既有鐵路接觸網關節式電分相改移方案探討

趙 勇

0 引言

隨著我國鐵路建設和城市建設的快速發展，越來越多地涉及到既有電氣化鐵路接觸網的改造，其中接觸網供電分相的改移是不可避免的改造項目之一。接觸網供電分相是鐵路牽引供電系統的關鍵設備之一，其里程位置數據同時也是運營行車組織管理中的重要技術參數。由于關節式電分相具有彈性均勻，電氣、機械性能良好，弓網配合穩定，能夠保證機車在高速通過的條件下順利完成電氣相位轉換的特點而被廣泛應用。但關節式電分相由于結構復雜、布置長度大、跨相位停電影響范圍大等因素影響，是既有運營線路設備技術改造過程中的重點和難點。探索在保證運營和施工安全的前提下最大限度減少對既有線運營組織的影響，有效保障施工安全、質量和資源投入的技術方案，是實現各項項目管理目標的關鍵。本文以某工程關節式電分相改移為例，分析探討既有電氣化鐵路接觸網關節式電分相的改移方案。

1 既有電分相技術狀態及改移實施技術條件分析

某干線既有接觸網電分相的平面技術狀態示意如圖1所示。電分相位于區間直線區段，列車最高通過速度120 km/h，行車組織密度大，無越區供電條件。由于新建上跨鐵路橋建設需要，要求利用維修天窗封閉點對既有接觸網電分相向左側改移120 m，即原分相向左側改移3跨（中性區錨段下錨位置由1139#支柱改移至1133#支柱）。

圖1 電分相平面示意圖

1.1 改造技術條件分析

根據現場定測，結合該項目情況，既有分相整體左移3跨即可滿足改造要求，涉及原供電線上網點延長，左側既有接觸網錨段縮短，中性區錨段需重新架設，右側接觸網錨段需延長下錨，待分相改移完成后根據項目總體要求實施換線（換線方案本文不再敘述），分相改移期間臨時采取接頭延長過渡方案。

擬定新分相位置范圍內的支柱跨距比較大，需要根據關節電分相設計要求調整跨距、更換相應支柱和支柱裝配，供電線上網點需左移120 m，需增設供電線支柱延長供電線及架空地線并新增設下錨拉線，既有分相隔離開關及供電線上網隔離開關改移，增設相應接地極、故障指示器等設備。

由于電分相改移，引起既有供電線上網點、隔離開關、接地極、軌道磁枕及分相標識牌同步改移，并根據路局批復的計劃和重要設備改移電報（LKJ數據），在新分相啟用時同步啟用。

為保持電分相正常功能，確保封閉點結束后線路正常運營，應盡量縮短改造工期，降低對運營的影響和減小施工安全、質量風險，將原分相雙關節交叉對交叉的布置改為交叉對開口布置，以實現充分利用既有設備條件，減少拆除換裝和調整工作量，從而達到降低勞動強度、優化資源投入的目的。

1.2 施工條件分析

分相改造需跨供電區域停電，影響范圍大，涉及專業多，停電封閉作業時間有限，必須制定分階段實施方案，根據能夠實現的停電封閉作業時間分步驟、分時段逐步完成，并適當采取過渡措施以保證封閉點結束線路的正常運營。

分相改造涉及線路（磁枕改移）及變電專業的配合（隔離開關電源及信號線纜改移和試驗），需在施工方案中就施工條件、技術和資源準備、組織配合、實施步驟和難點以及站段的監護配合等進行充分考慮。

由于本案分相改造涉及接觸網上部及下部的全部施工作業內容，必須充分利用封閉點外的臨近營業線施工作業時間進行充分準備，發揮臨近施工作業時間相對寬松的優勢提高施工效率，以減少停電封閉點內的工作量，降低施工安全和質量管控風險，并針對各施工步驟的各個環節充分預想，制定預案。

2 改造技術難點分析及應對措施

2.1 主要技術難點

（1）根據鐵路運營要求，改造過程必須保證既有電分相正常工作，因此在新分相啟用前每個施工作業點結束后，必須保證既有分相的各部絕緣距離和參數狀態。但該項目新建分相與既有分相位置相互重疊，采用傳統的直接新建電分相中性段的方法必將伸入到既有分相范圍內，穿越既有中性區和2個不同相位的接觸網錨段，且擬建中性區下錨與既有左側接觸網下錨位置重合，需增設過渡錨柱與下錨裝配。新線索的臨時懸掛直接影響既有分相的絕緣距離和各部正常工作技術指標，且施工過渡期懸掛調整工作量大，施工結束之前恢復既有分相狀態工作量大，施工技術難度高，不可預見因素多，難以保證施工質量和供電設備安全。

（2）如果在新設中性區設置完成后進行改造左側接觸網縮短下錨、右側接觸網延長下錨以及拆除既有中性區、整體分相調整以及新分相的啟用等工作，則上述工作必須在一個施工作業點內完成，否則將難以構成供電系統的分相功能。這顯然相當于在一個正常停電封閉時間內完成大部分工作量，且作業面重疊，實施難度過大，難以保證施工安全和施工質量。

2.2 應對措施

（1）充分利用既有分相的布局結構，利用既有接觸網下錨裝配進行不同錨段間的轉換，利用既有分相關節絕緣子串作為各錨段的轉換斷點，在保持既有分相結構和功能的條件下對各接觸網錨段采取逐步分解組合的方式進行。

（2）結合利用既有下錨點進行各錨段的分解組合，充分利用既有分相各錨段承導懸掛，減少或避免不必要的過渡錨支和線索延長，以保持改造期間既有分相結構技術參數和功能，降低工作強度和供電設備的安全風險。

（3）充分發揮技術優勢，準確測量，精確計算，嚴把預制質量關，實現現場安裝一次到位，減少改造過程中的分相細調工作量，以提高單個停電封閉作業時間的工效和施工質量。

事實證明，以上措施的實施在保證改造期間既有分相電氣功能的同時達到了分解單個停電封閉點工作量、節約材料、減少資源投入、降低安全質量風險的目標。

3 方案實施

首先完成現場定測和實施工作量統計，編制施工方案，報監理單位批準后報鐵路局相關管理部門批準，并根據批復后的實施方案申報停電封閉作業計劃，同時進行物資材料和生產資源的準備。

根據本案條件和要求，結合現場實際情況，本案分相改移總體方案分5個階段進行。

3.1 第1階段：根據擬定新分相的定測結果完成下部施工

根據現場條件更改及調整布置擬定新分相區域內的支柱，并利用營業線臨近施工作業點完成下部基坑及基礎施工后，利用停電封閉作業時間完成支柱組立。本案涉及的下部施工主要內容包括：供電線上網點延伸引起的增設支柱、基礎、拉線；根據電分相平面布置圖要求調整、更換的支柱基坑的開挖和支柱組立；新設錨柱拉線基礎、接地極等。新增設備分布實施情況示意如圖2所示。

圖2 新增設備分布示意圖

3.2 第2階段：供電線改造及支柱裝配更換

利用臨近營業線施工時間完成G1、G2間新設供電線架設及上網隔離開關安裝。利用單側供電臂停電時間以減小停電影響范圍，并爭取充足的作業時間，完成供電線上網點改造及新立支柱的支柱裝配和拉線安裝，同步倒裝懸掛及附加線至新腕臂；拆除部分既有腕臂、肩架、上網隔離開關等既有設備，臨時采用可調整體吊弦進行相應跨距內的懸掛調整，以滿足行車要求，為實施分相改移創造條件。其實施內容示意如圖3所示。

圖3 供電線改造及支柱裝配更換實施示意圖

3.3 第3階段：架設新分相中性區錨段承力索

雙側供電臂停電線路封鎖，利用既有左側接觸網錨段下錨點1133#—1131#支柱絕緣處的非工作支，自1131#關節絕緣終端處使用中心錨結線夾作為過渡固定平行展放新分相中性段至X1121#支柱落錨，新設錨段保持一半張力，新轉換柱1123#處增設等電位電連接，保持既有分相各位置絕緣距離及工作參數，如圖4所示，以保證封閉點結束正常運營。

圖4 架設新分相中性區錨段承力索示意圖

3.4 第4階段：架設新分相中性錨段接觸線

雙側供電臂停電線路封鎖，既有左側接觸網錨段自1131#轉換柱既有關節絕緣處分開落錨至1127#支柱；同時新架中性錨段接觸線連接既有1131#支柱關節絕緣處，調整新架設中性區錨段張力為設計張力，新架設錨段與左側既有錨段形成連續非絕緣關節，等電位電連接更換為正式關節電連接。懸掛調整保持既有分相各部絕緣及技術參數，以保證封閉點結束正常運營。實施示意圖如圖5所示。

圖5 架設新分相中性錨段接觸線示意圖

3.5 第5階段：改造右側接觸網錨段啟用新分相

由于分相改移120 m導致右側既有接觸網錨段長度不夠，應進行換線施工（換線施工方案本文略）。在換線前必須啟用新分相，因此采用臨時接頭方案延長既有右側接觸網錨段進行過渡，以完成分相改移和新分相的啟用。

以本案為例，具體方案如下：雙側供電臂停電線路封鎖，在既有1133#支柱與1135#支柱之間將原中性區錨段與右側錨段進行接頭連接，形成完整的分相右側錨段；更換相應的支柱裝配，改移隔離開關至1131#支柱；同步調整新設錨段與既有左側錨段形成的新非絕緣關節為絕緣關節，安裝關節絕緣子串及電連接，并與既有右側絕緣關節組合調整為新分相；按關節分相設計要求全面細調，保證各部絕緣距離及技術參數，同步改移分相標識，調整支柱號編號牌，工務配合改移磁枕；拆除既有廢棄支柱及相關設施；實施示意圖如圖6所示。

圖6 改造右側接觸網錨段新分相啟用示意圖

至此本關節電分相改移主體工程完成。

3 方案總結

本方案實施的主要技術要點：

（1）新建中性區架設完成后與既有左側錨段在第4階段過程中必須為非絕緣關節結構，此時的新建中性區錨段的功能實際為左側接觸網錨段的延伸，從而保證既有分相內各錨段功能不變，技術參數不變。

（2）在第5階段新建中性區錨段與既有左側錨段由非絕緣關節調整為分相絕緣關節，利用右側錨段既有分相絕緣關節的結構組合成為新分相，以實現新分相的啟用。

第4、第5階段是先建立非絕緣關節，而后調整為絕緣關節從而組合成新分相，因此第4、第5階段的懸掛調整是實現本方案的關鍵。

既有營業線的關節式電分相的改造往往具有技術難度高、影響范圍大、作業時間短、配合專業多的特點，因此在制定改造技術方案過程中各相關專業必須首先應對現場設備情況、能夠使用的作業時間等外部條件進行詳細調查，并在此基礎上充分發揮技術人員的專業技術優勢，從專業知識運用角度結合實際操作的可行性，充分利用既有現場和設備條件展開分析，制定最優的施工方案，并對所有施工步驟和作業工序進行逐一細化分解到各作業時段；應根據線路作業時間和施工環境結合項目自身的投資情況，從物資材料和資源需求方面做好充分的前期策劃和準備；作業前的技術準備工作要充分，各種測量、預制、試驗和預裝的工件和設備必須保證足夠的精度和質量，對各配合專業的作業時段和作業區域進行明確劃分，最大限度地避免作業面的重疊，以保證施工安全，提高工效。本案所述的關節式電分相改造主要操作難點和關鍵在于倒錨作業和各施工階段的懸掛調整作業，因此加強作業人員的操作培訓和安全技術交底是保證施工安全和質量，按時完成既定作業計劃的重中之重。

4 結語

隨著我國鐵路建設的快速發展，因提速、擴能等需求對既有營業線接觸網設備進行必要的改造再所難免。在既有營業線進行接觸網設備改造的實踐中，應針對具體施工情況和項目條件發揮技術人員的專業和技術經驗優勢，制定并選擇最佳施工方案，以實現提高施工效率、節省生產資源、保證安全質量、降低工程成本的目標。