高速接觸網(wǎng)無(wú)交叉線岔布置的研究

李威龍

摘 要：線岔是接觸網(wǎng)的重要結(jié)構(gòu)，線岔結(jié)構(gòu)應(yīng)能確保受電弓平穩(wěn)、高速、安全通過(guò)。由于接觸網(wǎng)線岔結(jié)構(gòu)與多組接觸懸掛、道岔型號(hào)和軌跡、受電弓型號(hào)和動(dòng)態(tài)包絡(luò)線有關(guān)，是弓網(wǎng)事故的易發(fā)區(qū)。基于上述認(rèn)識(shí)，本文總結(jié)了無(wú)交叉線岔布置的基本原則。根據(jù)弓網(wǎng)幾何關(guān)系，以接觸網(wǎng)無(wú)交分線岔為分析對(duì)象，確定了道岔區(qū)兩組接觸線所能布置的空間位置區(qū)域。根據(jù)弓網(wǎng)始觸區(qū)、接觸線無(wú)線夾區(qū)、跨距、拉出值、接觸線高度、接觸線坡度之間的相互關(guān)系，設(shè)計(jì)了無(wú)交叉線岔可能的布置方案，對(duì)可能的布置方案進(jìn)行了優(yōu)化完善和仿真驗(yàn)證選出最優(yōu)的方案。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng);無(wú)交叉線岔;平面布置

引言

隨著中國(guó)鐵路列車的運(yùn)行速度不斷提高，對(duì)道岔上方線岔的布置也提出了更高的要求。線岔是設(shè)置在道岔上空的一種接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)備，線岔的布置是接觸網(wǎng)平面布置的重要內(nèi)容，也是接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理的薄弱環(huán)節(jié)，合理的線岔布置能夠使列車的受電弓在過(guò)岔時(shí)安全平穩(wěn)的從一支接觸線過(guò)渡到另外一支接觸線[1-2]。

無(wú)交叉線岔在中國(guó)的高速鐵路中有了廣泛的應(yīng)用，但是關(guān)于無(wú)交叉線岔的布置，目前中國(guó)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，僅有一些擬定好的設(shè)計(jì)方案在各大設(shè)計(jì)單位作為參考用，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10621-2014）對(duì)于線岔的規(guī)定在11.5.6節(jié)第5條：正線道岔上方的接觸網(wǎng)布置宜采用無(wú)交叉定位方式，側(cè)線通過(guò)速度120km/h及以上的道岔區(qū)可采用帶輔助懸掛的無(wú)交叉關(guān)節(jié)定位方式;普速鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10009-2016）對(duì)于無(wú)交叉線岔布置的規(guī)定在5.4.3節(jié)，內(nèi)容與高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范中的一樣。這些資料中關(guān)于線岔都沒有特別的規(guī)定，如何運(yùn)營(yíng)調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)施工人員比較困惑。

中國(guó)現(xiàn)有的無(wú)交叉線岔在實(shí)際使用中都能滿足它所在線路的速度要求和安全要求，但是由于不同線岔的設(shè)計(jì)思路不同，具體的工程條件不同，這些線岔的布置都存在差異，這些差異主要表現(xiàn)在[3]：道岔定位柱的位置不統(tǒng)一;側(cè)線接觸位于始觸區(qū)的抬高不統(tǒng)一;是否設(shè)置交叉吊弦不統(tǒng)一。

由于這些差異的存在，在后續(xù)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)的過(guò)程中可以說(shuō)沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)給現(xiàn)場(chǎng)工作人員參考，給現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)調(diào)整工作帶來(lái)很大的困難。另一方面，這些不同的布置方案是否是最好的選擇，能否找到更優(yōu)化的設(shè)計(jì)也是需要考慮的?；谏鲜龅睦碛桑瑢?duì)于無(wú)交叉線岔的布置方案的研究是很有必要的，能給人們提供一個(gè)可以參考的標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作都帶來(lái)便利。

1 無(wú)交叉線岔平面布置基本原則

在進(jìn)行無(wú)交叉線岔的平面布置之前需要了解一些基本的設(shè)計(jì)原則，在遵守這些原則的情況下進(jìn)行線岔的設(shè)計(jì)才能確保接觸網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1嚴(yán)格遵守?zé)o線夾區(qū)的規(guī)定。距離受電弓中心線600mm到1050mm范圍內(nèi)的區(qū)域，不能安裝任何接觸網(wǎng)零件，在實(shí)際工程中僅可以考慮安裝吊弦線夾[4-5]。

1.2在過(guò)渡區(qū)域應(yīng)盡量滿足兩支接觸線位于受電弓中線的同一側(cè)，這樣受電弓與兩支接觸線同時(shí)接觸時(shí)不容易發(fā)生鉆弓等弓網(wǎng)事故，從而保障弓網(wǎng)系統(tǒng)的安全;如果條件不允許應(yīng)使一支接觸線靠近受電弓中心線，減小受電弓傾斜量，避免弓網(wǎng)事故發(fā)生。

1.3在支持裝置處盡量使受電弓只與一支接觸線接觸。與同時(shí)接觸兩支接觸線的情況相比較，只與一支接觸線接觸弓網(wǎng)接觸力較小，可以有效減輕支持裝置的負(fù)擔(dān)，為列車高速通過(guò)道岔提供安全保證。

1.4選擇合適的跨距長(zhǎng)度且最長(zhǎng)不得超過(guò)65m。在選取跨距之前需要先確定最大許用跨距，最大許用跨距的確定需要綜合考慮許多因素，包括受電弓弓頭尺寸、滑板有效工作長(zhǎng)度、接觸懸掛類型、承力索和接觸線張力等等。

1.5合理選取拉出值的大小。在平面布置中接觸線一般呈之字形布置，這樣可以使受電弓在通過(guò)時(shí)均勻的磨耗受電弓滑板和接觸線，增加它們的使用壽命，一般來(lái)說(shuō)直線區(qū)段拉出值取200到300mm較為合適。

在道岔區(qū)域，由于存在正線到側(cè)線、側(cè)線到正線的過(guò)渡轉(zhuǎn)換，會(huì)有兩支接觸線參與供電，拉出值的選擇情況要更加復(fù)雜。如果正線通過(guò)完全不觸碰側(cè)線，側(cè)線接觸線為了不與正線通過(guò)受電弓接觸，拉出值一般取值大于半弓長(zhǎng)度加上受電弓的最大偏移量以及兩線間距。

1.6接觸線高度變化合理，接觸線的坡度以及接觸線坡度的變化在不同的速度等級(jí)下大小不能超過(guò)TB 10009-2016中的規(guī)定大小。

1.7接觸線高度設(shè)置合理。正線接觸線高度在速度等級(jí)大于300km/h一般取標(biāo)稱高度5300mm，由于在這個(gè)速度等級(jí)下要求的接觸線最大坡度以及接觸線最大坡度變化為0，因此正線高度維持一個(gè)定值不變。列車在道岔側(cè)線通過(guò)時(shí)速度相對(duì)較低接觸線高度可以在允許范圍內(nèi)變化。

側(cè)線接觸線高度的設(shè)置關(guān)系著列車能否在道岔順利完成過(guò)渡。在正線通過(guò)時(shí)需要確保接觸線不與受電弓接觸或者只能從上方與受電弓接觸;正線進(jìn)側(cè)線時(shí)，在進(jìn)入過(guò)渡區(qū)域之前要求受電弓最大抬升也無(wú)法接觸側(cè)線接觸線，在進(jìn)入過(guò)渡區(qū)域后側(cè)線接觸線高度逐漸下降，確保受電弓能接觸到側(cè)線接觸線，從而完成過(guò)渡，另外在始觸區(qū)范圍，即側(cè)線線路中心線與側(cè)線接觸線的距離為1050mm時(shí)，需要保證側(cè)線接觸線高度高于受電弓弓角最下端;側(cè)線進(jìn)正線的過(guò)程與正線進(jìn)入側(cè)線的過(guò)程相反[6]。

1.8校驗(yàn)“之”字力，確保 “之”字力的大小在80到2500N的允許范圍之內(nèi)。在完成平面布置之后需要進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)，若不滿足要求需對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，以確保列車能夠安全通過(guò)。

1.9校驗(yàn)風(fēng)偏，確保接觸線風(fēng)偏最大不超過(guò)450mm。接觸線在風(fēng)的吹動(dòng)下會(huì)發(fā)生偏擺從而偏離起始位置，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)脫離受電弓的工作范圍，引發(fā)脫弓等事故，因此需要對(duì)接觸線的橫向偏移量作出限制。

2 18號(hào)道岔上空接觸網(wǎng)平面布置分析

在確定最優(yōu)布置方案之前需要先從弓網(wǎng)幾何關(guān)系的匹配出發(fā)尋找一些滿足無(wú)交叉線岔平面設(shè)計(jì)基本要求的方案[7-10]，這些布置方案有些可能能夠使列車安全通過(guò)但卻不方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作的開展，還有些可能拉出值跨距等取值不太合理不能滿足之后的校驗(yàn)條件，剩下的個(gè)別一個(gè)或者幾個(gè)方案可能就是我們尋找的最優(yōu)方案，這需要更加具體更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)去選擇衡量這些方案。