不穩定碎石道床接觸導線高度調整方案研究

鞏創業

（中交機電工程局有限公司，北京 101300）

0 引言

在我國鐵路建設中，時速250km以下的電氣化鐵路一般采用有砟道床，在道床穩定前軌面高度經常發生變化，給站后接觸導線高度調整帶來很多困難。多數線路由于工期原因，供電系統接觸網線索一般在軌道鋪架后、線路穩定前就開始架設調整，為避免建成后接觸導線高度大面積普遍偏低或偏高，超出設計允許值，本文從多方面分析了接觸線高度超限原因，提出了應采取的技術措施，以最終滿足設計及驗收規范的要求，同時能減少二系懸掛調整，提高生產效率，保證電力機車穩定取流[1]。

1 既往工程案例

以下是對新建有砟軌道及既有鐵路線電氣化改造工程（含線路取直改造）部分資料的研究。

（1）時速200km新建有砟軌道（南廣客運專線項目采取技術措施前無接觸檢測資料）。接觸懸掛類型：簡單鏈形懸掛；檢測車速：50km/h；接觸導線高度：6100mm；結構高度：1400mm。

南廣客運專線項目接觸網送電前無接觸檢測超限部分數據如表1所示。

從表1數據可以看出，接觸導線高度成區段超出允許偏差±30mm[2]，接觸線高度必須二次調整才能滿足規范標準，通過質量驗收。

表1 南廣客運專線項目接觸網送電前無接觸檢測超限部分數據

（2）時速120km普速鐵路改造項目（柳南鐵路改造項目采取相應技術措施后無接觸檢測資料）。接觸網懸掛類型：簡單鏈形懸掛；檢測車速：50km/h；導線高度：6450mm；結構高度：1400mm。

柳南鐵路改造項目接觸網送電前無接觸檢測超限部分數據如表2所示。

從表2數據可以看出，采取相關技術措施后，效果相對顯著，檢測結果基本都能滿足規范要求，符合設計文件要求的接觸導線高度。

表2 柳南鐵路改造項目接觸網送電前無接觸檢測超限部分數據

2 接觸導線高度偏差較大的原因分析

綜合資料及既有施工經驗分析，造成接觸導線高度成區段偏高或偏低的原因很多，有軌道線路的原因（有砟道床軌道高度不穩定），也有測量、吊弦計算與預制、吊弦安裝、墜鉈補償張力、作業人員及環境溫度的原因等，下面對主要原因進行分析說明。

2.1 軌道線路引起接觸線高度變化的原因分析

軌道線路引起接觸線高度變化，主要是有砟道床不穩定影響軌道標高，導致接觸導線高度不符合設計要求。通過與軌道鋪架單位溝通了解，有砟軌道從開始施工到最終軌面標高穩定，中間有多次補砟、搗固、壓道等工序，四次、五次甚至更多次，最終才能形成設計要求的軌道標高。站后測量計算吊弦所需的基礎數據時，參考的是未穩定的軌面標高，影響了測量數據的真實性，最終導致軌面標高穩定后接觸線高度有較大偏差。

2.2 吊弦計算基礎數據測量引起吊弦長度誤差的原因分析

引起吊弦測量誤差的原因是多方面的，主要有：（1）測量方法與工具，比如，用接觸網激光測量儀，測量的是承力索的下底面，用傳統測量工具（測桿）測量的是承力索的頂面高度，所以在軟件計算時要考慮測量工具；（2）有的區段在導線架設前進行承力索高度測量，未考慮導線架設后腕臂因承受接觸導線荷載腕臂頭略有降低，形成幾毫米的誤差，導致吊弦計算后偏長，接觸導線高度稍微降低；（3）吊弦計算縱向跨距測量，起點與終點未準確從懸掛定位點開始；（4）直鏈型接觸懸掛測量時，承力索拉出值未調整到設計位置。

2.3 吊弦預制過程產生長度誤差的原因分析

吊弦預制過程產生的誤差主要來自兩個方面：一是吊弦預制過程中，吊弦線長度裁切存在誤差，一般在1～2mm；二是吊弦線與心形環壓接時精度控制誤差，一般也會在1～2mm。因此，吊弦預制后的長度與計算長度會存在誤差。

2.4 吊弦安裝導致接觸線高度變化的原因分析

一是吊弦點布置測量的問題，測量未遵照從懸掛點開始向跨中測量的要求，把測量誤差留在了臨近懸掛點處；二是吊弦點布置位置誤差過大，尤其是懸掛點兩側第一根吊弦安裝位置偏差過大，對接觸線的高度影響最大。

2.5 墜鉈補償張力引起接觸線高度變化的原因分析

吊弦基礎數據測量時墜鉈張力不夠，引起測量數據偏小；或者是墜鉈在錨柱側捫死，氣溫較低時測量，引起測量數據偏大等。

2.6 作業人員的原因分析

由于責任心不強，作業人員未按照要求作業或不注重工藝細節，比如，吊弦安裝時未按吊弦計算時確定的起始點開始照吊弦編號安裝，而是從另一個反方向的懸掛點開始安裝，導致錯誤，造成接觸導線高度有偏差。

2.7 環境溫度的原因分析

環境溫度對接觸線高度的影響，主要是由溫度變化引起線索張力變化，而張力補償裝置未能將張力補償均衡。

3 預防措施與對策

根據造成接觸導線高度偏差的原因，應有重點地分別采取相應技術措施與對策，盡量避免或減少對接觸線高度的不利影響。

3.1 對軌道線路原因采取的措施與對策

有砟軌道形成初期或形成過程中道床不穩定，可以根據軌道線路縱斷面圖，采用模擬標準軌道標高的方法，對吊弦計算基礎數據進行測量。測量方法及原理：在自制的測量小車上安裝可調節高度的支架，將接觸網激光測距儀放置在調整支架上，然后根據線路軌道縱斷面圖上的軌道標高，利用站前施工單位設立的CPⅢ樁標高，分別調整測量點近軌側、遠軌側支架高度與設計軌面高度一致，然后打開激光測距儀測量承力索高度。這樣，測量計算的結果將是道床穩定后以軌道實際標高測量計算的結果。

3.2 對吊弦計算基礎數據測量引起吊弦長度誤差的控制措施與對策

對測量工具引起的誤差，應在基礎數據測量前先校核測量工具，比如用接觸網激光測量儀測量要加上半個承力索直徑的高度，用傳統測桿測量要減半個承力索直徑高度；針對腕臂承受接觸導線荷載后腕臂頭輕微降低的情形，可以通過選擇有代表性的腕臂頭加掛相當于導線荷載的重物進行預壓，得出一個經驗值，測量時從測量數據中扣除；縱向跨距測量誤差，可以通過在懸掛點掛吊墜的方式，在鋼軌上標出測量的起點與終點，然后再測量；對直鏈形懸掛承力索拉出值影響測量計算結果的原因，應在吊弦數據測量前先將承力索拉出值調整到設計位置并固定牢固。

3.3 對吊弦預制引起吊弦長度誤差的控制措施與對策

吊弦預制引起吊弦長度誤差可以采取改進施工工藝、選取先進工具的辦法控制，比如采用自動化程度高的數控整體吊弦預制平臺進行預制，可以大大降低預制誤差。

3.4 對吊弦安裝過程產生長度誤差的控制措施與對策

吊弦點布置，應嚴格遵照從兩側懸掛點向跨中測量的技術要求，把測量誤差留在跨中。對懸掛點兩側第一根吊弦，可以采取接觸導線上懸掛吊墜的方法測量第一根吊弦的位置，然后按導線上的標記準確安裝第一根吊弦，保證懸掛點接觸導線高度。

3.5 對墜鉈張力引起接觸線高度變化采取的措施與對策

主要對策是在吊弦數據測量前將墜鉈數量加夠，保證承力索張力符合設計要求，并檢查補償裝置處于自由活動狀態，補償裝置如有臨時固定裝置應拆除，保證承力索張力能在環境溫度變化時基本恒定不變，從而使基礎測量數據準確。

3.6 對作業人員原因采取的措施與對策

作業前進行技術交底并加強責任心教育，施工過程中技術人員要加強現場技術督導，要求作業人員嚴格按照施工工藝方法作業，保證作業質量。

3.7 對環境溫度原因采取的措施與對策

環境溫度對接觸線高度的影響無法從根本上完全消除，只能施工時選擇適宜的環境溫度，保證將環境溫度變化對接觸導線高度的影響控制到最小。

4 結語

隨著電力機車運行速度的提高，電力機車取流對接觸懸掛的要求越來越高，為保證受電弓取流時對接觸導線的壓力保持相對恒定[1]，必須努力提高接觸網的施工技術水平，保證接觸導線處于同一高度（或在接觸導線高度變化區段保證接觸導線坡度符合要求）。為此，在施工過程中要精心測量，采用成熟軟件科學計算，使用先進的吊弦預制平臺進行吊弦預制并準確編號，嚴格控制測量、安裝等施工過程，改進施工工藝，選擇與施工工藝相適應的環境溫度，把握控制好接觸線安裝高度，適應電力機車高速運行對接觸網的要求。