝箱凈空標(biāo)準(zhǔn)的跨線建筑物，如滬昆線、京廣線南段及各鐵路樞紐站

9、等。如何保證雙層集裝箱在低凈空接觸網(wǎng)下安全通過，并且使工程改造投資最經(jīng)濟(jì)，仍是接觸網(wǎng)與其他專業(yè)需要共同協(xié)調(diào)、攻關(guān)的一個(gè)重要工程課題。在通行雙層集裝箱線路區(qū)段，根據(jù)鐵道部鐵路雙層集裝箱運(yùn)輸裝載限界和200 kmh客貨共線鐵路雙層集裝箱運(yùn)輸建筑限界的規(guī)定“雙層集裝箱的貨物裝載限界5850mm”及鐵路技術(shù)管理規(guī)程第156條規(guī)定“接觸網(wǎng)帶電部分(接觸線)至機(jī)車車輛或裝載貨物的距離不小于350mm”，同時(shí)考慮接觸線弛度、接觸線安裝施工誤差及工務(wù)抬道+130mm的影響，接觸線懸掛高度取6330mm可滿足要求。所以，鐵路技術(shù)管理規(guī)程（第十版）第155條對(duì)接觸線懸掛高度規(guī)定：“雙層集裝箱運(yùn)輸線路不小于6330

10、mm”。目前，改造低凈空隧道或跨線建筑物以滿足雙層集裝箱運(yùn)輸?shù)男枰?，在不影響或少影響既有運(yùn)輸?shù)臈l件下主要有以下好的設(shè)計(jì)方法：1. 降低接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度。將原來設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)高度降至300mm左右，此時(shí)最短吊弦處可以采用可調(diào)式整體吊弦或滑動(dòng)吊弦。2. 承力索絕緣通過。當(dāng)凈空較低，承力索與跨線建筑物距離不能達(dá)到空氣絕緣距離時(shí)，可將承力索截?cái)嘣诮ㄖ飪蓚?cè)同時(shí)下錨。為了不影響接觸網(wǎng)受流質(zhì)量，承力索承載的電能采用高壓絕緣電纜的形式通過跨線建筑物。3. 線路落道與接觸網(wǎng)改造結(jié)合。當(dāng)既有線路道床有條件時(shí)，可采取線路適當(dāng)落道與接觸網(wǎng)改造相結(jié)合的方案，以保證接觸網(wǎng)與雙層集裝箱和跨線建筑物相互之間的絕緣距離。4. 跨線

11、建筑物下的硬橫梁方式。當(dāng)站場內(nèi)跨線建筑物下方有道岔設(shè)備時(shí)，接觸網(wǎng)相應(yīng)地安裝有線岔，安裝軟橫跨的空間不夠，當(dāng)橋底凈空在8米時(shí)，可以采用硬橫梁的方法以保證接觸網(wǎng)的導(dǎo)高符合要求。單一股道時(shí)也可采用小型鋼支柱的方式。如2010年，在京廣線新建撈刀河站的施工過程中，車站南端咽喉區(qū)上方有一座40米寬的興聯(lián)東路公路橋與鐵路正交，橋下正好是四股道、兩組正線交叉渡線道岔相交處，接觸網(wǎng)必須在此橋下實(shí)現(xiàn)線岔定位。實(shí)測(cè)橋下凈空為7600mm，為保證雙層集裝箱帶電通過，接觸線導(dǎo)高最低為6330mm，接觸線距離橋底面僅有1270mm，如果在此處組立硬橫跨，其空間明顯不夠，于是我們?cè)谧兏O(shè)計(jì)中采用了半截軟橫跨的方式，如下圖

12、所示，即支柱部分采用了軟橫跨鋼支柱的下半截，鋼柱高度7.4m（取消g250型鋼柱上半部分），在支柱距軌面7.1m處安裝上部定位繩，在支柱距軌面6.75m處安裝下部定位繩，然后再安裝定位器調(diào)節(jié)立柱及道岔定位器。而承力索則從上下部定位繩中間通過，在跨線橋兩側(cè)2米以外的地方組立兩組軟橫跨用以支撐承力索，并保證承力索與橋面各部位大于300mm的安全距離。（四）過渡工程永臨結(jié)合過渡工程設(shè)計(jì)中采用永臨結(jié)合方式，可以大大節(jié)省施工中的工程量和工程投資。如對(duì)區(qū)間較長的線路撥移改造時(shí)，當(dāng)線路撥移量在13米時(shí)，新支柱往往無法一次性組立，需采用立臨時(shí)支柱的形式，如果采用混凝土軟橫跨柱的形式進(jìn)行改移施工，軟橫跨能在線路

13、撥移前提前組立，在線路撥移施工中只要移動(dòng)定位器即可，從而大大節(jié)省了整體施工時(shí)間，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。在過渡工程設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分利用現(xiàn)場臨時(shí)支柱、線索。由于過渡設(shè)備使用時(shí)間短，用于非正常狀態(tài)，只要設(shè)備容量許可，可適當(dāng)增加臨時(shí)載荷。如在新舊接觸網(wǎng)過渡中，對(duì)既有軟橫跨，可以臨時(shí)增加一、二支接觸懸掛；對(duì)h60、h78等型號(hào)的混凝土支柱，可在支柱兩側(cè)同時(shí)安裝腕臂裝置，承受兩支甚至三支接觸懸掛。在過渡工程完畢后，上述設(shè)備的臨時(shí)負(fù)荷必須立即解除，防止支柱等設(shè)備出現(xiàn)永久變形。當(dāng)然，上述臨時(shí)載荷的增加，必須事先由設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行容量校驗(yàn)，確保施工過程中安全萬無一失。（五）新材料、新工藝采用新材料、新工藝也能提高

14、改造工程的效率，為設(shè)計(jì)工作帶來便利。如瓷質(zhì)絕緣子更換為硅橡膠絕緣子，可大大減少接觸懸掛的重量，增強(qiáng)污閃性能，在絕緣錨段轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)中使用可以節(jié)省空間，便于接觸網(wǎng)各參數(shù)的建立。采用鋁合金大半徑高效率滑輪組以改善張力補(bǔ)償效率。定位管可換為鋁合金或其它輕質(zhì)高強(qiáng)度合成材料。隧道內(nèi)受斷面凈空限制，宜改為輕質(zhì)定位器，并盡量采用旋轉(zhuǎn)腕臂式懸掛結(jié)構(gòu)以便與區(qū)間一致。（六）現(xiàn)場測(cè)量和圖紙資料管理根據(jù)既有線改造的特點(diǎn)，改造地段附近的土質(zhì)狀況在既有接觸網(wǎng)竣工圖中已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)注,一般不必進(jìn)行再次勘探,可減少勘探工作量。但對(duì)距離既有接觸網(wǎng)較遠(yuǎn)的地段,必須進(jìn)行現(xiàn)場勘探。并對(duì)現(xiàn)場已有接觸網(wǎng)支柱容量、基礎(chǔ)型號(hào)、線索類型、結(jié)構(gòu)高度等參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，必要時(shí)進(jìn)行容量校核，并在改造設(shè)計(jì)中盡量使用原有型號(hào)的設(shè)備，以便于設(shè)備管理單位的維修管理。為便于運(yùn)營單位的圖紙資料管理，原有施工圖號(hào)應(yīng)盡量保留，或在原圖號(hào)后面加“-1”或“改”字以示區(qū)別。同樣地，對(duì)改造圖中的接觸網(wǎng)支柱編號(hào)也盡量與原來的一致，增加少量支柱時(shí)，利用附近支柱編號(hào)后面