剛性懸掛接觸網(wǎng)施工方法探討

摘　要　介紹了剛性懸掛接觸網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和在施工中的工程測量、匯流排安裝、接觸線鑲?cè)氲幕痉椒ê鸵?以及工程中的注意事項。
關(guān)鍵詞　接觸網(wǎng)懸掛,剛性懸掛,施工方法
剛性接觸網(wǎng)是一種工程造價低、安全可靠、無或少維修的供電方式,在國外地鐵領(lǐng)域中的應(yīng)用已較為成熟。其中,日本214 km 、韓國148 km 、德國15 km 、瑞士18 km 的地鐵線中采用了這種形式。而這種技術(shù)在我國城市軌道交通領(lǐng)域中的應(yīng)用才剛剛起步,目前只是在廣州地鐵1 號線坑口—花地灣間有一段全長108 m 試驗段,廣州地鐵2 號線也在試運營中。目前準備采用這種方式的有上海的M8 線、南京地鐵、沈陽地鐵等線路。剛性懸掛接觸網(wǎng)以其明顯的優(yōu)勢在城市地鐵建設(shè)中越來越凸現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
1 　剛性懸掛接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點
剛性懸掛接觸網(wǎng)主要有鋁合金匯流排、接觸線、絕緣元件和懸掛裝置組成,如圖1 。其中鋁合金匯流排既作為固定接觸線的嵌體,同時又作為導(dǎo)電截面的一部分。這種懸掛方式根據(jù)線路通過能力及電流量的大小,又有單接觸線式和雙接觸線式兩種。根據(jù)鋁合金匯流排截面的不同又分為T 型與Π型兩種。Π型結(jié)構(gòu)的剛性懸掛特點是:其一, 便于安裝和架設(shè),在架設(shè)接觸線時,使用專用滑動式鑲線車,利用Π型結(jié)構(gòu)的彈性力可使接觸線嵌入虎口槽內(nèi);其二,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,接觸線是靠兩側(cè)夾持力固定的,因此運行穩(wěn)定性好。在歐洲剛性接觸網(wǎng)中多用Π型鋁合金匯流排的形式。我國目前采用的就是這種形式。單根接觸線匯流排目前有兩種類型: 一種為高80 mm 的PAC80 型, 另一種為高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面積為2 213 mm2 , 每節(jié)長12 m。目前在廣州采用的是PAC110 型。

圖1 　剛性懸掛結(jié)構(gòu)示意圖　　
剛性接觸網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、無斷線隱患、可靠少、費用較低等特點,但是它的施工難度比柔性接性高、導(dǎo)線磨耗均勻、安裝精度要求高、維護工作量觸網(wǎng)大。剛性接觸網(wǎng)的允許速度一般為80～120 km/ h 。
2 　施工過程
由于剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安裝精度比柔性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安裝精度高,調(diào)節(jié)范圍小,因此在進行剛性懸掛接觸線的安裝時,從施工測量開始到剛性懸掛接觸線調(diào)整到位,要嚴格控制每一道工序的施工質(zhì)量,實現(xiàn)一次安裝到位。
2. 1 　施工測量
(1) 起測點的確定
在進行剛性接觸懸掛施工測量前,應(yīng)先確定起測點,然后再進行縱向、橫向測量。測量起點的選擇原則是:測量工作可從已鋪設(shè)標準軌道的任一車站或區(qū)間內(nèi)開始,測量長度應(yīng)為一個以上的剛性懸掛段;也可從剛性懸掛段錨段關(guān)節(jié)的第一個定位點開始;有絕緣錨段關(guān)節(jié)區(qū)段應(yīng)從絕緣關(guān)節(jié)處開始起測。按設(shè)計圖紙里程布置,以沿線準確的里程標記為準進行放線測量。
(2) 縱向測量
實施縱向測量前,應(yīng)復(fù)核各車站和區(qū)間的長度及不同隧道接口、隧道曲線段、道岔處等地點的實際里程是否與設(shè)計圖紙相符。測量時應(yīng)采用鋼卷尺進行測量,曲線段應(yīng)沿外軌測量。每個定位點的跨距應(yīng)按設(shè)計跨距測量定位。如有定位點位于隧道伸縮縫、隧道連接縫、盾構(gòu)區(qū)間管片接縫,或明顯滲水、漏水等位置時,應(yīng)順線路位移,但最大位移量不超過±500 mm(設(shè)計有規(guī)定時除外),且保證不超過設(shè)計最大跨距允許值和相鄰兩跨距的跨距比不大于1∶
1. 25 的設(shè)計標準。
(3) 橫向測量
由于剛性懸掛的安裝精度要求高,因此測量時應(yīng)使用先進的測量工具,如激光定位測量儀等,以確保定測精度。橫向測量要首先確認受電弓中心的位置,然后再確定懸掛點的位置。懸掛的各種底座的位置和使用的零件有關(guān)。需要注意的是,一般直線上各定位底座中心線垂直于軌道線路中心線上;曲線上垂直于此點在線路中心線的切線上。
(4) 打孔及螺栓安裝
在打孔作業(yè)中,為了保證位置的準確性,一般要使用特制模具,套模鉆孔,孔的深度和直徑要符合設(shè)計要求。固定的脹錨螺栓、樹脂灌注螺栓要嚴格按照設(shè)計要求和產(chǎn)品說明書的規(guī)定執(zhí)行,而且要按設(shè)計規(guī)定時間和檢測標準進行拉力測試。
2. 2 　支持結(jié)構(gòu)的安裝
(1) 懸掛定位裝置安裝
懸掛及定位裝置安裝前應(yīng)對每個懸掛及定位裝置的類型進行復(fù)核,然后將懸掛及定位裝置按設(shè)計要求進行安裝。并根據(jù)懸掛點接觸線的設(shè)計高度,計算出懸吊槽鋼底部高度,并將懸吊槽鋼調(diào)整到與軌面連線平行。
(2) 匯流排安裝
匯流排安裝前,應(yīng)復(fù)核整個剛性錨段的長度, 根據(jù)溫度變化量預(yù)留兩端伸縮量,計算出匯流排總長度,并合理布置短匯流排的安裝位置。根據(jù)計算出的匯流排總長度,計算所需匯流排根數(shù)和需預(yù)制的短匯流排長度, 并對匯流排按安裝順序進行編號。短匯流排安裝位置應(yīng)盡量靠近懸掛定位點,避免放于跨中位置,全錨段匯流排按安裝順序依次編號,安裝時按編號安裝。
剛性懸掛匯流排安裝長度按下式計算:
匯流排總長度= L + L 1 ×2 +Δl + L 2 其中: L 為剛性錨段各跨距總和; L 1 為彎曲端長度, 一般設(shè)計給出;Δl 為全段溫度變化預(yù)留量, 一般設(shè)計給出計算公式; L 2 為匯流排定位線夾寬加因匯流排弛度及正弦走向引起的長度變化量, 約100 ～ 150 mm 。
根據(jù)計算出的匯流排總長度,計算所需匯流排根數(shù)N 和要預(yù)制的短匯流排長度。需要注意的是,預(yù)制的匯流排長度不能小于設(shè)計規(guī)定值。短匯流排安裝位置應(yīng)靠近懸掛定位點,使定位點位于短匯流排中部狀態(tài)最好。匯流排對接接頭盡可能靠近懸掛定位點,避免處于或靠近跨中,對接接頭也應(yīng)避開處于懸掛定位線夾位置。短匯流排切割面應(yīng)與匯流排中心線呈直角,且整個Π形截面要平整。即短匯流排長度=(總長度-兩終端匯流排長度-N × 匯流排長度) 。
(3) 匯流排的安裝
匯流排可以從錨段關(guān)節(jié)第一定位處開始向另一端安裝,一般應(yīng)從直線端向曲線端安裝。有分段絕緣器的剛性區(qū)段,宜從分段絕緣器處向兩端安裝匯流排。安裝時首先要在安裝起點的第一個定位點處安裝終端匯流排。第一個定位懸掛線夾安裝在標記處,線夾固定住匯流排。同時在此懸掛線夾兩端和第二個定位點處兩端安裝臨時錨固線夾,卡緊匯流排,防止匯流排在安裝過程中順線路滑動。終端匯流排安裝好后,按匯流排編號順序依次對接安裝。匯流排安裝完畢后,進行中心錨結(jié)安裝,最后拆除第一、二定位點處的臨時錨固線夾。匯流排對接時,對接匯流排應(yīng)在同一條直線上,并按照設(shè)計要求進行緊固。
2. 3 　中心錨結(jié)安裝
剛性懸掛中心錨結(jié)有調(diào)整螺栓、錨結(jié)繩、連接件組成(見圖2) 。當匯流排安裝完畢,中心錨結(jié)所在跨距兩端懸掛點上匯流排拉出值導(dǎo)高已調(diào)整到設(shè)計位置后,即可進行中心錨結(jié)的安裝。一般直線上,中心錨結(jié)底座中心線位于匯流排中心線正上方;曲線上,中心錨結(jié)底座中心線位于中心錨結(jié)錨固點處匯流排中心線的延長線的正上方。中錨兩端底座距中心錨固點的距離應(yīng)相等,其安裝誤差為±50 mm 。中心錨結(jié)安裝調(diào)整到位后,兩端錨結(jié)繩的張力應(yīng)一致,且不能使錨固點出現(xiàn)負弛度。

圖2 　中心錨結(jié)示意圖
2. 4 　剛?cè)徇^渡段的安裝
剛性懸掛接觸網(wǎng)與柔性接觸網(wǎng)之間的剛?cè)徇^渡區(qū)段,根據(jù)設(shè)計要求的不同,一般采用切槽匯流排貫通式或關(guān)節(jié)式的剛?cè)徇^渡方法。剛?cè)徇^渡區(qū)段應(yīng)設(shè)在直線平坡區(qū)段,不宜設(shè)在曲線區(qū)段和坡度區(qū)段。剛?cè)徇^渡段接觸線高度應(yīng)等高,不宜在剛?cè)徇^渡段中進行導(dǎo)高坡度變化的布置。關(guān)節(jié)式的剛?cè)徇^渡方法對消除硬點較好。
(1) 切槽匯流排貫通式剛?cè)徇^渡段安裝
安裝時應(yīng)按設(shè)計的要求設(shè)定剛?cè)徇^渡段的起始點。過渡段匯流排安裝應(yīng)從剛?cè)徇^渡端起始點開始。柔性懸掛一支接觸線被嵌入切槽匯流排后, 立即緊固切槽式匯流排的配套螺栓并達到設(shè)計規(guī)定的力矩值,接著安裝錨固線夾。切槽匯流排應(yīng)嚴格按設(shè)計位置安裝,并保持其處于平衡狀態(tài),其前端4 m 之內(nèi),不得安裝柔性懸掛的吊弦。此跨柔性懸掛吊弦應(yīng)進行合理布置,確保剛?cè)徇^渡實現(xiàn)平滑過渡。切槽匯流排在剛?cè)徇^渡起始點處不應(yīng)形成下壓或上抬力,不能形成硬點。雙接觸線中的另一條接觸線,等高進入剛?cè)徇^渡段一定距離(符合設(shè)計要求) 后逐漸抬高,并成為非工作支進行下錨。
(2) 關(guān)節(jié)式剛?cè)徇^渡段的安裝
關(guān)節(jié)式剛?cè)徇^渡是采用終端匯流排與柔性懸掛并列運行,實現(xiàn)剛性和柔性過渡。其過渡的方式見圖3 。剛?cè)徇^渡部分的間距不宜大于200 mm , 且應(yīng)靠近受電弓中心,兩邊均勻布置。過渡端剛性懸掛起始定位點A 處接觸線的高度,應(yīng)比同處柔性懸掛的接觸線抬高20～30 mm , 然后剛性懸掛定位按接觸線高度變化不大于0. 2 % 的設(shè)計原則,逐漸平緩恢復(fù)到正常高度。柔性懸掛從剛性懸掛起始定位點A 處開始,逐漸平緩抬升,經(jīng)剛?cè)醿删€等高并行后,柔性平緩抬高脫離運行,到下錨端非支E 處抬高50～100 mm 即可。

圖3 　關(guān)節(jié)式剛?cè)徇^渡示意圖
2. 5 　接觸導(dǎo)線架設(shè)安裝
剛性懸掛接觸線架設(shè)相對于柔性懸掛接觸線架設(shè)來說,不但要把接觸線放出,而且還要利用架鑲小車將接觸線鑲?cè)雲(yún)R流排的溝槽內(nèi),因此對接觸線架設(shè)過程的控制要求比較嚴格。剛性懸掛接觸線架設(shè)前,應(yīng)先將匯流排中心錨結(jié)安裝錨固好,并用錨固線夾卡住匯流排,以使匯流排在放線過程中不滑動。具體施工過程如下:
① 在放線開始側(cè)的終端匯流排前2～3 m 處的隧道拱頂上,安裝一個臨時錨固底座固定接觸線。
② 作業(yè)人員在架鑲小車前用油漆刷或其他方法,將接觸線兩邊溝槽內(nèi)均勻涂入導(dǎo)電油脂。接觸線在嵌入?yún)R流排前都應(yīng)涂導(dǎo)電油脂。
③ 在剛性懸掛接觸線架設(shè)的始端,安裝并調(diào)整好架鑲小車。架鑲接觸線的小車,是專門為這種可以像拉鏈一樣拉開和關(guān)閉的Π型截面匯流排配套設(shè)計的(見圖4) 。在架設(shè)接觸線的同時,可在另一輛有作業(yè)平臺的車上將架鑲小車用拉線固定于作業(yè)平臺前端的牽引支架上,從始端把接觸線導(dǎo)入?yún)R流排,同時把接觸線鑲拉入?yún)R流排溝槽內(nèi)。接觸線用專用小車拉鑲?cè)雲(yún)R流排中后,應(yīng)立即對匯流排接頭部位進行緊固。接觸網(wǎng)架線車、架鑲車的組合方式見圖5 。


圖4 　架鑲小車

圖5 　接觸網(wǎng)架線車、架鑲車架線示意圖
④ 架線車組架鑲接觸線時,一般行駛速度不大于5 km/h , 架設(shè)接觸線時的初始張力一般以1. 0～
1. 5 kN 為宜。架鑲小車前設(shè)一人負責扶正導(dǎo)線, 使接觸線燕尾端位于匯流排開口正下方,并平行于匯流排以確保架設(shè)作業(yè)順利進行。同時在架鑲小車后面,應(yīng)設(shè)專人仔細檢查接觸線嵌入狀況。如發(fā)現(xiàn)接觸線嵌入不到位,及時通知施工負責人停車, 將架鑲小車后退出此段線(這里需要注意的是張力放線車絕對不許后退),重新用架鑲小車將接觸線鑲?cè)雲(yún)R流排。
⑤ 當接觸線架設(shè)至錨段的末端時,在架鑲小車到達彎曲端前,架線車組停車,人工拉動架鑲小車, 把接觸線導(dǎo)入彎曲端。全部導(dǎo)入后,按設(shè)計要求預(yù)留接觸線余量后,用鋼鋸鋸斷接觸線并用扭矩扳手緊固彎曲頭處螺栓至規(guī)定力矩,最后向上彎曲導(dǎo)線。
⑥ 返回始端,按設(shè)計要求預(yù)留接觸線余量后, 用鋼鋸鋸斷接觸線并用扭矩扳手緊固彎曲頭處螺栓至規(guī)定力矩,最后向上彎曲導(dǎo)線。在終端匯流排前臨時錨固底座處,拆除該處臨時錨固裝置。
2. 6 　調(diào)整
由于剛性懸掛的接觸線和匯流排都沒有彈性, 因此對接觸線的高度、拉出值要求就非常嚴格。在進行剛性懸掛調(diào)整時,應(yīng)使用與電動客車完全一致的受電弓進行調(diào)整。
(1) 剛性懸掛調(diào)整的技術(shù)要求
① 接觸線高度應(yīng)符合設(shè)計要求,允許施工誤差為±5 mm , 設(shè)計高度變化時,其坡度變化應(yīng)不大于
0. 2 % 。
② 接觸線拉出值應(yīng)符合設(shè)計拉出值,允許施工誤差為±10 mm 。
③ 導(dǎo)線工作面調(diào)整:垂直懸吊定位通過調(diào)節(jié)懸吊槽鋼平行于軌面,使導(dǎo)線工作面平行于兩軌面連線(導(dǎo)線與匯流排垂直中心線調(diào)至與兩軌面連線垂直),避免接觸線發(fā)生偏磨現(xiàn)象。
(2) 錨段關(guān)節(jié)調(diào)整
絕緣錨段關(guān)節(jié)兩定位點間距應(yīng)符合設(shè)計要求, 以受電弓中心線為中心向兩邊對稱分布。如果設(shè)計標準為800 mm , 兩匯流排疊合等高過渡部分以不超過1 400 mm 為宜,而且不能有硬點。可以先將兩定位點接觸線高度調(diào)至設(shè)計高度,然后進行微調(diào),使疊合地渡部分兩匯流排在受電弓同時接觸的任一點上導(dǎo)線高度相等,使受電弓能夠平滑地從一個剛性懸掛段過渡到另一個剛性懸掛段,并使兩接觸導(dǎo)線工作面與兩軌面連線平行。絕緣關(guān)節(jié)處兩匯流排間距應(yīng)符合設(shè)計標準,并應(yīng)保證兩匯流排的絕緣距離。非絕緣關(guān)節(jié)兩匯流排間距越小,受電弓過渡狀態(tài)越好。
(3) 道岔和交叉渡線處過渡調(diào)整
在道岔處,正線上兩匯流排同時接觸點一般應(yīng)位于受電弓中心兩邊分布。始觸點處兩接觸導(dǎo)線應(yīng)完全等高,受電弓過渡平穩(wěn),始觸點后至岔尖方向,渡線導(dǎo)線漸漸抬高至高于正線5～10 mm 。保證列車在正線運行時,不會碰觸渡線的導(dǎo)線。始觸點至渡線端,渡線導(dǎo)線從與正線導(dǎo)線等高,逐漸抬高至微高于正線導(dǎo)高。
3 　施工中應(yīng)注意的問題
(1) 短路試驗。做實驗時配置臨時短路用匯流排接地線夾,匯流排接地線夾與匯流排接觸面均勻涂抹導(dǎo)電油脂,線夾與匯流排的接觸面積不小于短路試驗規(guī)定值,并且接觸穩(wěn)固、導(dǎo)通良好。近跨中,應(yīng)盡量靠近懸掛點。
(2) 匯流排安裝和接觸導(dǎo)線架設(shè)。匯流排安裝增大接頭處磨耗。和接觸導(dǎo)線架設(shè)是剛性懸掛安裝的兩個關(guān)鍵性工序,它的安裝質(zhì)量對整個剛性接觸網(wǎng)來說是至關(guān)重因為導(dǎo)線接頭處不但處理困難,而且要經(jīng)過一個磨要的,是影響列車運行狀態(tài)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
(3) 匯流排的對接頭和預(yù)制的短匯流排不宜靠合期,磨耗情況會偏大。
(4) 一個剛性錨段的接觸導(dǎo)線,中間不得接頭。

參　考　文　獻
1 　李金華. 架空剛性懸掛的技術(shù)分析. 城市軌道交通研究,2000 , (1) :33～37
2 　韓蘭貴,周振平. 張力等效負載法在接觸網(wǎng)雙線索架設(shè)中的應(yīng)用. 城市軌道交通研究,2002 , (3) :74～77