城市軌道交通線(xiàn)路小半徑曲線(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的影響

李 峰

（廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)總部，510710，廣州∥助理工程師）

在城市軌道交通建設(shè)中，由于受到多方面因素的制約，尤其是正線(xiàn)線(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)分布、車(chē)輛段占地使用面積等因素，使得軌道線(xiàn)路曲線(xiàn)半徑逐步減小?，F(xiàn)階段，廣州地鐵4、5號(hào)線(xiàn)車(chē)輛段庫(kù)外軌道線(xiàn)路最小曲線(xiàn)半徑為65m。隨著軌道線(xiàn)路曲線(xiàn)半徑的逐步減小，對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)也產(chǎn)生了一些影響。

1 曲線(xiàn)半徑對(duì)車(chē)輛段接觸網(wǎng)的影響

1.1 小半徑曲線(xiàn)對(duì)支柱側(cè)面限界的影響

根據(jù)廣州地鐵5號(hào)線(xiàn)接觸網(wǎng)施工設(shè)計(jì)文件，在直線(xiàn)段，支柱的側(cè)面限界一般為2 300mm，具體根據(jù)限界要求進(jìn)行計(jì)算而定；在曲線(xiàn)段，根據(jù)限界要求進(jìn)行計(jì)算而定。而在實(shí)際施工過(guò)程中，由于是小半徑曲線(xiàn)，受線(xiàn)路條件所困，為增大支柱側(cè)面限界，需要采用Φ250mm支柱作為門(mén)形架中間支柱。通過(guò)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域支柱側(cè)面限界最小為2 125 mm，經(jīng)過(guò)仔細(xì)校核，能夠滿(mǎn)足限界要求。

1.2 小半徑曲線(xiàn)支柱對(duì)接觸網(wǎng)懸掛的影響

列車(chē)在電力牽引時(shí)，其強(qiáng)大的動(dòng)力所需要的電流必須通過(guò)動(dòng)車(chē)頂部的受電弓從接觸網(wǎng)上受流，而受流的方式又是采取動(dòng)車(chē)組的受電弓與接觸網(wǎng)的接觸線(xiàn)在滑動(dòng)接觸中實(shí)現(xiàn)電流傳遞的，這樣導(dǎo)致接觸網(wǎng)的安裝質(zhì)量直接影響弓網(wǎng)關(guān)系。

以廣州地鐵5號(hào)線(xiàn)魚(yú)珠車(chē)輛段為例，按照設(shè)計(jì)要求，魚(yú)珠車(chē)輛段接觸線(xiàn)懸掛點(diǎn)處距軌面高度一般為4 800mm，檢查庫(kù)、靜調(diào)庫(kù)內(nèi)為5 040mm，誤差均為＋30mm，接觸線(xiàn)坡度變化應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范。受電弓工作寬度為800mm，最小落弓高度為3 575 mm，受電弓工作高度范圍為175～1 600mm。

根據(jù)5號(hào)線(xiàn)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，魚(yú)珠車(chē)輛段內(nèi)接觸網(wǎng)錨段長(zhǎng)度一般不大于1 500m，當(dāng)一個(gè)錨段內(nèi)有較長(zhǎng)的小半徑曲線(xiàn)時(shí)，錨段長(zhǎng)度可適當(dāng)縮??；并且當(dāng)錨段長(zhǎng)度小于750m時(shí)，一端設(shè)無(wú)補(bǔ)償下錨，另一端設(shè)補(bǔ)償下錨。在現(xiàn)階段，由于受到地形限制，車(chē)輛段小半徑曲線(xiàn)錨段長(zhǎng)度較小，一般介于90～400 m之間，且各錨段跨距相對(duì)固定，即該錨段內(nèi)接觸懸掛定位點(diǎn)相對(duì)較少。而接觸網(wǎng)在檢查庫(kù)內(nèi)導(dǎo)高為5 040mm，在檢查庫(kù)外一般為4 800mm，檢查庫(kù)內(nèi)、外導(dǎo)高相差240mm。這樣就造成該錨段定位點(diǎn)處導(dǎo)高調(diào)整范圍相對(duì)有限，接觸網(wǎng)部分懸掛點(diǎn)導(dǎo)高超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。

根據(jù)5號(hào)線(xiàn)接觸網(wǎng)最初的施工設(shè)計(jì)圖紙，在門(mén)形架軟橫跨簡(jiǎn)單懸掛安裝中，定位索采用19股標(biāo)稱(chēng)截面50mm2的青銅絞線(xiàn)，定位索起始安裝張力為2kN，定位器安裝應(yīng)該處于受拉狀態(tài)。在小半徑曲線(xiàn)位置，接觸懸掛定位點(diǎn)處CL3型定位器是通過(guò)定位索線(xiàn)夾安裝在定位索上的。而實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在小半徑曲線(xiàn)處，如果采用此種接觸懸掛方式，接觸網(wǎng)導(dǎo)高普遍超出設(shè)計(jì)要求范圍（見(jiàn)圖1）。

圖1 最初的懸掛方案

由于曲線(xiàn)半徑太小，原來(lái)的接觸網(wǎng)懸掛方案雖然可以保證將接觸線(xiàn)高度調(diào)整至機(jī)車(chē)受電弓工作范圍，但卻超過(guò)了接觸線(xiàn)設(shè)計(jì)高度。這可能會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)和受電弓接觸壓力不夠，受電弓與接觸網(wǎng)接觸不良，在瞬間可能會(huì)發(fā)生弓網(wǎng)分離（“離線(xiàn)”狀態(tài)）。在離線(xiàn)過(guò)程中產(chǎn)生的電弧和火花既會(huì)直接燒傷或熔化受電弓的滑板和接觸線(xiàn)的表面，又會(huì)造成瞬時(shí)過(guò)電壓。其后果是使機(jī)車(chē)或列車(chē)的工作電流時(shí)斷時(shí)續(xù)、時(shí)大時(shí)小，使得整個(gè)列車(chē)的運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)異常。為改善弓網(wǎng)關(guān)系，優(yōu)化弓網(wǎng)受流性能，以廣州地鐵5號(hào)線(xiàn)為例，針對(duì)曲線(xiàn)半徑為65m的該部分區(qū)段進(jìn)行了接觸網(wǎng)安裝方式的變更，調(diào)整接觸網(wǎng)懸掛方案以降低接觸線(xiàn)高度。

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院、施工單位和廠(chǎng)家的共同探討，最后決定將魚(yú)珠車(chē)輛段小曲線(xiàn)半徑股道接觸網(wǎng)接觸懸掛定位形式改為調(diào)節(jié)立柱和軟定位器的方式（見(jiàn)圖2）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，共修改門(mén)型架節(jié)點(diǎn)109處。具體安裝方案是把接觸懸掛點(diǎn)處定位索吊線(xiàn)（35mm2青銅絞線(xiàn)）改為T(mén)型調(diào)節(jié)立柱，軟定位器通過(guò)G48型定位環(huán)安裝固定在調(diào)節(jié)立柱上。這樣，軟定位器固定在調(diào)節(jié)立柱的位置可以調(diào)整至低于固定在定位索上位置，相應(yīng)定位點(diǎn)導(dǎo)高也可以調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，合理地解決了小曲線(xiàn)半徑處接觸網(wǎng)導(dǎo)高普遍超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

2 小半徑曲線(xiàn)對(duì)正線(xiàn)接觸軌的影響

根據(jù)接觸軌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)軌道線(xiàn)路曲線(xiàn)半徑小于300m時(shí)，錨段之間不設(shè)膨脹接頭，以斷軌來(lái)代替。而在斷軌處接觸軌端部均要設(shè)置端部彎頭。這樣勢(shì)必增加了端部彎頭的數(shù)量，影響到靴軌關(guān)系，可能對(duì)集電靴和端部彎頭都造成損害。

圖2 優(yōu)化的懸掛方案

以廣州地鐵5號(hào)線(xiàn)為例，按照5號(hào)線(xiàn)供電接觸軌驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，要求膨脹錨栓鉆孔方向與走行軌的軌頂面連線(xiàn)垂直。在直線(xiàn)段和大曲線(xiàn)區(qū)段，道床平面和走行軌的軌頂面基本平行，在膨脹錨栓鉆孔過(guò)程中，基本就按照垂直于道床平面進(jìn)行打孔（圖3）。具體步驟為：先用沖擊鉆頭鉆孔，再用后切底錨栓專(zhuān)用鉆頭擴(kuò)孔，施工允許偏差為±5mm。如果在鉆孔過(guò)程中碰到道床內(nèi)鋼筋，則需要打水鉆，把鋼筋打通。在實(shí)際施工過(guò)程中，鉆孔碰到鋼筋的可能性非常大，大部分接觸軌定位都需要打水鉆，耗費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)，施工難度較大。

圖3 正確的鉆孔和安裝

而在小半徑曲線(xiàn)處，接觸軌的施工安裝難度會(huì)進(jìn)一步加大。以廣州地鐵5號(hào)線(xiàn)為例，由于線(xiàn)路情況的制約，正線(xiàn)線(xiàn)路最小曲線(xiàn)半徑僅為200m（動(dòng)物園—楊箕上行），造成鋼軌外軌超高較多，鋼軌軌頂平面與道床平面存在傾斜角度。為保證集電靴和接觸軌的正常接觸，要求支架底座平面應(yīng)與走行軌軌平面平行。如果施工人員在鉆孔過(guò)程中，還是以垂直于道床平面打孔，在接觸軌底座安裝過(guò)程中，勢(shì)必造成與道床平面形成夾角（見(jiàn)圖4），影響接觸軌及絕緣支架的受力情況，危及接觸軌設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，在小半徑曲線(xiàn)處應(yīng)該嚴(yán)格控制膨脹錨栓鉆孔方向，保證其與走行軌的軌頂面連線(xiàn)垂直。這樣在道床上鉆孔的工藝要求就比較高，施工難度會(huì)進(jìn)一步加大。

圖4 錯(cuò)誤的鉆孔和安裝

綜上所述，軌道線(xiàn)路中的小半徑曲線(xiàn)會(huì)加大車(chē)輛段接觸網(wǎng)、正線(xiàn)接觸軌施工的難度，并直接影響弓網(wǎng)關(guān)系。隨著小半徑曲線(xiàn)在城市軌道交通線(xiàn)路中的廣泛應(yīng)用，相關(guān)部門(mén)需要高度關(guān)注，深入研究，不斷改進(jìn)弓網(wǎng)關(guān)系的設(shè)計(jì)和施工工藝。

［1］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州市軌道交通五號(hào)線(xiàn)供電系統(tǒng)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［G］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2008.

［2］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州市軌道交通五號(hào)線(xiàn)首期工程（滘口至文沖段）施工設(shè)計(jì)：供電接觸網(wǎng)說(shuō)明書(shū)［G］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2007.

［3］ 張余昌.電力牽引不可忽視：弓網(wǎng)關(guān)系［J］.鐵道知識(shí)：科技之窗，2008（1）：30.