銀蘭客專18號道岔無交叉線岔弓網狀態分析及優化

石建華，何錦齡

0 引言

銀蘭客專銀川至中衛段車站與正線相連的18號道岔處接觸網采用無交叉線岔定位布置方式，該線岔設計的線索布置方式可保證動車組正線高速通過[1]。受電弓高速通過18號道岔無交叉線岔時弓網關系與區間正線類似，即受電弓上方只有一根接觸線，且接觸線技術參數與區間正線相同，無線索坡度、線索高差、弓壓變化等制約因素。

動車組由側線進入正線或由正線進入側線時類似于錨段關節過渡[2]，應分析受電弓技術參數與正側線接觸線間距之間的關系，從而保證受電弓正常過渡，即受電弓工作面上方始終有一根接觸線。

在受電弓技術參數確定的前提下，如正側線線索間距過大，則受電弓轉換過程中會出現正側線同時超出受電弓工作面的情況，從而出現受電弓取流不暢、弓網壓力異常、電弧灼傷線索等安全隱患；如正側線線索間距過小，則受電弓正線高速通過時會出現側線打碰受電弓的情況，違背了無交叉線岔的設計原則。

1 18號道岔無交叉線岔弓網狀態分析

1.1 道岔平面布置

無交叉線岔是依托于道岔結構布置的一種接觸網設備。銀蘭客專銀川至中衛段車站正線均采用直向允許通過速度為350 km/h、側向允許通過速度為80 km/h的18號高速道岔，型號為客專線（08）016，導曲線半徑R為1 100 m，道岔全長69 m，其中道岔前長a值為31.729 m，道岔后長b值為37.271 m。銀蘭客專銀川至中衛段18號道岔結構形式平面布置如圖1所示。

圖1 客專線（08）016道岔平面布置示意圖

1.2 受電弓結構

1.2.1 受電弓弓頭結構

銀蘭客專銀川至中衛段目前使用的受電弓特性與德國使用的受電弓特性基本接近，受電弓標準寬度1 950 mm，弓頭工作寬度1 450 mm，滑板長度1 030 mm，即1950受電弓，如圖2所示。

圖2 1950受電弓限界示意圖（單位：mm）

1.2.2 受電弓動態包絡線

銀蘭客專銀川至中衛段受電弓動態包絡線范圍：受電弓在最大抬升及擺動時，接觸網設備均不得侵入受電弓動態包絡線，受電弓左右擺動量直線區段取250 mm，曲線區段取350 mm[3]，本線受電弓最大抬升150 mm。受電弓動態包絡線示意如圖3所示。

圖3 受電弓動態包絡線示意圖

1.3 18號道岔無交叉線岔平面布置

銀蘭客專銀川至中衛段18號道岔無交叉線岔平面布置如圖4所示。

圖4 18號道岔無交叉線岔平面布置（單位：mm）

無交叉線岔共設2個道岔定位柱A、B，1個轉換柱C，其原理類似于三跨錨段關節。側線接觸線過道岔定位柱A、道岔定位柱B后，由轉換柱C抬高下錨。空間交叉點通過道岔定位柱A、B安裝調整實現，定位柱A位于距理論岔心不小于25 m即道岔開口不小于1 350 mm處，接觸線拉出值正線150 mm、側線150 mm，側線比正線接觸線抬高20 mm。定位柱B位于距理論岔心10～15 m處，接觸線拉出值正線400 mm、側線1 050～1 150 mm可調，且側線比正線接觸線抬高120 mm。支柱C滿足相鄰跨距差和抬高要求，接觸線拉出值正線200 mm、側線600～800 mm可調。正線向側線過渡的始觸區、側線向正線過渡的始觸區分布在A柱與B柱之間，如圖5所示。

圖5 18號道岔無交叉線岔始觸區示意圖

2 無交叉線岔過渡原理

對于高速鐵路正線，接觸線的坡度變化為0。側線由于速度較低，其坡度的變化應考慮受電弓在正線和側線轉換運行時任何方向均滿足始觸區范圍內無線夾的要求。無交叉線岔通過調整接觸懸掛走向、接觸線高度和拉出值保證高速列車安全平穩通過道岔區。

2.1 受電弓正線高速通過

受電弓弓頭工作區最外端尺寸的半寬為725 mm，擺動量為250 mm，升高后的加寬為150 mm，因此受電弓在側線側最外端可觸及到的尺寸限界為725 + 250 + 150 = 1 125 mm。B柱正線拉出值為?400 mm、側線拉出值為?1 100 mm，支柱位于兩線路中心間距150 mm位置，受電弓在側線側最外端可觸及限界1 125 mm＜(1 100 + 150) mm =1 250 mm。A柱處正線拉出值150 mm、側線拉出值150 mm，支柱位置處兩線間距1 400 mm，受電弓在側線側最外端可觸及的尺寸限界1 125 mm＜(1 400 ? 150) mm = 1 250 mm。

由以上分析可知，當受電弓由正線通過時，側線接觸線與正線線路中心的距離大于受電弓的工作半寬加受電弓的橫向擺動，因此，受電弓不可能接觸到側線接觸線，從而保證了正線高速行車的絕對安全，且在線岔處不存在相對硬點。

2.2 受電弓由正線進入側線

受電弓由正線向側線過渡時，由于側線接觸線在C柱處抬高下錨，B柱處接觸線抬高120 mm，因此受電弓不會接觸側線接觸線而從正線接觸線上取流。機車過岔時側線接觸線比正線以4/1 000的坡度降低到等高區，受電弓經過等高區后逐漸滑離正線接觸線，而此時側線接觸線已經降低至正常高度，因而受電弓可以順利過渡到側線接觸懸掛。

2.3 受電弓由側線進入正線

當機車由側線進入正線時，雖然A柱處側線比正線接觸線抬高20 mm，但正線接觸線偏離側線線路中心較遠（兩線間距1 350 mm），受電弓由側線接觸線取流。受電弓滑過等高區后逐漸滑離側線接觸線，同時側線接觸線又以4/1 000的坡度開始抬高，過等高區后，由于側線接觸線比正線接觸線高，受電弓能夠順利過渡到正線接觸線上。

3 銀蘭客專18號道岔無交叉線岔運行分析

2019年7月銀蘭客專動態檢測期間，鐵科院綜合檢測列車CRH-2010對中寧東站109#線岔進行了側向過岔檢測。根據綜合檢測列車傳回的圖像分析，側線過岔時正側線接觸線搭接于受電弓弓頭兩側接近誘導角，受電弓異常擺動，存在過渡安全隱患。下文對受電弓過岔參數進行分析。

3.1 18號道岔無交叉線岔參數

查閱中寧東站施工平面圖，109#線岔定位A柱布置于岔后30.7 m，現場測量A柱拉出值正線148 mm、側線142 mm，B柱拉出值正線367 mm、側線1 150 mm，A柱處側線接觸線比正線抬高23 mm，B柱處側線接觸線比正線抬高98 mm，受電弓在A、B柱間過渡時兩支線索相對于受電弓中心拉出值均為648 mm。

3.2 線岔處受電弓過渡

3.2.1 受電弓正線高速通過

受電弓工作寬度1 450 mm，直線區段橫向擺動量250 mm，升高后的加寬為150 mm，受電弓工作邊緣距線路中心1 125 mm，中寧東站109#無交叉線岔側線接觸線與正線線路中心距離從(1 150 + 150) mm向(1 705 + 142) mm過渡，因此受電弓正線通過時與側線接觸線不接觸（圖6），該條件下可以保證受電弓高速通過。

圖6 正線通過時受電弓運行軌跡

3.2.2 受電弓從正線（側線）進入側線（正線）

受電弓從正線進入側線運行軌跡如圖7所示。

圖7 正線進入側線時受電弓運行軌跡

受電弓從正線進入側線時，通過現場測量，選取每一個軌枕為一個測量點，找出正側線受電弓轉換時相對與受電弓中心拉出值相同的點，經測量為652 mm，此時受電弓出現脫弓安全隱患，如圖8所示。

圖8 正側線距離受電弓中心距離相同時示意圖

4 銀蘭客專18號道岔無交叉線岔優化措施

通過上述分析得知，18號道岔無交叉線岔定位柱布置距離影響定位點處線索間距，如果嚴格按照設計A柱兩支拉出值150 mm調整，則A柱距理論岔心距離位于25～30 m范圍內增大時，正側線間距隨之變大，側線（正線）接觸線距離正線（側線）受電弓中心距離遠超出受電弓通過時的安全距離，反而對A、B柱間線索間距造成不利影響。B柱位于岔前10～15 m時同上。

綜上所述提出以下優化措施：A柱正線定位器設計長度為1 150 mm，將拉出值調整至盡可能靠近線路中心，同時保證A柱正線定位點相對于側線線路中心拉出值大于1 200 mm，定位器受力。A柱側線定位點應保證相對正線線路中心拉出值大于1 200 mm，根據此原則確定側線拉出值的調整空間，一般A柱側線拉出值為150～350 mm。B柱正線拉出值設計為400 mm，根據現場實際情況，B柱正線拉出值越大，越有利于減小線索間距，同時考慮到動態檢測，確定B柱拉出值調整范圍為390～410 mm。B柱側線設計為反定位，設計拉出值1 050～1 150 mm可調，根據現場實際情況，B柱拉出值取小有利于減小線索間距，但是必須保證側線定位點距離正線線路中心大于1 200 mm，一般B柱側線拉出值取1 050～1 100 mm。當通過調整拉出值減小線索間距時，同時應保證定位支座不侵入受電弓動態包絡線，可通過使用長定位器的方式增大定位器支座與受電弓中心的距離，從而達到減小拉出值的目的。

按照以上方法進行優化調整后，取得了良好效果，受電弓從側線進正線或由正線進側線時，受電弓對側線線索拉出值600 mm時即開始脫離側線，此時受電弓完全與正線接觸，即保證與正線線索拉出值在400 mm以內。受電弓從側線進正線或正線進側線時，因為受電弓碳滑板長度為1 030 mm，半寬為515 mm，正側線拉出值相對于受電弓拉出值為510 mm以內均能工作且受流良好，即側線受電弓相對正側線拉出值相等的點拉出值應保證在510 mm以內。

5 結語

無交叉線岔的優點是消除了接觸網線岔處的硬點，改善了接觸網彈性，減少了接觸網在線岔處的磨耗，可以保證受電弓正線高速通過[4]。無交叉線岔對側線接觸線高度要求嚴格，在交叉區除要求兩組接觸線在受電弓的同一側外，還要求側線接觸線在該區段內的高度有相應的變化，即高差設置，這使得側線行車時受電弓的轉換不是很平緩，必須限制側線行車速度在80 km/h以下，否則將產生較嚴重的弓網沖擊。同時18號道岔無交叉線岔基礎布置又受制于整個站場基礎布置形式，需要站前站后專業設計人員積極溝通，避免出現A柱基礎設置于道岔開口過大處，以避免專業接口問題。本文通過分析，對18號道岔無交叉線岔布置進行優化調整，最大限度保證了動車組側向過岔時的安全性，為后期高速鐵路18號道岔無交叉線岔施工調整提供了參考。