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      既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計方法探討

      2010-09-21 11:25:44曠楚成
      電氣化鐵道 2010年5期
      關(guān)鍵詞:跨線凈空天窗

      曠楚成

      0 引言

      隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,鐵路運輸生產(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)鐵路運輸生產(chǎn)需要及時合理地做好既有線接觸網(wǎng)改造的設(shè)計工作,是每一個接觸網(wǎng)設(shè)計人員必須考慮的問題。

      1 既有接觸網(wǎng)改造工程施工難點

      加強既有鐵路的技術(shù)改造和鐵路樞紐建設(shè),提高路網(wǎng)既有通道能力,結(jié)合客運專線、完善路網(wǎng)布局、開行雙層集裝箱專列等工作是國內(nèi)目前既有鐵路更新改造的重要任務(wù),國內(nèi)近期需要電氣化改造的既有線超過2.5萬km。

      國內(nèi)既有電氣化鐵路大多是繁忙干線,行車密度大,客貨運量巨大,由于施工不慎導(dǎo)致中斷行車的后果十分嚴(yán)重。接觸網(wǎng)封閉作業(yè)施工的天窗時間短,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停電改造、低凈空跨線橋下接觸網(wǎng)改造等項目是接觸網(wǎng)改造的難點。表現(xiàn)在接觸網(wǎng)的具體作業(yè)內(nèi)容上,其難點主要體現(xiàn)在天窗點內(nèi)整個錨段更換接觸懸掛、線路及接觸網(wǎng)撥接、站場軟橫跨更換、線岔改造等。所以在設(shè)計中必須充分考慮既有接觸網(wǎng)改造中的各項施工困難,以施工組織為出發(fā)點,在施工圖設(shè)計階段對接觸網(wǎng)進行合理優(yōu)化,確保既有接觸網(wǎng)改造順利實施。

      2 既有接觸網(wǎng)改造中常用的設(shè)計方法

      針對上述既有線施工中的各類困難因素和施工難點,設(shè)計人員需要在符合國內(nèi)電氣化鐵路設(shè)計規(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)合實際情況開展施工圖設(shè)計。筆者近年來多次參與既有線接觸網(wǎng)改造的設(shè)計工作,認(rèn)為既有接觸網(wǎng)改造中比較好的設(shè)計方法主要有以下方面。

      2.1 盡量縮小既有線停電影響范圍

      在接觸網(wǎng)封鎖線路停電要點施工作業(yè)中,上下行線分別停電的天窗點施工(也叫“V形天窗作業(yè)”)比上下行正線同時停電的天窗點施工(也叫“垂直天窗作業(yè)”)影響范圍要小得多。“逐站 V?!狈绞奖纫怨╇姳蹫橥k妴卧摹癡?!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)計中新增加的接觸懸掛應(yīng)盡量避免跨越正線,盡量不使用“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1所示。

      圖1 新增線岔就近下錨示意圖

      圖 1顯示了滬昆線湘潭東站電氣化改造工程第8股道新增接觸網(wǎng)情況,此時需要在該股道兩端道岔處各增加一個接觸網(wǎng)線岔,按正常設(shè)計思路需將新的接觸懸掛順道岔方向延長到站場對側(cè) 26-1#支柱下錨,這樣不僅新增接觸網(wǎng)設(shè)備較多,對既有接觸網(wǎng)的影響范圍也大,而且新增接觸網(wǎng)線路跨越了上下行正線,改造施工中需要對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,對運輸?shù)母蓴_極大。而在該設(shè)計中,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。該設(shè)計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”,大大減少了對既有線的干擾。

      當(dāng)僅對站場外側(cè)一股道進行電化或接觸網(wǎng)延長時,可以在線路外側(cè)單獨組立支柱或利用既有軟橫跨的外側(cè)空間,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),大大減少了對既有線的干擾,減少了停電作業(yè)的風(fēng)險和施工難度。

      為避免垂直天窗的影響,增加一股道的接觸網(wǎng)時,設(shè)計中應(yīng)盡量避免使用軟橫跨,可化整為零,多采用單獨支柱并增設(shè)單獨的接地裝置。

      2.2 盡量減少既有線施工工作量

      即使是既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計,也要力求簡潔,盡量減少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支柱的情形,在軟橫跨容量允許的前提下,設(shè)計時可采用更換單邊支柱方式,即只對施工有影響的支柱進行改移,軟橫跨另一支柱保持原位不動,同時更換橫承力索及上下部固定繩。在該類設(shè)計中,設(shè)計人員必須對軟橫跨的容量進行校核,以保證軟橫跨的永久運營安全。而且,軟橫跨用作道岔定位時,更換單邊支柱顯得很有必要,也更高效。設(shè)計實例如圖2所示。

      圖2 軟橫跨支柱單邊改造示意圖

      圖2為2009年京廣線郴韶段槐樹下車站戰(zhàn)略裝車點改造時,站場西側(cè)進行線路改造、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 m,而該軟橫跨對側(cè)的63#支柱正好作為第1、第3股道相交道岔的標(biāo)準(zhǔn)定位,如果按以往設(shè)計經(jīng)驗在順線路方向前后2 m處布置軟橫跨,此時道岔不能保證標(biāo)準(zhǔn)定位,給今后的運營管理帶來不利影響,于是設(shè)計時只對62#支柱進行外移,同時對63#支柱的容量進行校核。經(jīng)初步測算,63#鋼支柱型號為G250/15,軟橫跨承載 5組懸掛,符合容量要求(計算過程省略)。但是,由于軟橫跨跨度加大,橫承力索、上下部固定繩需計算后重新預(yù)制。

      為減少既有線施工工作量,設(shè)計時還可巧妙利用既有的分段絕緣器。

      如在對某貨物專用線接觸網(wǎng)延長改造設(shè)計中(圖 3),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,改造中只需要對隔離開關(guān)GK后面的線路進行延長,設(shè)計時可以充分利用該隔離開關(guān),對延長部分的接觸網(wǎng)線路設(shè)立一個單獨的錨段(根據(jù)長度的不同,一般設(shè)計為半個錨段)和獨立支柱,在施工中通過斷開貨物線接軌處的隔離開關(guān)GK實現(xiàn)不停電施工,從而大大減少了既有線的施工工作量。

      圖3 貨物線延長改造利用原有隔離開關(guān)示意圖

      2.3 通行雙層集裝箱區(qū)段的接觸網(wǎng)改造設(shè)計

      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等。如何保證雙層集裝箱在低凈空接觸網(wǎng)下安全通過,且使工程改造投資最經(jīng)濟,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《鐵路雙層集裝箱運輸裝載限界》和《200 km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建筑限界》的規(guī)定“雙層集裝箱的貨物裝載限界5 850 mm”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(承力索)至機車車輛或裝載貨物的距離不小于350 mm,同時考慮接觸線弛度、接觸線安裝施工誤差及工務(wù)抬道+50 mm的影響,接觸線懸掛高度取6 250 mm可滿足要求。

      目前,改造低凈空隧道或跨線建筑物以滿足雙層集裝箱運輸?shù)男枰?,在不影響或少影響既有運輸?shù)臈l件下主要有以下設(shè)計方法:

      (1)降低接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度。將原來設(shè)計的結(jié)構(gòu)高度降至300 mm左右,此時最短吊弦處可以采用可調(diào)式整體吊弦或滑動吊弦。

      (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到空氣絕緣距離時,可將承力索截斷在建筑物兩側(cè)同時下錨。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,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的絕緣距離。

      (4)跨線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,接觸網(wǎng)相應(yīng)安裝線岔,安裝軟橫跨的空間不夠,當(dāng)橋底凈空為8 m時,可以采用硬橫梁的方法保證接觸網(wǎng)的導(dǎo)高符合要求。單一股道時也可采用小型鋼支柱的方式。

      如在京廣線新建撈刀河站的設(shè)計中,車站南端咽喉區(qū)上方有一座40 m寬的公路橋與鐵路正交,橋下正好是四股道2組正線道岔相交處,接觸網(wǎng)必須在該橋下定位。實測橋下凈空為7 600 mm,為保證雙層集裝箱帶電通過,接觸線導(dǎo)高最低為6 250 mm,接觸線距離橋底面僅有1 350 mm,如果在該處組立硬橫跨,其空間明顯不夠,于是在變更設(shè)計中采用了半截軟橫跨的方式,如圖4所示,即支柱部分采用了軟橫跨支柱的下半截,鋼柱高度7.4 m(取消G250型鋼柱上半部分),在支柱7.1 m處安裝上部定位繩,在支柱6.75 m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 m以外的地方組立2組軟橫跨用以支撐承力索,并保證承力索與橋面各部位均有大于300 mm的安全距離。

      圖4 撈刀河站興聯(lián)東路跨線橋接觸網(wǎng)改造

      2.4 過渡工程永臨結(jié)合

      過渡工程設(shè)計中采用永臨結(jié)合方式,可以大大節(jié)省施工中的工程量和工程投資。如對區(qū)間較長的線路撥移改造時,當(dāng)線路撥移量在1~3 m時,新支柱往往無法一次性組立,需采用立臨時支柱的形式,如果采用混凝土軟橫跨柱的形式進行改移施工,軟橫跨能在線路撥移前提前組立,在線路撥移施工中只要移動定位器即可,從而大大節(jié)省了整體施工時間,其經(jīng)濟效益十分明顯。

      在過渡工程設(shè)計時,可以充分利用現(xiàn)場臨時支柱、線索。由于過渡設(shè)備使用時間短,用于非正常狀態(tài),只要設(shè)備容量許可,可適當(dāng)增加臨時載荷。如在新舊接觸網(wǎng)過渡中,對既有的軟橫跨,可以臨時增加1~2支接觸懸掛;對H60、H78等型號的混凝土支柱,可在支柱兩側(cè)同時安裝腕臂裝置,承受2支甚至3支接觸懸掛。在過渡工程完畢后,上述設(shè)備的臨時負(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,上述臨時載荷的增加,必須事先由設(shè)計人員對其進行容量校驗,確保施工過程中安全萬無一失。

      2.5 新材料與新工藝

      采用新材料、新工藝也能提高改造工程的效率,為設(shè)計工作帶來便利。如瓷質(zhì)絕緣子更換為硅橡膠絕緣子,可大大減輕接觸懸掛的重量,改善污閃性能,在絕緣錨段轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)中節(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償效率。定位管可換為鋁合金或其他輕質(zhì)高強度合成材料。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。

      2.6 現(xiàn)場測量和圖紙資料管理

      根據(jù)既有線改造的特點,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)進行了標(biāo)注,一般不必進行再次勘探,可減少勘探工作量。但對距離既有接觸網(wǎng)較遠(yuǎn)的地段,必須進行現(xiàn)場勘探。并對現(xiàn)場已有接觸網(wǎng)支柱容量、基礎(chǔ)型號、線索類型、結(jié)構(gòu)高度等參數(shù)進行仔細(xì)核對,并在改造設(shè)計中盡量使用原有型號的設(shè)備,以便于設(shè)備管理單位的維修管理。

      為便于運營單位的圖紙資料管理,原有施工圖號應(yīng)盡量保留,或在原圖號后面加“-1”或“改”字以示區(qū)別。同樣,對改造圖中的接觸網(wǎng)支柱編號也盡量與原來的一致,增加少量支柱時,利用附近支柱編號后面加-1、-2等以示區(qū)別,但對專用線應(yīng)用“貨XX、電XX”等標(biāo)示。

      3 結(jié)束語

      綜上所述,既有線接觸網(wǎng)改造設(shè)計應(yīng)結(jié)合既有接觸網(wǎng)現(xiàn)狀,本著經(jīng)濟合理、便于施工、縮小影響范圍、永臨結(jié)合、提高效率的原則,采用多方案進行比較設(shè)計,又快又好地完成既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計任務(wù)。

      [1]余心滬.既有電氣化鐵路接觸網(wǎng)提速改造設(shè)計初探[D].鐵四院電氣化處建處二十周年學(xué)術(shù)論文集,1998,10.

      [2]梁英.接觸網(wǎng)通過既有低凈空跨線建筑物懸掛問題[J].鐵道運營技術(shù),2009,(4).

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