羅智剛
(中鐵電化局城鐵公司,北京市100010)
城市軌道交通跨座式單軌接觸網(wǎng)施工技術(shù)
羅智剛
(中鐵電化局城鐵公司,北京市100010)
跨座式單軌交通技術(shù)在重慶城市軌道交通較新線一期工程中率先在國(guó)內(nèi)采用,為國(guó)內(nèi)首創(chuàng),填補(bǔ)了國(guó)家在該技術(shù)領(lǐng)域的空白。該線一期工程于2004年6月28日開通試運(yùn)行,開通以來,單軌跨座式供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)良好。通過對(duì)跨座式單軌接觸網(wǎng)的實(shí)踐研究,從施工方法、工藝流程、質(zhì)量控制等幾個(gè)方面對(duì)跨座式單軌接觸網(wǎng)施工技術(shù)進(jìn)行了介紹。以較新線一期工程為例,結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),介紹了跨座式單軌接觸網(wǎng)的施工技術(shù)具體應(yīng)用,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。
城市軌道交通;跨座式單軌;接觸網(wǎng)施工技術(shù)
跨座式單軌接觸網(wǎng)受流模式不同于傳統(tǒng)輪軌交通所采用的第三軌或架空接觸網(wǎng)模式,是一種全新的城市軌道交通接觸網(wǎng)受流模式??缱絾诬壗佑|網(wǎng)系統(tǒng)的T型匯流排是該系統(tǒng)主要載流元件。除正極受流接觸網(wǎng)外,設(shè)置專門的負(fù)極回流接觸網(wǎng)(回流軌)。正負(fù)極接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同。接觸網(wǎng)位于軌道梁側(cè)面中部并被車體完全包絡(luò),平行軌道粱中心線方向呈“之”字形布置,接觸受流面相對(duì)軌道粱側(cè)面向外,受電弓相對(duì)軌道粱側(cè)面向內(nèi)與接觸網(wǎng)接觸線摩擦受流,電壓等級(jí)為直流1 500V。
跨座式單軌接觸網(wǎng)采用軌道梁側(cè)面剛性接觸懸掛方式,電壓等級(jí)為直流1 500 V,列車采用DC1 500 V重慶獨(dú)軌模式供電。其主要組成部分(但不限于)絕緣子、整體夾持T型匯流排、和接觸線等,以及隔離開關(guān)、避雷器和直流饋線電纜、回流電纜等輔助設(shè)施。
跨座式單軌軌道交通接觸網(wǎng)與其它形式的接觸網(wǎng)一樣,是無(wú)備用供電設(shè)施,必須保證其良好的性能和弓網(wǎng)關(guān)系。由于接觸網(wǎng)完全被車體所包絡(luò),接觸網(wǎng)的安裝空間很小,既要滿足絕緣距離的要求,又要滿足車輛限界的要求,對(duì)設(shè)備制造精度、安裝精度要求很高。
1.1跨座式單軌接觸網(wǎng)技術(shù)要求
(1)系統(tǒng)構(gòu)成及工程范圍
接觸網(wǎng)系統(tǒng)是由接觸軌懸掛及附屬設(shè)施組成。接觸懸掛主要由(但不限于)絕緣子、整體夾持T型匯流排、接觸線、各種緊固件以及接觸懸掛其它零件組成;附屬設(shè)施主要由(但不限于)隔離開關(guān)、避雷器、分段絕緣器、車體接地板、饋線(回流)電纜、避雷器連接電纜、電連接電纜、車體接地電纜以及各種必要的連接、緊固件等組成。
(2)系統(tǒng)參數(shù)
額定電壓:DC1 500 V;
額定電流:DC3 600 A;
電壓波動(dòng)范圍:DC1 000~DC1 800 V。
(3)技術(shù)要求
由于單軌跨座式接觸網(wǎng)的特殊性,接觸網(wǎng)安裝范圍必須嚴(yán)格控制在車輛、建筑及軌道梁限界范圍內(nèi),并滿足絕緣距離要求。
接觸網(wǎng)支持點(diǎn)間距取值范圍一般為2.0~3.0 m,在道岔區(qū)和特殊軌道梁區(qū)段需特殊布置,以保證良好的受流。
拉出值主要由集電器滑板工作寬度、限界及絕緣距離要求來決定,一般為60 mm。在膨脹接頭處,兩根匯流排平行排列,實(shí)現(xiàn)集電器平穩(wěn)過渡。
為實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸懸掛的溫度補(bǔ)償,接觸網(wǎng)伸縮單元長(zhǎng)度一般為70~150 m,并在其中間部位設(shè)置中心錨結(jié)。
高架區(qū)段加強(qiáng)防雷保護(hù),避雷器的安裝應(yīng)綜合考慮城市景觀,避雷器的設(shè)置原則及要求如下:
在高架或地面牽引變電所饋電線上網(wǎng)點(diǎn)附近設(shè)置避雷器,以防止雷電波侵入變電所。避雷器應(yīng)可靠接地,接地電阻應(yīng)不大于10 Ω。
當(dāng)列車在車站、維修基地??繒r(shí),車體通過車體接地板接地,形成保護(hù)回路。接地板通過電纜與車站綜合接地網(wǎng)相連,使車體可靠接地,接地電阻應(yīng)不大于4 Ω,以保證人員及運(yùn)營(yíng)安全。
1.2施工工藝
跨座式單軌接觸網(wǎng)施工工藝流程為:軌道梁測(cè)量→支持絕緣子檢測(cè)安裝→匯流排安裝→匯流排焊接→接觸線安裝→懸掛調(diào)整→完工測(cè)試→冷滑檢查→送電開通,見圖1。
圖1 跨座式單軌接觸網(wǎng)施工工藝框圖
1.2.1軌道梁測(cè)量
利用鋼卷尺和鋼板尺對(duì)軌道梁的預(yù)埋件進(jìn)行精確測(cè)量,測(cè)量誤差允許范圍為±1 mm。
(1)軌道梁方位的確定:軌道梁小里程方向?yàn)榍岸?,大里程方向?yàn)楹蠖耍幻鎸?duì)大里程方向,軌道梁左側(cè)為正極側(cè),右側(cè)為負(fù)極側(cè)。測(cè)點(diǎn):從小里程方向往大里程方向依次為:1、2、3…,見圖2。
圖2 軌道梁方位的確定
此處需注意的是:當(dāng)梁的方向未標(biāo)明時(shí),應(yīng)先假設(shè)一個(gè)方向,并在軌道梁上、記錄表格上標(biāo)識(shí)假設(shè)的方向。在上線測(cè)量時(shí),如發(fā)現(xiàn)標(biāo)注的軌道梁方向與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際方向不一致時(shí),應(yīng)及時(shí)修正軌道梁測(cè)量數(shù)據(jù)。
(2)測(cè)量方法
軌道梁絕緣子預(yù)埋件處對(duì)應(yīng)走行面寬度的測(cè)量,用專用測(cè)量尺測(cè)量軌道梁走行面的寬度。用專用測(cè)量尺測(cè)量軌道梁上絕緣子安裝部位的凹陷深度。用專用測(cè)量尺測(cè)出上預(yù)埋管距走行面的距離,再測(cè)出上下預(yù)埋管間的距離。用鋼直尺測(cè)出車體接地板的預(yù)埋管距接觸網(wǎng)凹面角處的距離。測(cè)量?jī)上噜徑^緣子的預(yù)埋管間距,并與設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)。檢查安裝電纜橋支架的預(yù)埋管是否已預(yù)埋,有否被混凝土遮蓋,管內(nèi)是否被混凝土堵住。檢查軌道梁上PVC管是否已按設(shè)計(jì)預(yù)埋(預(yù)埋管方向應(yīng)是靠近且背離絕緣子,朝反方向),且利用實(shí)際使用的直流電纜檢查預(yù)埋的PVC管是否通暢。
1.2.2支持絕緣子檢測(cè)及安裝
絕緣子安裝前,要對(duì)其進(jìn)行外觀檢查,如有無(wú)瓷體損傷、裂紋以及金具部分的損傷、瓷體與金具部分連接是否緊固及鍍鋅等問題,再利用專用檢測(cè)平臺(tái)對(duì)絕緣子的高度進(jìn)行檢測(cè)。絕緣子出庫(kù)前,應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試和耐壓試驗(yàn)。絕緣子的絕緣測(cè)量比例為100%,電阻值不得小于500MΩ。絕緣子的耐壓試驗(yàn)比例為5%,試驗(yàn)電壓為8 kV,試驗(yàn)時(shí)間為1 min。
絕緣子安裝前,根據(jù)測(cè)量的軌道梁凹陷深度進(jìn)行選配絕緣子,同時(shí),注明橡膠墊的型號(hào)及數(shù)量。安裝時(shí),先根據(jù)絕緣子安裝作業(yè)表選擇絕緣子、固定壓板型號(hào)、橡膠墊數(shù)量及型號(hào)進(jìn)行安裝。
1.2.3匯流排安裝
根據(jù)軌道梁測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯流排預(yù)配,按照預(yù)配表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯流排的安裝。先安裝中錨位置的匯流排。中心錨結(jié)安裝完畢后,依次向兩端安裝標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度匯流排,同時(shí)補(bǔ)齊絕緣子上固定壓板。
當(dāng)伸縮單元中存在分段絕緣器時(shí),先從中錨處向分段絕緣器處安裝匯流排,然后安裝分段絕緣器。此時(shí)無(wú)需調(diào)整分段絕緣器。然后繼續(xù)匯流排的安裝直到膨脹關(guān)節(jié)處。中心錨結(jié)線夾應(yīng)在安裝該處匯流排時(shí)同時(shí)安裝牢固,且中錨線夾與絕緣子金具應(yīng)貼合緊密。
安裝匯流排固定壓板時(shí)使與絕緣子金具之間的齒與槽嚙合密切。匯流排與固定壓板間在水平方向應(yīng)留有2 mm的間隙,在垂直方向的間隙應(yīng)滿足拉出值及匯流排伸縮的要求。
1.2.4匯流排焊接
用氬弧焊對(duì)匯流排接頭進(jìn)行焊接,焊接后需進(jìn)行無(wú)損探傷,若有缺陷需進(jìn)行修補(bǔ)的,必須進(jìn)行修補(bǔ)后再進(jìn)行探傷,經(jīng)全部檢測(cè)合格后方可進(jìn)入下道工序。
1.2.5接觸線架設(shè)
接觸線架設(shè)時(shí)采用“雙線并列架設(shè)”工藝,正、負(fù)極的接觸線同時(shí)架設(shè),見圖3。
1.2.6懸掛調(diào)整
用跨座式單軌接觸網(wǎng)專用懸掛調(diào)整尺進(jìn)行接觸網(wǎng)的導(dǎo)高、拉出值的測(cè)量和調(diào)整。
導(dǎo)線高度調(diào)整:根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定需調(diào)整高度的定位點(diǎn)位置,適當(dāng)增加或減少絕緣墊的數(shù)量,一般情況下2 mm絕緣墊實(shí)際調(diào)整高度約為1.7 mm,3 mm絕緣墊實(shí)際調(diào)整高度約為2.3 mm。
圖3 接觸線架設(shè)示意圖
拉出值調(diào)整:對(duì)于拉出值超出允許偏差的通過更換絕緣子孔位和調(diào)整壓板位置的方法調(diào)整拉出值,使其符合要求,最后復(fù)核導(dǎo)線相對(duì)走行面坡度是否滿足小于7/1 000的要求。
跨座式單軌接觸網(wǎng)的質(zhì)量檢查主要是對(duì)導(dǎo)高和拉出值的復(fù)核、匯流排的自由伸縮情況以及弓網(wǎng)配合情況的監(jiān)測(cè)。
導(dǎo)線高度測(cè)量:將匯流排壓板螺栓擰緊后,使用懸掛調(diào)整尺測(cè)量出每處定位點(diǎn)的導(dǎo)線高度,判斷其是否超出限界要求,另外還需計(jì)算相鄰定位點(diǎn)導(dǎo)線高度是否滿足導(dǎo)線坡度不大于1/1 000的要求,以及車輛段處不大于3/1 000的要求。
拉出值測(cè)量:使用專用檢測(cè)尺測(cè)量出每處定位點(diǎn)的實(shí)際拉出值,與施工作業(yè)表中標(biāo)注的該定位點(diǎn)設(shè)計(jì)拉出值相比較,判斷其是否在允許偏差范圍內(nèi)。拉出值允許偏差為±3 mm,但拉出值在任何時(shí)候不得超出±60 mm范圍。
測(cè)量膨脹關(guān)節(jié)兩定位點(diǎn)處接觸線高度及拉出值,并復(fù)核與膨脹關(guān)節(jié)相鄰的定位點(diǎn)接觸線高度。為了使受電弓在膨脹關(guān)節(jié)處能平滑過渡,通過使用調(diào)直器對(duì)關(guān)節(jié)匯流排進(jìn)行調(diào)整,保證關(guān)節(jié)定位點(diǎn)外非支接觸線高度低于工作支,即使兩支接觸線的等高點(diǎn)始終位于兩絕緣子之間。
復(fù)核膨脹關(guān)節(jié)能否自由伸縮,匯流排并聯(lián)卡子有無(wú)變形現(xiàn)象,非支匯流排末端是否與工作支有摩擦現(xiàn)象,接觸線等高區(qū)段夾板螺栓是否抵觸現(xiàn)象,膨脹關(guān)節(jié)末端高差調(diào)節(jié)滿足設(shè)計(jì)要求。
(1)匯流排焊接接頭距定位點(diǎn)的距離不滿足伸縮要求。
匯流排焊接接頭與定位點(diǎn)之間的距離必須要滿足伸縮要求(即大于250 mm),因鋁匯流排受熱后的膨脹系數(shù)較大,其伸縮量也較大。在施工過程中,由于前期測(cè)量的累積誤差和后續(xù)軌道梁架設(shè)及調(diào)整過程中梁縫的偏差,可能會(huì)導(dǎo)致伸縮間距不能保證。
質(zhì)量控制措施:a.控制軌道梁測(cè)量誤差,防止累積誤差過大。b.安裝前進(jìn)行跨距復(fù)核。
(2)匯流排下壓板傾斜不垂直、上下壓板卡滯匯流排。
匯流排熱脹冷縮時(shí)會(huì)發(fā)生卡滯現(xiàn)象,主要原因是施工時(shí)未能按規(guī)定要求預(yù)留匯流排固定壓板與匯流排之間的間隙。
質(zhì)量控制措施:a.現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整匯流排壓板和匯流排之間的間隙值,使匯流排能自由伸縮。b.設(shè)立班組兼職質(zhì)量督導(dǎo)人員進(jìn)行監(jiān)督。
(3)關(guān)節(jié)末端并聯(lián)卡子卡滯匯流排。
膨脹關(guān)節(jié)匯流排依靠關(guān)節(jié)末端并聯(lián)卡子進(jìn)行固定,因并聯(lián)卡子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較易變形,經(jīng)常發(fā)生并聯(lián)卡子卡滯匯流排的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致非工作支超高從而出現(xiàn)打弓現(xiàn)象。
質(zhì)量控制措施:a.并聯(lián)卡子在膨脹關(guān)節(jié)調(diào)整完畢后的最后一道工序安裝。b.建立對(duì)并聯(lián)卡子狀態(tài)的跟蹤臺(tái)帳。
(4)道岔處接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系不良好。
道岔處接觸網(wǎng)是跨座式單軌接觸網(wǎng)的重點(diǎn)與難點(diǎn),其調(diào)整需要經(jīng)過長(zhǎng)期的不斷觀測(cè)和調(diào)整才能完成。
質(zhì)量控制措施:a.施工時(shí)反復(fù)精細(xì)調(diào)整。b.在列車運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行在線檢測(cè)并進(jìn)行進(jìn)一步的精調(diào)整。c.建立道岔接觸網(wǎng)的狀態(tài)臺(tái)帳進(jìn)行跟蹤與調(diào)整。
跨座式單軌接觸網(wǎng)是我國(guó)繼架空柔性接觸網(wǎng)、地鐵剛性接觸網(wǎng)、第三軌接觸網(wǎng)后的又一種新的取流制式,其施工、檢驗(yàn)都尚處于探索階段,只有通過不斷的實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,從而將跨座式單軌接觸網(wǎng)熟練掌握并應(yīng)用于后續(xù)類似工程中。
U239.3
B
1009-7716(2015)05-0161-03
2015-01-15
羅智剛(1984-),男,四川資中人,工程師,從事城市軌道交通電氣化施工管理工作。