湘桂線接觸網(wǎng)靜態(tài)數(shù)據(jù)分析及精調(diào)方案探討

陳同忠，孫 吉，張 裔

0 引言

湘桂線桂林以南區(qū)段聯(lián)調(diào)聯(lián)試160 km/h綜合檢測首次試驗(yàn)，接觸網(wǎng)動態(tài)幾何參數(shù)檢測數(shù)據(jù)無超限，證明了接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)精調(diào)方案對接觸網(wǎng)動態(tài)弓網(wǎng)狀態(tài)有明顯效果。接觸網(wǎng)幾何參數(shù)分為靜態(tài)幾何參數(shù)和動態(tài)幾何參數(shù)，靜態(tài)幾何參數(shù)指標(biāo)有接觸線高度、拉出值、相鄰吊弦點(diǎn)高差、相鄰定位點(diǎn)高差等。電力機(jī)車受電弓與接觸網(wǎng)之間的靜態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系是保證高速列車安全行駛的先決條件，也是保證接觸網(wǎng)彈性、動態(tài)接觸壓力、抬升量、燃弧、硬點(diǎn)等弓網(wǎng)關(guān)系動態(tài)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)。本文結(jié)合湘桂線實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，在軌道精調(diào)階段分階段對接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)進(jìn)行分析，形成有效可行的接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)精調(diào)方案，為今后客貨共線接觸網(wǎng)精調(diào)提供有效借鑒。

1 接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要技術(shù)方案

（1）受電弓采用標(biāo)準(zhǔn)弓，寬度為1950 mm，弓頭寬度為1450 mm。受電弓的動態(tài)包絡(luò)線左右擺動量直線區(qū)段為250 mm，曲線區(qū)段為350 mm，動態(tài)最大抬升量為200 mm，始觸區(qū)范圍為距受電弓中心600～1050 mm及抬升150 mm所構(gòu)成的空間區(qū)域，如圖1所示。

（2）湘桂線接觸線懸掛高度6000 mm，隧道外結(jié)構(gòu)高度 1600 mm，隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)高度不小于1100 mm，區(qū)間側(cè)面限界不小于3.1 m，橋上支柱側(cè)面限界不小于3.0 m，跨距最大不超過60 m，相鄰跨距之差不大于 10 m，正線錨段長度不超過2×700 m，站線錨段長度不超過2×800 m。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)受電弓工作范圍示意圖

（3）湘桂線接觸網(wǎng)采用簡單鏈形懸掛；承力索、接觸線線材正線JTMH95（15 kN）+CTSH120（20 kN），站線 JTMH70（15 kN）+CTSH85（9 kN）；附加導(dǎo)線采用鋁包鋼芯鋁絞線，供電線 LBGLJ-185/25，回流線LBGLJ-185/25，架空地線LBGLJ-70/10。

（4）車站中心錨結(jié)采用防竄不防斷型，區(qū)間中心錨結(jié)采用兩跨式防竄防斷型。中心錨結(jié)繩與承力索同材質(zhì)；接觸網(wǎng)下錨補(bǔ)償裝置一般采用滑輪組，橋上及車站內(nèi)的錨段下錨采用棘輪補(bǔ)償裝置。

（5）接觸網(wǎng)腕臂支持裝置采用絕緣旋轉(zhuǎn)平腕臂支持結(jié)構(gòu)形式，即由水平腕臂、斜腕臂組成的剛性支撐結(jié)構(gòu)，腕臂采用熱浸鍍鋅無縫鋼管，并增設(shè)腕臂支撐和定位管支撐。轉(zhuǎn)換柱、道岔柱采用雙腕臂裝配形式。

（6）正線上絕緣錨段關(guān)節(jié)、非絕緣錨段關(guān)節(jié)一般采用五跨錨段關(guān)節(jié)；困難情況下采用四跨錨段關(guān)節(jié)。

（7）電分相采用帶中性段的六跨錨段關(guān)節(jié)型式，無電區(qū)長度不小于雙弓間距190 m。電分相處隔離開關(guān)采用電動隔離開關(guān)并納入遠(yuǎn)動。電分相的中性段均采用不帶電通過形式，動車組上采用車載式自動過分相系統(tǒng)。

（8）接觸網(wǎng)線岔采用交叉式線岔，正線道岔處2支接觸懸掛的補(bǔ)償方向盡量一致。

（9）全線接觸網(wǎng)按重污區(qū)設(shè)計(jì)，接觸網(wǎng)的絕緣爬電距離不小于1400 mm；復(fù)線上下行正線間分段絕緣子串的爬電距離按1600 mm設(shè)計(jì)。

2 接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)

接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何狀態(tài)檢測，采用光學(xué)圖像采集分析系統(tǒng)進(jìn)行接觸網(wǎng)非接觸式檢測，利用三角形原理計(jì)算接觸網(wǎng)位置，通過傳感器記錄車體搖晃引起的偏移，對測量接觸線位置進(jìn)行修正記錄。光學(xué)測量速度在60 km/h以內(nèi)，該系統(tǒng)測量精度極高，等同于人工的靜態(tài)測量，測量系統(tǒng)每米對接觸線網(wǎng)參數(shù)采集1次，將所有數(shù)據(jù)形成評估參數(shù)。檢測參數(shù)包括接觸線拉出值、接觸線高度、接觸線高差?？拓浌簿€接觸網(wǎng)幾何狀態(tài)檢測標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 接觸網(wǎng)幾何狀態(tài)檢測標(biāo)準(zhǔn)表

接觸線工作支懸掛點(diǎn)高度變化時(shí)，時(shí)速250 km線路的接觸線坡度不大于1‰，坡度變化率不得大于 0.5‰，兩相鄰懸掛點(diǎn)處接觸線的高差應(yīng)符合坡度變化的要求。

3 主要檢測數(shù)據(jù)分析及方案措施

湘桂線采用某工程局1臺速度為160 km/h的接觸網(wǎng)檢測車對全線接觸網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)檢測，利用準(zhǔn)確的檢測裝置和計(jì)算機(jī)修正，將超標(biāo)數(shù)據(jù)定位到里程點(diǎn)，同比應(yīng)用受電弓動態(tài)包絡(luò)線檢查尺更為精確，以便于進(jìn)行缺陷整治。

3.1 檢測數(shù)據(jù)分析及方案

接觸網(wǎng)系統(tǒng)各項(xiàng)靜態(tài)參數(shù)均以軌道標(biāo)高為基準(zhǔn)點(diǎn)，所得數(shù)據(jù)為軌道線位和標(biāo)高的相對值，因此軌道中心和標(biāo)高是決定接觸網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)幾何參數(shù)是否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素。

根據(jù)湘桂線 3次軌道精調(diào)要求，對接觸線高度、拉出值、相鄰定位點(diǎn)高差等幾何參數(shù)，在每次軌道調(diào)整后進(jìn)行了3次系統(tǒng)檢測。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，現(xiàn)場利用 CPⅢ基準(zhǔn)點(diǎn)對軌道和接觸網(wǎng)相對高度復(fù)核分析，得出結(jié)論如下：

（1）2013年4月29日、30日，對二塘—青茅區(qū)段上下行線路進(jìn)行接觸網(wǎng)靜態(tài)檢測的接觸網(wǎng)定位點(diǎn)高度范圍為 6020～6140 mm，現(xiàn)場利用CPⅢ基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核后，軌道標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高誤差為80±10 mm，接觸網(wǎng)施工誤差±60 mm。檢測超限數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

（2）2013年6月10日，對二塘—青茅區(qū)段上下行線路進(jìn)行接觸網(wǎng)靜態(tài)檢測的接觸網(wǎng)定位點(diǎn)高度范圍為5980～6100 mm，現(xiàn)場利用CPⅢ基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核后，軌道標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高誤差為 40±10 mm，接觸網(wǎng)施工誤差±60 mm。檢測超限數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

（3）2013年7月9日，對二塘—青茅區(qū)段上下行線路進(jìn)行接觸網(wǎng)靜態(tài)檢測的接觸網(wǎng)定位點(diǎn)高度范圍為5940～6060 mm，現(xiàn)場利用CPⅢ基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核后，軌道標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高誤差±20 mm。檢測超限數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

3.2 靜態(tài)參數(shù)精調(diào)方案及措施

根據(jù)軌道精調(diào)后測量數(shù)據(jù)變化分析，接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)在軌道精調(diào)階段不適合以軌道為基準(zhǔn)，應(yīng)以設(shè)計(jì)軌面高度（內(nèi)軌）為基準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核測量，測量數(shù)據(jù)反饋技術(shù)人員，由技術(shù)人員根據(jù)3個(gè)階段調(diào)整要求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制定專項(xiàng)精調(diào)方案及下達(dá)各定位點(diǎn)調(diào)整要求。

表2 靜態(tài)檢測超限數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

第一階段，軌道完成第一次精調(diào)，有砟軌道鎖定未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，線路狀態(tài)不穩(wěn)定，軌道誤差影響接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，軌道標(biāo)高距設(shè)計(jì)標(biāo)高 80±10 mm，精調(diào)時(shí)參考檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行定位（里程標(biāo)），以定位點(diǎn)就近 CPⅢ控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，復(fù)核測量定位點(diǎn)接觸網(wǎng)高度、跨中吊弦處接觸線高度。接觸網(wǎng)精調(diào)以接觸線坡度為重點(diǎn)，坡度計(jì)算跨距為60 m，坡度要求不大于 2‰，即相鄰定位點(diǎn)高差小于120 mm，定位點(diǎn)與跨中吊弦接觸線高差小于60 mm，調(diào)整措施為整體升降腕臂裝置。拉出值在±40 mm范圍內(nèi)不做調(diào)整，超出范圍作調(diào)整。

第二階段，軌道完成第二次精調(diào)，軌道標(biāo)高距設(shè)計(jì)標(biāo)高40±10 mm，精調(diào)時(shí)參考檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行定位（里程標(biāo)），以定位點(diǎn)就近CPⅢ控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，復(fù)核測量定位點(diǎn)接觸網(wǎng)高度、跨中吊弦處接觸線高度。接觸網(wǎng)精調(diào)以接觸線坡度為重點(diǎn)，坡度計(jì)算跨距為60 m，坡度要求不大于1‰，即相鄰定位點(diǎn)高差小于60 mm，定位點(diǎn)與跨中吊弦接觸線高差小于30 mm，調(diào)整措施為整體升降腕臂裝置。拉出值在±30 mm范圍內(nèi)不做調(diào)整，超出范圍作調(diào)整。

第三階段，軌道完成第三次精調(diào)，軌道標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高誤差±20 mm，精調(diào)時(shí)參考檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行定位（里程標(biāo)），利用定位點(diǎn)就近CPⅢ控制點(diǎn)復(fù)核軌道標(biāo)高，以軌平面為基準(zhǔn)點(diǎn)，測量定位點(diǎn)接觸網(wǎng)高度、跨中吊弦處接觸線高度。接觸網(wǎng)精調(diào)以定位點(diǎn)接觸線高度為重點(diǎn)，滿足坡度不大于1‰的前提，相鄰定位點(diǎn)高差允許偏差為±20 mm，定位點(diǎn)兩側(cè)第一吊弦處接觸線高度應(yīng)等高，并相對于該定位點(diǎn)的接觸線高度允許偏差為±20 mm，不得出現(xiàn)“V”字形，一個(gè)跨距內(nèi)任意兩相鄰吊弦處接觸線的高度差不應(yīng)大于20 mm，調(diào)整措施為調(diào)整腕臂結(jié)構(gòu)、更換整體吊弦。拉出值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，允許偏差±30 mm，測量儀器使用專用接觸線激光測距儀。

3.3 靜態(tài)關(guān)鍵參數(shù)精調(diào)建議

（1）拉出值。接觸網(wǎng)拉出值是以受電弓中心為參照，施工測量一般以軌道平面中心線為參照，要求標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)值±30 mm。接觸網(wǎng)精調(diào)時(shí)，由于軌道未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對拉出值測量影響較大，現(xiàn)場調(diào)整應(yīng)以現(xiàn)場實(shí)際測量為準(zhǔn)，前期工作支最大值應(yīng)控制在350±30 mm范圍內(nèi)，待軌道精調(diào)到位后，按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行修正。

（2）相鄰定位點(diǎn)高差。相鄰定位點(diǎn)接觸線高差應(yīng)考慮2個(gè)定位點(diǎn)的接觸線高度，首先保證單個(gè)定位點(diǎn)接觸線高度在允許偏差范圍內(nèi)，按照坡度不大于1‰，跨距為60 m，接觸線高度應(yīng)為5940～6060 mm，其次根據(jù)實(shí)測接觸線高度判斷同方向和反方向誤差，同方向誤差可調(diào)整其中一支接觸線高度以滿足高差要求，反方向誤差則要調(diào)整2支接觸線高度以滿足高差要求，最后注意調(diào)整任何一支接觸線高度都要考慮其相鄰 2個(gè)定位點(diǎn)的接觸線高度滿足高差要求。

（3）定位點(diǎn)接觸線高度。定位點(diǎn)接觸線高度的調(diào)整主要以調(diào)整腕臂結(jié)構(gòu)為主，定位點(diǎn)高差較小時(shí)，可調(diào)節(jié)腕臂結(jié)構(gòu)以達(dá)到對接觸線高度的調(diào)整目的，當(dāng)定位點(diǎn)高差較大，無法調(diào)節(jié)腕臂結(jié)構(gòu)時(shí)，需重新測量數(shù)據(jù)，更換新腕臂裝置。定位點(diǎn)兩側(cè)第一吊弦處接觸線高度要求等高，可在吊弦安裝允許偏差范圍內(nèi)移動吊弦以達(dá)到同一高度，誤差較大則根據(jù)實(shí)際需求長度更換新吊弦。

4 靜（動）態(tài)幾何參數(shù)精調(diào)后對比分析

（1）靜態(tài)幾何參數(shù)檢測數(shù)據(jù)對比情況見表3。

（2）動態(tài)幾何參數(shù)檢測數(shù)據(jù)。

湘桂線采用 CRH2-061C綜合檢測車檢測K353-K483區(qū)段，最高檢測速度為220 km/h。檢測結(jié)論，弓網(wǎng)受流性能正常，弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力正常，燃弧正常，接觸線硬點(diǎn)無超限，一跨內(nèi)接觸線動態(tài)高差無超限。綜合檢測數(shù)據(jù)見表4。

表3 靜態(tài)超限檢測數(shù)據(jù)對比表

表4 CRH2-061C綜合檢測車數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語

接觸網(wǎng)精調(diào)是高速鐵路接觸網(wǎng)試運(yùn)行前的重要階段，接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)是評價(jià)接觸網(wǎng)質(zhì)量最基本技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)湘桂線聯(lián)調(diào)聯(lián)試前期軌道精調(diào)階段接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的狀態(tài)變化，分階段制定了可行適用的接觸網(wǎng)靜態(tài)檢測精調(diào)方案，通過高速列車檢測數(shù)據(jù)表明，該方案有效地減少了接觸網(wǎng)硬點(diǎn)、離線率，提高了接觸網(wǎng)穩(wěn)定性和動態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系，保證了接觸網(wǎng)供電可靠和列車運(yùn)行安全。

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