曲線段設置貫通式剛柔過渡的研究

李亮

(中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司,天津 300250)

曲線段設置貫通式剛柔過渡的研究

李亮

(中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司,天津 300250)

剛柔過渡是指架空剛性懸掛和架空柔性懸掛兩種接觸網(wǎng)模式之間的銜接過渡。剛性與柔性兩系統(tǒng)剛度的差異,使之在相互銜接中得以逐漸平滑過渡的重要貫通接口組件。目前剛柔過渡有兩種切實可行的方式:貫通式剛柔過渡和關節(jié)式剛柔過渡。本文結合工程設計工作以及現(xiàn)場實施情況,通過理論分析及計算,確定曲線段設置貫通式剛柔過渡設計實施要點,對曲線區(qū)段剛柔過渡平面布置有一定的指導作用。

剛柔過渡 曲線 研究

由于貫通式剛柔過渡的過渡區(qū)段曲率小，在速度較高的情況下，機車通過貫通式剛柔過渡比關節(jié)式剛柔過渡要平穩(wěn)。因此工程應用中多采用貫通式剛柔過渡方案。

貫通式剛柔過渡方式示意圖見圖1。

柔性懸掛的一支接觸線嵌入切槽式匯流排(見圖2)后在其末端進行下錨，其它接觸線及承力索分別下錨。該小錨段再和下一錨段剛性懸掛形成錨段關節(jié)。架空剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)之間設置電連接，載流截面滿足供電要求。

切槽式匯流排是貫通式剛柔過渡方式的關鍵部件，保證了剛性與柔性兩系統(tǒng)剛度的差異，使之在相互銜接中得以逐漸平滑過渡的重要貫通接口組件。吸收了來自柔性懸掛接觸線的振動，使接觸線避免疲勞破壞，實現(xiàn)剛柔的順利過渡。

由于切槽式匯流排自身結構特點，不能承受較大的橫向荷載，因此剛柔過渡應一般設置在直線區(qū)段。

1 現(xiàn)狀

隨著城市的發(fā)展，軌道交通建設也迅速發(fā)展，目前已有多個城市正在修建城市軌道交通線路，受各方面條件限制，越來越多的洞口處于曲線段，國內(nèi)某條城市軌道交通線路洞口位置見圖3。

在此情況下，剛柔過渡要設置在直線區(qū)段的話，可以通過兩種方案實現(xiàn)：

方案一：剛柔過渡設置地下段直線區(qū)段。

為便于剛柔過渡的安裝，隧道凈空高度在條件允許的情況下應適當加大。根據(jù)以往工程設計經(jīng)驗，設有剛柔過渡的隧道最好為矩形斷面，隧道頂距軌面的高度不小于5米。而目前設計的隧道頂距一般為4.6米，如果剛柔過渡設置地下段直線區(qū)段，對土建工程影響較大，增加工程建設成本。

方案二：剛柔過渡設置地面段直線區(qū)段。

剛柔過渡處接觸網(wǎng)下錨和電纜連接安裝較多，剛性懸掛安裝的跨距一般為8米左右，如果剛柔過渡設置地面段直線區(qū)段，從剛柔過渡到洞口之間將設置過密的接觸網(wǎng)支柱，視覺效果很不好，對景觀影響很大。

另外，無論方案一會將部分柔性懸掛安裝到地下段，方案二會將部分剛性懸掛安裝到地面段，使得地面段和地下段接觸網(wǎng)懸掛類型和安裝方式不統(tǒng)一。對運營維護帶來了一定的不便。

圖1 貫通式剛柔過渡示意圖

圖2 切槽式匯流排示意圖

圖3 某條軌道交通線路示意圖

圖4 曲線段剛柔過渡錨段平面布置示意圖

圖5 曲線段剛柔過渡錨段現(xiàn)場安裝圖

基于上述原因考慮，曲線段應該如何設置剛柔過渡呢？本文將對此問題進行探討。

2 探討

剛柔過渡位于曲線段時，其平面布置見圖4所示。

在曲線區(qū)段由于存在線路超高，匯流排必須隨之傾斜才能保證良好的弓網(wǎng)受流質(zhì)量，因此對于貫通式剛柔過渡，切槽式匯流排容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，在其末端剛性較弱的地方存在被扭斷的危險；在小曲線區(qū)段剛性懸掛和柔性懸掛同時調(diào)整到與軌面連線平行非常困難。

因此，在曲線段設置剛柔過渡時，應保證切槽式匯流排不承受貫穿該元件的接觸線的水平力，以及切槽式匯流排在安裝時不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。所以在設置剛柔過渡時應重點注意以下幾點：(1)A點為剛柔過渡錨段的匯流排終端，該點的拉出值應滿足接觸線在受電弓工作范圍之內(nèi)，一般不能超過±250mm。(2)ABC點必須在同一直線上，也就是BC段的柔性懸掛接觸線直線進入切槽匯流排。其中B為剛柔臨界點，C為柔性懸掛的拉出值點。(3)在ABC直線段上，C點的拉出值應能保證2＃、3＃支柱間的接觸線在受電弓工作范圍之內(nèi)，一般在最大風偏時最大偏移不超過受電弓中心點軌跡的350mm。B點的拉出值應能保證1＃支柱非支接觸線的正常安裝，柔性懸掛非支接觸線在1＃支柱上的拉出值應滿足接觸線在受電弓工作范圍之內(nèi)，一般不超過250mm。(4)在剛柔過渡錨段布置時，應首先確定A點、B點的拉出值。B點的拉出值一般情況下宜位于曲外0～100mm之間。連接AB點并延長至2＃支柱，相交于C點。C點的拉出值(即2＃支柱上的接觸線拉出值)應滿足1＃、2＃支柱，2＃、3＃支柱間跨距風偏要求。(5)若C點拉出值不滿足要求，繼續(xù)調(diào)整A、B點拉出值，或者1＃、2＃或者2＃、3＃支柱間的跨距，直到C點拉出值滿足風偏要求為止。(6)施工單位在安裝前需進行精確的測量和計算，確保定位點安裝到位，各處絕緣距離滿足設計要求。

3 應用

基于上述分析的曲線段貫通式剛柔過渡接觸網(wǎng)平面布置方式已成功的應用在南京地鐵2號線(見圖5)，至今運營效果良好。

4 結語

剛柔過渡是弓網(wǎng)受流質(zhì)量的一個薄弱環(huán)節(jié)，是工程實施的關鍵技術。不管采用貫通式剛柔過渡或是關節(jié)式剛柔過渡，無論剛柔過渡設置在直線段或是曲線段，在設計階段，應對剛柔過渡整體方案進行綜合技術經(jīng)濟比選，根據(jù)具體工程條件，對剛柔過渡實施細節(jié)進行綜合研究，進過精確計算，保證設計方案安全可靠；在施工階段，結合現(xiàn)場實際情況進行綜合調(diào)試，使剛柔過渡達到最佳的技術性能，滿足運營維護的需求。