18號道岔兩種接觸網無交叉線岔布置方案分析

楊英明

0 引言

接觸網線岔是關系行車安全的關鍵設備，而18號道岔作為高速鐵路常用道岔，其對弓網關系提出了更高的要求。不同線路等級的受電弓動態包絡線不一致[1]，對于4個主要動車車型，各設計院進行高速接觸網設計時參照的線路參數及運行車輛采用的受電弓規格型號不同，因此各設計院設計的18號道岔的接觸網參數不盡相同，如貴廣高鐵采用鐵四院設計的[通化（2013）1206]圖，滬昆高鐵采用鐵三院設計的[叁化（2010）1178]圖，其在B柱處差異較大，通常根據B柱處拉出值的大小分為大拉出值線岔和小拉出值線岔（本文均以該名稱進行分析）。本文從理論和運營實踐方面重點分析上述兩種接觸網懸掛方式，剖析關鍵技術參數、平面布置和安裝設計，并對接觸網參數調整提出建議。

1 18號道岔兩種無交叉線岔裝配對比

大拉出值線岔和小拉出值線岔在國內多條客運專線的實際運營效果均良好，技術也逐漸成熟。經運行實踐表明，兩種形式線岔均能保證弓網取流質量和安全性。但從運營情況來看，一旦側線張力不足，將出現波動速度偏低和等高區過長的情況，因此要求側線采用與正線一致的線材組合，并且張力與正線保持一致[2]。目前，在高鐵樞紐車站和動車所等大量存在這種線岔，下文將對18號線岔的技術參數進行分析。

18號道岔大拉出值線岔的平、立面布置如圖1所示（叁化-1178圖），小拉出值線岔的平、立面布置（通化-1206圖）如圖2所示。

圖1 大拉出值線岔布置

圖2 小拉出值線岔布置

1.1 定位柱A的位置、拉出值及高度對比分析

定位柱A位于距岔心不小于25 m，即道岔開口（正線和側線線間距）不小于1 320 mm處，滬昆客專貴州東段使用的叁化-1178圖和貴廣高鐵使用的通化-1206圖設計的數值范圍為1 350～1 600 mm，施工時定位在1 400 mm處。定位柱A的位置直接影響始觸區的調整，道岔開口過小會造成一支接觸線侵入另一支接觸線的受電弓動態包絡線；而過大會造成腕臂支撐尺寸過大、拉出值調整困難等。小拉出值圖紙中A柱正線拉出值為正線接觸線對正線線路中心的距離，其數值為100～250 mm，側線接觸線對側線線路中心的拉出值也為100～250 mm，正側線拉出值為異向。大拉出值圖中正線、側線拉出值均為150 mm，正側線拉出值為同向。A柱拉出值應與支柱定位處的線間距相匹配，在任何情況下，受電弓正（側）線通過時，側（正）線接觸線不得侵入鄰線受電弓動態包絡線。因此在A支柱處，通過1 350～1 600 mm的線間距實現了正線、側線接觸線成為各自股道獨立的工作支。A柱處側線接觸線高度比正線接觸線高20 mm，即如果正線接觸線高度為5 300 mm，側線接觸線高度為5 320 mm。

1.2 定位柱B的位置、拉出值及高度對比分析

定位柱B位于距離岔心10～15 m之間（可調）。按照設計院叁化-1178圖和通化-1206圖標準，施工時定位在線間距150 mm處（注：支柱在橫向的線間距及其在縱向與理論岔心距離可通過正切函數和支柱間距離計算確定）。在定位柱B與A組成的跨距內實現受電弓在正、側線間的過渡轉換。大拉出值線岔圖中B柱正線拉出值為400 mm，側線拉出值為1 100 mm，線間距150 mm，則側線接觸線距正線線路中心的水平距離為1 250 mm，側線比正線抬高120 mm，該處抬高不能過大，否則會造成側線在始觸區與正線的高差過大和側線的接觸線坡度過大，影響受電弓的弓網安全轉換過渡，B柱處確保側線不侵入正線的受電弓動態包絡線。小拉出值線岔圖中B柱正線拉出值為100 mm、側線拉出值為200 mm，線間距150 mm，則側線接觸線距正線線路中心的水平距離為350 mm，抬高80 mm，受電弓從B柱向A柱正線通過時，受電弓實際是與側線接觸線接觸，在冷滑試驗中，正側線受電弓因抬高不同而致使弓網處于不同的狀態。

1.3 定位柱C的位置、拉出值及高度分析

定位柱C已經位于道岔區域外，按照設計圖紙跨距長度布置即可。C柱相當于錨段關節轉換柱功能，側線通過該處后向錨柱下錨，正線為工作支。因此，正線拉出值與區間中間柱的拉出值一致，為200 mm，大拉出值圖中正側線拉出值為異向，小拉出值圖中正側線拉出值為同向；側線即錨支拉出值分兩種情況：一種是C1支柱在道岔側線側，相當于錨段關節的開口側，拉出值為1 400 mm（400 mm）；另一種是C2支柱在道岔正線側，相當于錨段關節的交叉側，拉出值為600～800 mm（400 mm）可調，一般取800 mm。C1(C2)處導高：工作支導高5 300 mm；非支比工支抬高400 mm，即5 700 mm。

2 關鍵技術分析

18號道岔線岔區最關鍵的部分是正側線過渡的始觸區，整個線岔裝配結構、支柱位置均圍繞始觸區過渡展開，因此，始觸區是技術控制的核心[3]，從貴廣和滬昆兩條高鐵的設計圖看，分析始觸區不能一概而論，應區別對待。高速動車組受電弓的靜態接觸壓力為80 N，運行時受電弓平均接觸壓力分布在135～160 N，最大分布在135～245 N，最小分布在70～120 N。對于大拉出值線岔，正線高速通過時不受側線接觸懸掛的影響，側線通過時受正線接觸懸掛的影響，大拉出值線岔在A柱和B柱之間弓網形式在正側線間只存在一個始觸區；對于小拉出值線岔，正線高速通過時受側線接觸懸掛的影響，側線通過時受正線接觸懸掛的影響，換言之，小拉出值線岔在A柱和B柱之間弓網形式存在兩個始觸區，保證在機車從正線駛向側線或從側線駛入正線時均可平穩順利地過渡。兩種方式接觸懸掛的接觸網參數和弓網形式存在較大不同，通過分析，在保障弓網關系的安全性和受流性，以及避免受電弓在線岔處通過時的打弓、鉆弓隱患方面各有優勢。

2.1 兩種形式線岔始觸區的具體分析

2.1.1 正線通過時

在大拉出值線岔中，正線通過時，受電弓只與正線接觸線接觸，不會觸及側線接觸線，從而保證了正線高速運行，導高不會變化；小拉出值線岔中，正線通過時，受電弓會通過側線始觸區接觸側線接觸線，重點控制始觸區600、730、1 050 mm的3個位置的參數，導高要兼顧側線導高，兩者高差0～20 mm之內，否則會存在打弓和鉆弓的隱患。

2.1.2 正線進入側線時

小拉出值線岔受電弓由正線進入側線時，同樣重點控制始觸區3個位置，受電弓在始觸區600 mm處接觸側線接觸線；在始觸區1 050 mm處脫離正線接觸線，受電弓單獨接觸側線接觸線，實現過渡。大拉出值線岔尤其在始觸區1 050 mm處，側線接觸線位于受電弓工作面下方的導角上，隨著受電弓的前進，側線接觸線將從受電弓導角上爬升到工作面上，在該過程中，側線接觸線會對受電弓產生一定的側面壓力，而B柱側線拉出值為1 100 mm，在始觸區1 050 mm處，側線拉出值最多調整至550 mm以內，仍然會增加側線接觸線對受電弓的側面壓力，使其存在打弓隱患。小拉出值線岔因B柱側線拉出值較小（a= 200 mm），在始觸區不存在該隱患。兩者在導高上正線都應兼顧側線導高，保證兩者高差在0～20 mm之內，并且應保證吊弦間距不超12 m，線坡比不超過2‰的要求。

2.1.3 側線進入正線時

受電弓由側線進入正線時，重點控制始觸區3個位置，進入始觸區（1 050 mm處）；受電弓在脫離點（600 mm處）脫離側線接觸線，此時分析情況與正線進入側線時類似。

2.2 對始觸區兩交叉吊弦的認識

在大拉出值線岔和小拉出值線岔圖中都布置了交叉吊弦，而圖中要求始觸區不允許安裝除吊弦線夾以外的任何線夾。交叉吊弦的作用是減少正側線線脹變化對始觸區高差的影響，但是帶來了該處正線吊弦間距過大和吊弦線夾傾斜的問題。在貴廣高鐵榕江站，吊弦間距甚至超過了12 m的極限值，對正線的接觸網參數和運行狀態造成了負面影響。通過計算和現場調查，承力索吊弦線夾位置保持不變，僅移動接觸線吊弦線夾，在接觸懸掛1 600 mm的結構高度下，正側線接觸線的伸縮變化量對導高的影響約10 mm左右，影響較小，也即交叉吊弦的補償作用有限。而鄭西高鐵、京滬高鐵未采用或取消了交叉吊弦，那么在保證吊弦間距的情況，是否可以取消交叉吊弦需要進一步論證。

2.3 始觸區電連接安裝位置的確定

上述提到大拉出值線岔只存在一個始觸區，小拉出值線岔存在兩個始觸區，按照圖紙要求，電連接需安裝在始觸區之外，并經過現場測量確定。因小拉出值線岔的始觸區較長，導致電連接安裝位置距離A柱定位較近，會對A柱至第一根吊弦導高的調整產生影響，現場調整時會盡量使電連接安裝在開口遠端，即在始觸區（1 050 mm）靠近A柱的位置；而大拉出值線岔不存在這種情況。

3 對18號道岔重點參數的再思考

從上述論述中可以看出，通化1206-圖中（即小拉出值線岔）B柱側線的拉出值200 mm，抬高80 mm，受電弓從B柱向A柱正線通過時，受電弓實際是與側線接觸線接觸。在冷滑試驗中，正線也是在側線受電弓的下方，從安全方面考慮，在等高點將正線接觸線抬高20～50 mm是合理的。反觀叁化-1178圖中（即大拉出值線岔）可以發現，B柱側線拉出值對側線線路中心1 100 mm，線間距150 mm，側線接觸線距正線線路中心1 250 mm。實際上受電弓正線通過時與側線沒有任何接觸，只有在正線向側線或側線向正線過渡時，受電弓才與正線、側線的接觸線同時接觸，在這種情況下，認為在由B柱向A柱的第一個接觸點處側線比正線高20 mm，等高區的中點正線和側線等高，第二接觸點側線比正線低20 mm，這種參數布置對受電弓在正線與側線間的過渡是比較合理的（如圖3）。從圖3中可知，當受電弓從A柱向B柱運行時，先接觸正線，然后在第一接觸點接觸側線，側線低；在始觸區中間等高；在第二接觸點將脫離正線，只與側線接觸，側線高。同理，受電弓從B柱向A柱亦然。

圖3 大拉出值線岔始觸區高差示意圖

4 結論和建議

通過對比18號道岔接觸網無交叉線岔兩種布置方案，分析了接觸網平面布置、弓網匹配及安裝要求。從整體上看，18號道岔無交叉線岔對于任何速度等級的線路，其側線的最高允許速度均為80 km/h；而對于正線，速度越高，對接觸網的技術要求越高，弓網取流及弓網匹配越復雜。從施工來看，大拉出值線岔比小拉出值線岔接觸網始觸區參數調整工作相對少些，但是大拉出值線岔定位柱的裝配調整工作難度較大，施工人員和工器具的要求也會更高；從靜動態檢測結果來看，及運營結果來看，采用大拉出值線岔正線運行時更加安全，采用小拉出值線岔在始觸區區段運行時更加安全，同時側線在18號道岔的線岔處于錨段的下錨處，在日常的運行維護中，應重點注意防止側線的腕臂支撐偏移對正線的影響。調整的宗旨是使受電弓在正線和側線之間平穩過渡，滿足接觸網彈性要求，在運營實踐中也證明可以有效減少對正線接觸網的沖擊，接觸線也不會出現非正常磨損，滿足接觸網的波動傳播速率，最大程度降低了非工作支對弓網動態性能的不利影響[4]。上述理論及運營實踐證明，兩種線岔調整理念和關注的重點不同，在現場施工和運營管理中，面對不同的道岔形式應重點分析，實現弓網的絕對安全。