剛性懸掛接觸網施工方法探討

摘　要　介紹了剛性懸掛接觸網的基本結構和在施工中的工程測量、匯流排安裝、接觸線鑲入的基本方法和要求,以及工程中的注意事項。
關鍵詞　接觸網懸掛,剛性懸掛,施工方法
剛性接觸網是一種工程造價低、安全可靠、無或少維修的供電方式,在國外地鐵領域中的應用已較為成熟。其中,日本214 km 、韓國148 km 、德國15 km 、瑞士18 km 的地鐵線中采用了這種形式。而這種技術在我國城市軌道交通領域中的應用才剛剛起步,目前只是在廣州地鐵1 號線坑口—花地灣間有一段全長108 m 試驗段,廣州地鐵2 號線也在試運營中。目前準備采用這種方式的有上海的M8 線、南京地鐵、沈陽地鐵等線路。剛性懸掛接觸網以其明顯的優勢在城市地鐵建設中越來越凸現出廣闊的應用前景。
1 　剛性懸掛接觸網的結構和特點
剛性懸掛接觸網主要有鋁合金匯流排、接觸線、絕緣元件和懸掛裝置組成,如圖1 。其中鋁合金匯流排既作為固定接觸線的嵌體,同時又作為導電截面的一部分。這種懸掛方式根據線路通過能力及電流量的大小,又有單接觸線式和雙接觸線式兩種。根據鋁合金匯流排截面的不同又分為T 型與Π型兩種。Π型結構的剛性懸掛特點是:其一, 便于安裝和架設,在架設接觸線時,使用專用滑動式鑲線車,利用Π型結構的彈性力可使接觸線嵌入虎口槽內;其二,結構穩定,接觸線是靠兩側夾持力固定的,因此運行穩定性好。在歐洲剛性接觸網中多用Π型鋁合金匯流排的形式。我國目前采用的就是這種形式。單根接觸線匯流排目前有兩種類型: 一種為高80 mm 的PAC80 型, 另一種為高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面積為2 213 mm2 , 每節長12 m。目前在廣州采用的是PAC110 型。

圖1 　剛性懸掛結構示意圖　　
剛性接觸網具有結構緊湊、無斷線隱患、可靠少、費用較低等特點,但是它的施工難度比柔性接性高、導線磨耗均勻、安裝精度要求高、維護工作量觸網大。剛性接觸網的允許速度一般為80～120 km/ h 。
2 　施工過程
由于剛性懸掛接觸網系統的安裝精度比柔性懸掛接觸網系統的安裝精度高,調節范圍小,因此在進行剛性懸掛接觸線的安裝時,從施工測量開始到剛性懸掛接觸線調整到位,要嚴格控制每一道工序的施工質量,實現一次安裝到位。
2. 1 　施工測量
(1) 起測點的確定
在進行剛性接觸懸掛施工測量前,應先確定起測點,然后再進行縱向、橫向測量。測量起點的選擇原則是:測量工作可從已鋪設標準軌道的任一車站或區間內開始,測量長度應為一個以上的剛性懸掛段;也可從剛性懸掛段錨段關節的第一個定位點開始;有絕緣錨段關節區段應從絕緣關節處開始起測。按設計圖紙里程布置,以沿線準確的里程標記為準進行放線測量。
(2) 縱向測量
實施縱向測量前,應復核各車站和區間的長度及不同隧道接口、隧道曲線段、道岔處等地點的實際里程是否與設計圖紙相符。測量時應采用鋼卷尺進行測量,曲線段應沿外軌測量。每個定位點的跨距應按設計跨距測量定位。如有定位點位于隧道伸縮縫、隧道連接縫、盾構區間管片接縫,或明顯滲水、漏水等位置時,應順線路位移,但最大位移量不超過±500 mm(設計有規定時除外),且保證不超過設計最大跨距允許值和相鄰兩跨距的跨距比不大于1∶
1. 25 的設計標準。
(3) 橫向測量
由于剛性懸掛的安裝精度要求高,因此測量時應使用先進的測量工具,如激光定位測量儀等,以確保定測精度。橫向測量要首先確認受電弓中心的位置,然后再確定懸掛點的位置。懸掛的各種底座的位置和使用的零件有關。需要注意的是,一般直線上各定位底座中心線垂直于軌道線路中心線上;曲線上垂直于此點在線路中心線的切線上。
(4) 打孔及螺栓安裝
在打孔作業中,為了保證位置的準確性,一般要使用特制模具,套模鉆孔,孔的深度和直徑要符合設計要求。固定的脹錨螺栓、樹脂灌注螺栓要嚴格按照設計要求和產品說明書的規定執行,而且要按設計規定時間和檢測標準進行拉力測試。
2. 2 　支持結構的安裝
(1) 懸掛定位裝置安裝
懸掛及定位裝置安裝前應對每個懸掛及定位裝置的類型進行復核,然后將懸掛及定位裝置按設計要求進行安裝。并根據懸掛點接觸線的設計高度,計算出懸吊槽鋼底部高度,并將懸吊槽鋼調整到與軌面連線平行。
(2) 匯流排安裝
匯流排安裝前,應復核整個剛性錨段的長度, 根據溫度變化量預留兩端伸縮量,計算出匯流排總長度,并合理布置短匯流排的安裝位置。根據計算出的匯流排總長度,計算所需匯流排根數和需預制的短匯流排長度, 并對匯流排按安裝順序進行編號。短匯流排安裝位置應盡量靠近懸掛定位點,避免放于跨中位置,全錨段匯流排按安裝順序依次編號,安裝時按編號安裝。
剛性懸掛匯流排安裝長度按下式計算:
匯流排總長度= L + L 1 ×2 +Δl + L 2 其中: L 為剛性錨段各跨距總和; L 1 為彎曲端長度, 一般設計給出;Δl 為全段溫度變化預留量, 一般設計給出計算公式; L 2 為匯流排定位線夾寬加因匯流排弛度及正弦走向引起的長度變化量, 約100 ～ 150 mm 。
根據計算出的匯流排總長度,計算所需匯流排根數N 和要預制的短匯流排長度。需要注意的是,預制的匯流排長度不能小于設計規定值。短匯流排安裝位置應靠近懸掛定位點,使定位點位于短匯流排中部狀態最好。匯流排對接接頭盡可能靠近懸掛定位點,避免處于或靠近跨中,對接接頭也應避開處于懸掛定位線夾位置。短匯流排切割面應與匯流排中心線呈直角,且整個Π形截面要平整。即短匯流排長度=(總長度-兩終端匯流排長度-N × 匯流排長度) 。
(3) 匯流排的安裝
匯流排可以從錨段關節第一定位處開始向另一端安裝,一般應從直線端向曲線端安裝。有分段絕緣器的剛性區段,宜從分段絕緣器處向兩端安裝匯流排。安裝時首先要在安裝起點的第一個定位點處安裝終端匯流排。第一個定位懸掛線夾安裝在標記處,線夾固定住匯流排。同時在此懸掛線夾兩端和第二個定位點處兩端安裝臨時錨固線夾,卡緊匯流排,防止匯流排在安裝過程中順線路滑動。終端匯流排安裝好后,按匯流排編號順序依次對接安裝。匯流排安裝完畢后,進行中心錨結安裝,最后拆除第一、二定位點處的臨時錨固線夾。匯流排對接時,對接匯流排應在同一條直線上,并按照設計要求進行緊固。
2. 3 　中心錨結安裝
剛性懸掛中心錨結有調整螺栓、錨結繩、連接件組成(見圖2) 。當匯流排安裝完畢,中心錨結所在跨距兩端懸掛點上匯流排拉出值導高已調整到設計位置后,即可進行中心錨結的安裝。一般直線上,中心錨結底座中心線位于匯流排中心線正上方;曲線上,中心錨結底座中心線位于中心錨結錨固點處匯流排中心線的延長線的正上方。中錨兩端底座距中心錨固點的距離應相等,其安裝誤差為±50 mm 。中心錨結安裝調整到位后,兩端錨結繩的張力應一致,且不能使錨固點出現負弛度。

圖2 　中心錨結示意圖
2. 4 　剛柔過渡段的安裝
剛性懸掛接觸網與柔性接觸網之間的剛柔過渡區段,根據設計要求的不同,一般采用切槽匯流排貫通式或關節式的剛柔過渡方法。剛柔過渡區段應設在直線平坡區段,不宜設在曲線區段和坡度區段。剛柔過渡段接觸線高度應等高,不宜在剛柔過渡段中進行導高坡度變化的布置。關節式的剛柔過渡方法對消除硬點較好。
(1) 切槽匯流排貫通式剛柔過渡段安裝
安裝時應按設計的要求設定剛柔過渡段的起始點。過渡段匯流排安裝應從剛柔過渡端起始點開始。柔性懸掛一支接觸線被嵌入切槽匯流排后, 立即緊固切槽式匯流排的配套螺栓并達到設計規定的力矩值,接著安裝錨固線夾。切槽匯流排應嚴格按設計位置安裝,并保持其處于平衡狀態,其前端4 m 之內,不得安裝柔性懸掛的吊弦。此跨柔性懸掛吊弦應進行合理布置,確保剛柔過渡實現平滑過渡。切槽匯流排在剛柔過渡起始點處不應形成下壓或上抬力,不能形成硬點。雙接觸線中的另一條接觸線,等高進入剛柔過渡段一定距離(符合設計要求) 后逐漸抬高,并成為非工作支進行下錨。
(2) 關節式剛柔過渡段的安裝
關節式剛柔過渡是采用終端匯流排與柔性懸掛并列運行,實現剛性和柔性過渡。其過渡的方式見圖3 。剛柔過渡部分的間距不宜大于200 mm , 且應靠近受電弓中心,兩邊均勻布置。過渡端剛性懸掛起始定位點A 處接觸線的高度,應比同處柔性懸掛的接觸線抬高20～30 mm , 然后剛性懸掛定位按接觸線高度變化不大于0. 2 % 的設計原則,逐漸平緩恢復到正常高度。柔性懸掛從剛性懸掛起始定位點A 處開始,逐漸平緩抬升,經剛柔兩線等高并行后,柔性平緩抬高脫離運行,到下錨端非支E 處抬高50～100 mm 即可。

圖3 　關節式剛柔過渡示意圖
2. 5 　接觸導線架設安裝
剛性懸掛接觸線架設相對于柔性懸掛接觸線架設來說,不但要把接觸線放出,而且還要利用架鑲小車將接觸線鑲入匯流排的溝槽內,因此對接觸線架設過程的控制要求比較嚴格。剛性懸掛接觸線架設前,應先將匯流排中心錨結安裝錨固好,并用錨固線夾卡住匯流排,以使匯流排在放線過程中不滑動。具體施工過程如下:
① 在放線開始側的終端匯流排前2～3 m 處的隧道拱頂上,安裝一個臨時錨固底座固定接觸線。
② 作業人員在架鑲小車前用油漆刷或其他方法,將接觸線兩邊溝槽內均勻涂入導電油脂。接觸線在嵌入匯流排前都應涂導電油脂。
③ 在剛性懸掛接觸線架設的始端,安裝并調整好架鑲小車。架鑲接觸線的小車,是專門為這種可以像拉鏈一樣拉開和關閉的Π型截面匯流排配套設計的(見圖4) 。在架設接觸線的同時,可在另一輛有作業平臺的車上將架鑲小車用拉線固定于作業平臺前端的牽引支架上,從始端把接觸線導入匯流排,同時把接觸線鑲拉入匯流排溝槽內。接觸線用專用小車拉鑲入匯流排中后,應立即對匯流排接頭部位進行緊固。接觸網架線車、架鑲車的組合方式見圖5 。


圖4 　架鑲小車

圖5 　接觸網架線車、架鑲車架線示意圖
④ 架線車組架鑲接觸線時,一般行駛速度不大于5 km/h , 架設接觸線時的初始張力一般以1. 0～
1. 5 kN 為宜。架鑲小車前設一人負責扶正導線, 使接觸線燕尾端位于匯流排開口正下方,并平行于匯流排以確保架設作業順利進行。同時在架鑲小車后面,應設專人仔細檢查接觸線嵌入狀況。如發現接觸線嵌入不到位,及時通知施工負責人停車, 將架鑲小車后退出此段線(這里需要注意的是張力放線車絕對不許后退),重新用架鑲小車將接觸線鑲入匯流排。
⑤ 當接觸線架設至錨段的末端時,在架鑲小車到達彎曲端前,架線車組停車,人工拉動架鑲小車, 把接觸線導入彎曲端。全部導入后,按設計要求預留接觸線余量后,用鋼鋸鋸斷接觸線并用扭矩扳手緊固彎曲頭處螺栓至規定力矩,最后向上彎曲導線。
⑥ 返回始端,按設計要求預留接觸線余量后, 用鋼鋸鋸斷接觸線并用扭矩扳手緊固彎曲頭處螺栓至規定力矩,最后向上彎曲導線。在終端匯流排前臨時錨固底座處,拆除該處臨時錨固裝置。
2. 6 　調整
由于剛性懸掛的接觸線和匯流排都沒有彈性, 因此對接觸線的高度、拉出值要求就非常嚴格。在進行剛性懸掛調整時,應使用與電動客車完全一致的受電弓進行調整。
(1) 剛性懸掛調整的技術要求
① 接觸線高度應符合設計要求,允許施工誤差為±5 mm , 設計高度變化時,其坡度變化應不大于
0. 2 % 。
② 接觸線拉出值應符合設計拉出值,允許施工誤差為±10 mm 。
③ 導線工作面調整:垂直懸吊定位通過調節懸吊槽鋼平行于軌面,使導線工作面平行于兩軌面連線(導線與匯流排垂直中心線調至與兩軌面連線垂直),避免接觸線發生偏磨現象。
(2) 錨段關節調整
絕緣錨段關節兩定位點間距應符合設計要求, 以受電弓中心線為中心向兩邊對稱分布。如果設計標準為800 mm , 兩匯流排疊合等高過渡部分以不超過1 400 mm 為宜,而且不能有硬點。可以先將兩定位點接觸線高度調至設計高度,然后進行微調,使疊合地渡部分兩匯流排在受電弓同時接觸的任一點上導線高度相等,使受電弓能夠平滑地從一個剛性懸掛段過渡到另一個剛性懸掛段,并使兩接觸導線工作面與兩軌面連線平行。絕緣關節處兩匯流排間距應符合設計標準,并應保證兩匯流排的絕緣距離。非絕緣關節兩匯流排間距越小,受電弓過渡狀態越好。
(3) 道岔和交叉渡線處過渡調整
在道岔處,正線上兩匯流排同時接觸點一般應位于受電弓中心兩邊分布。始觸點處兩接觸導線應完全等高,受電弓過渡平穩,始觸點后至岔尖方向,渡線導線漸漸抬高至高于正線5～10 mm 。保證列車在正線運行時,不會碰觸渡線的導線。始觸點至渡線端,渡線導線從與正線導線等高,逐漸抬高至微高于正線導高。
3 　施工中應注意的問題
(1) 短路試驗。做實驗時配置臨時短路用匯流排接地線夾,匯流排接地線夾與匯流排接觸面均勻涂抹導電油脂,線夾與匯流排的接觸面積不小于短路試驗規定值,并且接觸穩固、導通良好。近跨中,應盡量靠近懸掛點。
(2) 匯流排安裝和接觸導線架設。匯流排安裝增大接頭處磨耗。和接觸導線架設是剛性懸掛安裝的兩個關鍵性工序,它的安裝質量對整個剛性接觸網來說是至關重因為導線接頭處不但處理困難,而且要經過一個磨要的,是影響列車運行狀態的關鍵環節。
(3) 匯流排的對接頭和預制的短匯流排不宜靠合期,磨耗情況會偏大。
(4) 一個剛性錨段的接觸導線,中間不得接頭。

參　考　文　獻
1 　李金華. 架空剛性懸掛的技術分析. 城市軌道交通研究,2000 , (1) :33～37
2 　韓蘭貴,周振平. 張力等效負載法在接觸網雙線索架設中的應用. 城市軌道交通研究,2002 , (3) :74～77