軌道交通線路小半徑曲線對接觸網的影響

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摘　要　城市軌道交通線路中的小半徑曲線會加大車輛段接觸網、正線接觸軌施工的難度，并直接影響弓網關系。以廣州地鐵５號線為例，分析了小半徑曲線對車輛段接觸網和正線接觸軌的影響，并針對存在的為題提出了相應的改善措施。

關鍵詞　城市軌道交通；小半徑曲線；接觸網；弓網關系 　       在城市軌道交通建設中，由于受到多方面因素的制約，尤其是正線線網站點分布、車輛段占地使用面積等因素，使得軌道線路曲線半徑逐步減小?，F階段，廣州地鐵４、５號線車輛段庫外軌道線路最小曲線半徑為６５ｍ。隨著軌道線路曲線半徑的逐步減小，對接觸網系統(tǒng)也產生了一些影響。   １　曲線半徑對車輛段接觸網的影響 １．１　小半徑曲線對支柱側面限界的影響       根據廣州地鐵５號線接觸網施工設計文件，在直線段，支柱的側面限界一般為２?。常埃埃恚恚唧w根據限界要求進行計算而定；在曲線段，根據限界要求進行計算而定。而在實際施工過程中，由于是小半徑曲線，受線路條件所困，為增大支柱側面限界，需要采用Φ２５０ｍｍ支柱作為門形架中間支柱。通過實際測量發(fā)現，該區(qū)域支柱側面限界最小為２?。保玻担恚恚涍^仔細校核，能夠滿足限界要求。 １．２　小半徑曲線支柱對接觸網懸掛的影響       列車在電力牽引時，其強大的動力所需要的電流必須通過動車頂部的受電弓從接觸網上受流，而受流的方式又是采取動車組的受電弓與接觸網的接觸線在滑動接觸中實現電流傳遞的，這樣導致接觸網的安裝質量直接影響弓網關系。       以廣州地鐵５號線魚珠車輛段為例，按照設計要求，魚珠車輛段接觸線懸掛點處距軌面高度一般為４?。福埃埃恚?，檢查庫、靜調庫內為５?。埃矗埃恚?，誤差均為＋３０ｍｍ，接觸線坡度變化應符合設計規(guī)范。受電弓工作寬度為８００ｍｍ，最小落弓高度為３?。担罚担恚?，受電弓工作高度范圍為１７５～１?。叮埃埃恚?。       根據５號線接觸網設計標準，魚珠車輛段內接觸網錨段長度一般不大于１?。担埃埃恚斠粋€錨段內有較長的小半徑曲線時，錨段長度可適當縮?。徊⑶耶斿^段長度小于７５０ｍ時，一端設無補償下錨，另一端設補償下錨。在現階段，由于受到地形限制，車輛段小半徑曲線錨段長度較小，一般介于９０～４００ｍ之間，且各錨段跨距相對固定，即該錨段內接觸懸掛定位點相對較少。而接觸網在檢查庫內導高為５?。埃矗埃恚?，在檢查庫外一般為４?。福埃埃恚?，檢查庫內、外導高相差２４０ｍｍ。這樣就造成該錨段定位點處導高調整范圍相對有限，接觸網部分懸掛點導高超過設計標準值。       根據５號線接觸網最初的施工設計圖紙，在門形架軟橫跨簡單懸掛安裝中，定位索采用１９股標稱截面５０ｍｍ２的青銅絞線，定位索起始安裝張力為２ｋＮ，定位器安裝應該處于受拉狀態(tài)。在小半徑曲線位置，接觸懸掛定位點處ＣＬ３型定位器是通過定位索線夾安裝在定位索上的。而實際測量發(fā)現，在小半徑曲線處，如果采用此種接觸懸掛方式，接觸網導高普遍超出設計要求范圍（見圖１）。   由于曲線半徑太小，原來的接觸網懸掛方案雖然可以保證將接觸線高度調整至機車受電弓工作范圍，但卻超過了接觸線設計高度。這可能會導致接觸網和受電弓接觸壓力不夠，受電弓與接觸網接觸不良，在瞬間可能會發(fā)生弓網分離（“離線”狀態(tài)）。在離線過程中產生的電弧和火花既會直接燒傷或熔化受電弓的滑板和接觸線的表面，又會造成瞬時過電壓。其后果是使機車或列車的工作電流時斷時續(xù)、時大時小，使得整個列車的運行過程出現異常。為改善弓網關系，優(yōu)化弓網受流性能，以廣州地鐵５號線為例，針對曲線半徑為６５ｍ的該部分區(qū)段進行了接觸網安裝方式的變更，調整接觸網懸掛方案以降低接觸線高度。       經過設計院、施工單位和廠家的共同探討，最后決定將魚珠車輛段小曲線半徑股道接觸網接觸懸掛定位形式改為調節(jié)立柱和軟定位器的方式（見圖２）。根據現場實際情況，共修改門型架節(jié)點１０９處。具體安裝方案是把接觸懸掛點處定位索吊線（３５ｍｍ２青銅絞線）改為Ｔ型調節(jié)立柱，軟定位器通過Ｇ４８型定位環(huán)安裝固定在調節(jié)立柱上。這樣，軟定位器固定在調節(jié)立柱的位置可以調整至低于固定在定位索上位置，相應定位點導高也可以調整至設計標準范圍內，合理地解決了小曲線半徑處接觸網導高普遍超出設計標準的問題。   ２　小半徑曲線對正線接觸軌的影響       根據接觸軌設計標準，當軌道線路曲線半徑小于３００ｍ時，錨段之間不設膨脹接頭，以斷軌來代替。而在斷軌處接觸軌端部均要設置端部彎頭。這樣勢必增加了端部彎頭的數量，影響到靴軌關系，可能對集電靴和端部彎頭都造成損害。 以廣州地鐵５號線為例，按照５號線供電接觸軌驗收標準，要求膨脹錨栓鉆孔方向與走行軌的軌頂面連線垂直。在直線段和大曲線區(qū)段，道床平面和走行軌的軌頂面基本平行，在膨脹錨栓鉆孔過程中，基本就按照垂直于道床平面進行打孔（圖３）。具體步驟為：先用沖擊鉆頭鉆孔，再用后切底錨栓專用鉆頭擴孔，施工允許偏差為±５ｍｍ。如果在鉆孔過程中碰到道床內鋼筋，則需要打水鉆，把鋼筋打通。在實際施工過程中，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，耗費時間比較長，施工難度較大。 而在小半徑曲線處，接觸軌的施工安裝難度會進一步加大。以廣州地鐵５號線為例，由于線路情況的制約，正線線路最小曲線半徑僅為２００ｍ（動物園—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與走行軌軌平面平行。如果施工人員在鉆孔過程中，還是以垂直于道床平面打孔，在接觸軌底座安裝過程中，勢必造成與道床平面形成夾角（見圖４），影響接觸軌及絕緣支架的受力情況，危及接觸軌設備的正常運行。因此，在小半徑曲線處應該嚴格控制膨脹錨栓鉆孔方向，保證其與走行軌的軌頂面連線垂直。這樣在道床上鉆孔的工藝要求就比較高，施工難度會進一步加大 綜上所述，軌道線路中的小半徑曲線會加大車輛段接觸網、正線接觸軌施工的難度，并直接影響弓網關系。隨著小半徑曲線在城市軌道交通線路中的廣泛應用，相關部門需要高度關注，深入研究，不斷改進弓網關系的設計和施工工藝