高速鐵路接觸網的施工偏差及控制方法

摘要：高速鐵路接觸網的偏差直接影響到高速鐵路的安全可靠運行，施工是導致偏差的一個主要環節，論文分析了我國高速鐵路接觸網施工的薄弱環節和產生施工偏差的原因，在借鑒國外高速鐵路接觸網的施工偏差及控制方法的基礎上，結合我國高速鐵路施工的實際情況，提出高速鐵路施工偏差控制方法的要點及關鍵技術的改進建議。

關鍵詞：高速鐵路 接觸網 施工偏差 控制方法

1 概述

高速鐵路接觸網的施工精度要求高，是高速電氣化鐵路接觸網與常規速度鐵路接觸網的重要區別之一，要想使受電弓的受流質量越好，接觸網壽命越長，就需要使接觸網的施工精度越高、偏差越小。因此在高速鐵路接觸網的施工中，要求：①在受電弓的抬升力（或者沖擊力）的作用下，接觸懸掛不應發生幅度較大的低頻振動。根據以上要求，高速鐵路接觸網從開始測量到竣工開通的整個施工期間的關鍵控制步驟有：施工測量、基礎施工、碗臂及吊弦計算、接觸線架設及調整。每道施工工序的施工偏差，幾乎都是由人員、機具、材料、方法和環境共5個方面原因綜合造成的，這些關鍵性的控制步驟均會產生偏差，施工偏差由此疊加而成。另一個是從技術方面產生偏差。本文主要根據以往大量的工程實踐經驗闡述如何從這兩個方面消除施工偏差。②受電弓沿接觸線的運行軌跡基本為水平狀態，接觸線對軌面的高度相對保持一致。

2 通過人、機、料、法、環的五個關鍵點控制，消除施工偏差的方法

2.1 “環”的控制：這里的“環”意即環境的控制

例如，超聲波在空氣中傳播速度與環境溫度成一定函數關系，儀器從存放環境到測量現場至少要有10分鐘適應過程，所以在接觸網施工中使用超聲波式測量儀器時，可能出現測量偏差超標的情況。即應注意作業周圍環境對施工偏差的不利影響。

2.2 “法”的控制：這里的“法”是指施工方法的控制

例如，應盡可能先架設附加懸掛，為避免進一步造成已調整的接觸懸掛位置的改變，避免附加懸掛架設后引起支柱傾斜值（撓度）的變化，在小半徑曲線地段時尤其要注意這點，測量（用于腕臂和吊弦計算的）支柱有關參數。

2.3 “料”的控制：即施工材料的控制

例如在編制腕臂計算軟件程序、進行腕臂計算中都要考慮，需施工安裝的材料都有生產制造公差，因此必須考慮其影響。避免累計施工偏差，絕緣子等材料的生產制造公差，腕臂預配時將其影響消除掉。

2.4 “機”的控制：即施工機具的控制

在生產工作中，有時不可能滿足設計和標準規范所要求的施工允許偏差，技術水平再高的作業人員也極其難達到，沒有先進的施工機具和檢測器具，對工作來說，就是一項很難解決的問題。

2.5 “人”的控制：即施工人員的控制

在日常施工中，經常會出現同一道工序會有不同的結果，歸結原因，是因為人的技術水平、身體條件、心理活動各異。國內外接觸網施工的成功經驗表明，根據接觸網施工特點，分別組成各種專業小組，控制施工人員本身作業質量的有效措施是“施工人員專業化”，包括調試試驗檢測組、設備安裝組、安裝架線組、基礎施工組、測量組、計算組、予配組等等。專業化作業人員經過長期的反復實踐，熟能生巧，專業化作業組的人員應相對固定，為施工作業高精度和更小的作業誤差離散性奠定基礎，操作技能可以逐步得到提高。

3 消除接觸網施工偏差疊加的關鍵技術

關鍵技術1：計算偏差控制技術。為達到客運專線鐵路接觸網所要求的高精確度，腕臂和吊弦長度計算軟件不宜采用解析幾何式數學模型，而應盡可能采用力學式數學模型，盡可能的消除或減小施工偏差的疊加。

關鍵技術2：階段施工偏差控制技術。需從接觸網施工測量、計算、加工預配、現場安裝和最終檢測共5個階段控制施工偏差并在進行后一階段工作時，除控制人、機、料、法和環共五個方面所產生的施工偏差外，盡可能消除或減小前一階段產生的施工偏差。為有效地避免或減輕支柱安裝偏差對腕臂裝配計算產生的不利影響。支柱安裝整正達標后，高精度的支柱參數測量就可以實現。

關鍵技術3：接觸網工程計算和預配安裝時要避免量值傳遞時的疊加累計偏差。避免量值傳遞時疊加累計偏差控制技術。例如，數據集合A是若干個施工測量值，數據B和數據C均是由數據集合A得出的計算值，那么計算B時就不應以C作為計算元素。

以腕臂裝配計算為例，在腕臂裝配計算軟件的數學模型中應考慮以下因素：

①對定位器的受力（F）的大小進行計算，因為定位器的受力小于規定值時，很可能發生受電弓脫弓事故，必要時對拉出值進行調整，判斷是否符合（80N≤F≤2500N），

接觸線在列車高速運行時的風力和受電弓抬升力的作用下，比如我們在北京-石家莊-武漢段電氣化鐵路施工時就曾出現過某直線段有連續兩個正定位，發生脫弓事故。

②支柱裝配材料受力變形。除絕緣子為電瓷件外，這些零配件之間的間隙大小會改變，腕臂裝配材料受力后將產生彈性和塑性變形，其他支柱裝配材料均為金屬件。

③支柱受力后的位移。當采用直埋式基礎、對承力索和接觸線進行超拉時，其大小取決于支柱基礎的設計型式和施工工藝兩個方面，支柱的位移相應較大。

④支柱受力變形。支柱撓度的大小與支柱本身的性能及其受力（矩）相關，支柱承載后要產生變形，即撓度，我們是在支柱無載時測量支柱的有關參數。支柱所受力（矩）則與接觸網的設計參數相關，包括線路參數（如曲線半徑）、接觸線的張力、接觸線高度、承力索等。

上述因素均可以通過大量的實測而得到經驗數據。同理，吊弦長度計算則應考慮：

①接觸線設計有預留弛度、集中荷載時的吊弦長度變化量。

②在曲線地段的吊弦長度變化量——懸掛點和跨中接觸線與鐵道線路中心的水平位置存在一個中矢值的差值，此值又因鐵路外軌超高的存在使接觸線距軌面連線中心的高度產生一個差值。

③承力索不位于接觸線正上方時的吊弦長度變化量。

④鐵道線路豎曲線引起的吊弦長度變化量。

⑤用于吊弦長度計算的重要參數：整個接觸網系統受力穩定后進行測量，懸掛點處的承力索（水平及垂直）位置一般應在接觸線架設，以消除承力索位置施工偏差的影響。

4 結束語

我國在高速接觸網方面尚經驗不足，包括工機具及儀器儀表配置、施工工藝、施工技術管理、施工組織等等，應對我國高速接觸網施工進行細致研究總結并做好技術儲備，需學習、消化吸收國外的先進經驗，具體針對我國實際國情，做出細致的分析。

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