淺談重載鐵路AT區段雙線隧道口正饋線施工技術

中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司 李 寧

?

淺談重載鐵路AT區段雙線隧道口正饋線施工技術

中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司 李 寧

【摘要】本文根據設計標準、施工經驗及運營后設備運行情況進行雙線隧道口正饋線與承力索間靜態距離和動態距離分析探討，針對中南通道AT區段雙線隧道口正饋線轉化形式提出改進措施，確保重載鐵路開通后運營安全。

【關鍵詞】正饋線；靜態距離；動態距離；安裝特性曲線

0 前言

環顧世界，客運高速化、貨運重載化，已成為鐵路現代化的必然趨勢和重要標志。中南鐵路通道是我國第一條按萬噸重載技術標準建設的鐵路，全長1270公里，其中隧道共計一百多座，全線采用AT供電方式。由于中南通道隧道凈空低，隧道口處正饋線轉換施工工藝標準直接影響到后續運營安全，本文在此淺談一下中南鐵路通道隧道口正饋線轉換的施工要點。

1 雙線隧道口正饋線轉換設計標準

中南通道隧道口附加線轉化采用硬橫梁形式進行轉化，其轉換具體形式見下圖：

圖1 雙線隧道附加線轉換示意圖

圖2 雙線隧道正饋線硬橫梁上安裝示意圖

（1）上圖B1、C1附加線裝配采用硬橫梁形式，其中B1正饋線采用在硬橫梁頂上利用柱式絕緣子固定方式，C1正饋線采用在硬橫梁底部利用V型懸掛方式固定，設計支柱高度為12米。

（2）隧道口支柱及吊柱設計結構高度為1200mm，接觸線導高為5800mm，因此承力索距軌面高度7000mm，當隧道口存在四跨錨段關節時，非支承力索距軌面高度為7300mm。

（3）南通道正饋線選用LBGLJ-300，設計張力為15KN。

（4）中南通道隧道設計凈空高度最高為7700mm，承力索距軌面高度為6550mm，正饋線距軌面高度為7100mm。

2 雙線隧道口正饋線轉換影響因素分析

由于正饋線受大風、溫度、跨距、張力等因素的影響，因此正饋線與承力索間距離是動態的。為了保證在施工后確保正饋線與承力索間距離在極限狀態下也要滿足距離，我們通過分析正饋線與承力索間靜態距離和動態距離的變化來分析是否滿足電氣絕緣距離。

2.1 正饋線與承力索間靜態距離計算

（1）我項目根據原設計隧道口C1硬橫梁支柱為12米，考慮硬橫梁支柱外漏200mm，硬橫梁高度為500mm，支柱埋深1500mm，道床高度為1114mm，則硬橫梁梁底距軌面高度為8686mm。因為C1硬橫梁采用“V”形懸掛，絕緣子長度（含連接零件）總共為1220mm，根據技術標準絕緣子延長線與硬橫梁夾角為60度，因此正饋線距梁底垂直距離為1118mm，因此正饋線距軌面高度為7568mm。

（2）中南通道隧道接觸線導高設計為5750mm，同時根據結構高度為1200mm，最終根據導高及結構高度決定了隧道口承力索距軌面高度為6950mm，四跨錨段關節非支承力索距軌面高度為7250mm。

總之，根據上述計算所得正饋線與工支承力索間靜態垂直距離為618mm，正饋線與非支承力索間靜態垂直距離為318mm。

2.2 正饋線與承力索間動態距離計算

（1）根據中南通道正饋線選用為LBGLJ-300，設計張力為15KN。依據LBGLJ-300安裝曲線特性，由錨段當量跨距、正饋線架設張力及溫度，則可查處每跨正饋線弛度及隨著溫度變化正饋線弛度變化率。

圖3 附加導線LBGJX-300安裝特性曲線

通過查表得知，當量跨距為50米，跨距為55米，張力為15KN，最高溫度為40℃，正饋線最大弛度為1280mm；同時查表可發現隨著溫度變化1℃，正饋線弛度變化10mm，根據山東地區的氣象資料顯示最高溫度為40℃，最低溫度-20℃，因此正饋線弛度最大變化值為600mm ，其弛度變化主要影響正饋線垂直距離。

（2）大風對接觸網正饋線的影響主要是風力對正饋線形成水平傾覆力：

式中，P為架空線路水平風壓；為風速不均勻系數；D為空氣動力系數；M為架空線路受風投影面；W0為理論風壓，且W0= （/ 2）v2，為空氣密度；v為風速；為風向與架空線路軸向的夾角。根據式（1）可見，風速越大，正饋線水平傾覆力越大，因此風力變化主要影響正饋線水平距離。

根據TB10421-2003鐵路電力牽引供電工程質量驗收標準中要求同回路自耦變壓器供電線帶電體距接觸懸掛或供電線帶電體間隙不小于500mm，通過上述計算得知正饋線與承力索間靜態、動態距離相結合后在極限狀態下未滿足上述絕緣距離，存在因絕緣距離不足引起放電而跳閘，最終影響運營安全。

3 雙線隧道口附加線轉換處理措施

通過上述隧道口正饋線與承力索間靜態距離和動態距離分析，為了確保兩者間距離在極限狀態下滿足絕緣要求，我項目在施工中采取以下主要措施：

3.1 正饋線與承力索間靜態距離采取措施

（1）將隧道口C1處硬橫梁支柱高度適當提高。我項目根據施工現場實際情況，隧道口B1硬橫梁支柱高度不變，隧道口C1硬橫梁支柱由12米變更為12.5米，考慮硬橫梁支柱外漏200mm，硬橫梁高度為500mm，支柱埋深1500mm，道床高度為1114mm，則硬橫梁梁底距軌面高度為9186mm。因為C1硬橫梁采用“V”形懸掛，選用絕緣子爬距大且自身長度短絕緣子，絕緣子長度（含連接零件）總共為1120mm，根據技術標準絕緣子延長線與硬橫梁夾角為45度，因此正饋線距梁底垂直距離為1026mm，因此正饋線距軌面高度為8160mm。為了防止大風災害使絕緣子和導線上翻造成絕緣距離不夠、接地短路等故障，“V”形懸掛使導線懸掛點位置相對固定，導線風偏擺動量小。

（2）降低承力索高度。中南通道隧道接觸線高度為5750mm，根據TB10421-2003鐵路電力牽引供電工程質量驗收標準中要求接觸懸掛點距軌面高度在隧道內（包括按規定降低高度隧道口外及跨線建筑物范圍內）正常情況下不下于5700mm，困難情況下不小于5650mm，因此隧道內接觸懸掛點距軌面高度取5700mm。同時根據支持裝置特點可將結構高度由1200mm調整為800mm，最終根據導高及結構高度決定了隧道口承力索距軌面高度為6500mm，四跨錨段關節非支承力索距軌面高度為6800mm，比原設計降低了500mm。

總之，根據上述計算所得正饋線與工支承力索間靜態垂直距離為1660mm，正饋線與非支承力索間靜態垂直距離為1360mm。

3.2 正饋線與承力索間動態距離采取措施

（1）根據安裝曲線計算時架設條件，在同一溫度條件下弛度與張力的基本關系為：

式中：f為導線的弛度（米），q為導線的單位負載（kN/m），T為導線的張力（kN），l為跨距（米）。

通過上述公式可知要減小正饋線弛度值，需要減小隧道口附加線跨距，減小隧道口正饋線當量跨距、增大正饋線架設張力。我項目在施工中將隧道口附加線連續轉換的三跨跨距適當減小，適當縮短正饋線錨段長度、將正饋線設計張力由15KN提高為18KN，最終大大減小正饋線弛度。通過查閱附加導線安裝曲線表獲得正饋線弛度值，例如當量跨距為50米，跨距為55米，張力為15KN，最高溫度為40℃，正饋線最大弛度為1280mm；當量跨距為50米，跨距為40米，張力為18KN，最高溫度為40℃，正饋線最大弛度為680mm，因此通過比較分析數據，弛度值減小了600mm。

（2）根據風偏移值計算公式：

式中：b為導線的風偏移值（米），p為導線的單位長度風負載（kN/m），T為導線的張力（kN），l為跨距（米）。

線索單位長度風負載由公式：

其中p為線索單位長度風負載（kN/m），為風速不均勻系數，K為風載體形系數，d為線索直徑，L為跨距中線索的長度，v為最大風速（m/s）。通過查表得知附加導線體型系數K取值為1.2，風速為30～35 m/s不均勻系數取值為0.75。通過減小跨距可以適當減小導線風偏，可以減小大風災害引起的正饋線舞動。

根據上述公式可知，假如取風速為30m/s，K為1.2，為0.75，跨距為40m，正饋線直徑d為23.76mm，T為15kN， 則上述數值帶入公式計算得知正饋線風偏移值b為157.8mm。

（3）我項目在施工中將正饋線與承力索交叉處加裝絕緣護套，具體以交叉點兩側各加裝2.5米絕緣護套。

通過上述計算得知改善后正饋線與承力索間靜態距離最小為1360mm，正饋線在最高溫度時最大弛度為680mm，正饋線在最大風速下風偏移值為157.8mm，因此正饋線在靜態、動態距離相結合后的極限狀態下絕緣距離仍不小于522.2mm，滿足TB10421-2003鐵路電力牽引供電工程質量驗收標準中要求同回路自耦變壓器供電線帶電體距接觸懸掛或供電線帶電體間隙不小于500mm絕緣距離。

4 結論

綜上所述，普通重載鐵路接觸網隧道口正饋線轉換要根據每座隧道口實際具體情況，確保在極限狀態下綜合考慮正饋線與承力索間靜態距離和動態距離；設備運營管理單位要加強平常測量工作和增強搶修能力。自然氣候條件對接觸網正饋線與承力索間動態距離有著嚴重影響，甚至會由于絕緣距離不足引起放電影響營運安裝，因此在施工前采取有效合理的技術措施將大大增加正饋線與承力索間絕緣距離，確保重載鐵路安全運營。

參考文獻

［1］吉鵬霄.接觸網［M］.化學工業出版，2006，第072749號.

［2］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網［M］.西南交通大學出版，2002.

［3］鐵道部電化工程局電氣化勘測設計處.電氣化鐵道設計手冊接觸網［M］.中國鐵道出版，1983.