刚性悬挂接触网施工方法探讨
摘 要 介绍了刚性悬挂接触网的基本结构和在施工中的工程测量、汇流排安装、接触线镶入的基本方法和要求,以及工程中的注意事项。
关键词 接触网悬挂,刚性悬挂,施工方法
刚性接触网是一种工程造价低、安全可靠、无或少维修的供电方式,在国外地铁领域中的应用已较为成熟。其中,日本214 km 、韩国148 km 、德国15 km 、瑞士18 km 的地铁线中采用了这种形式。而这种技术在我国城市轨道交通领域中的应用才刚刚起步,目前只是在广州地铁1 号线坑口—花地湾间有一段全长108 m 试验段,广州地铁2 号线也在试运营中。目前准备采用这种方式的有上海的M8 线、南京地铁、沈阳地铁等线路。刚性悬挂接触网以其明显的优势在城市地铁建设中越来越凸现出广阔的应用前景。
1 刚性悬挂接触网的结构和特点
刚性悬挂接触网主要有铝合金汇流排、接触线、绝缘元件和悬挂装置组成,如图1 。其中铝合金汇流排既作为固定接触线的嵌体,同时又作为导电截面的一部分。这种悬挂方式根据线路通过能力及电流量的大小,又有单接触线式和双接触线式两种。根据铝合金汇流排截面的不同又分为T 型与Π型两种。Π型结构的刚性悬挂特点是:其一, 便于安装和架设,在架设接触线时,使用专用滑动式镶线车,利用Π型结构的弹性力可使接触线嵌入虎口槽内;其二,结构稳定,接触线是靠两侧夹持力固定的,因此运行稳定性好。在欧洲刚性接触网中多用Π型铝合金汇流排的形式。我国目前采用的就是这种形式。单根接触线汇流排目前有两种类型: 一种为高80 mm 的PAC80 型, 另一种为高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面积为2 213 mm2 , 每节长12 m。目前在广州采用的是PAC110 型。
图1 刚性悬挂结构示意图
刚性接触网具有结构紧凑、无断线隐患、可靠少、费用较低等特点,但是它的施工难度比柔性接性高、导线磨耗均匀、安装精度要求高、维护工作量触网大。刚性接触网的允许速度一般为80～120 km/ h 。
2 施工过程
由于刚性悬挂接触网系统的安装精度比柔性悬挂接触网系统的安装精度高,调节范围小,因此在进行刚性悬挂接触线的安装时,从施工测量开始到刚性悬挂接触线调整到位,要严格控制每一道工序的施工质量,实现一次安装到位。
2. 1 施工测量
(1) 起测点的确定
在进行刚性接触悬挂施工测量前,应先确定起测点,然后再进行纵向、横向测量。测量起点的选择原则是:测量工作可从已铺设标准轨道的任一车站或区间内开始,测量长度应为一个以上的刚性悬挂段;也可从刚性悬挂段锚段关节的第一个定位点开始;有绝缘锚段关节区段应从绝缘关节处开始起测。按设计图纸里程布置,以沿线准确的里程标记为准进行放线测量。
(2) 纵向测量
实施纵向测量前,应复核各车站和区间的长度及不同隧道接口、隧道曲线段、道岔处等地点的实际里程是否与设计图纸相符。测量时应采用钢卷尺进行测量,曲线段应沿外轨测量。每个定位点的跨距应按设计跨距测量定位。如有定位点位于隧道伸缩缝、隧道连接缝、盾构区间管片接缝,或明显渗水、漏水等位置时,应顺线路位移,但最大位移量不超过±500 mm(设计有规定时除外),且保证不超过设计最大跨距允许值和相邻两跨距的跨距比不大于1∶
1. 25 的设计标准。
(3) 横向测量
由于刚性悬挂的安装精度要求高,因此测量时应使用先进的测量工具,如激光定位测量仪等,以确保定测精度。横向测量要首先确认受电弓中心的位置,然后再确定悬挂点的位置。悬挂的各种底座的位置和使用的零件有关。需要注意的是,一般直线上各定位底座中心线垂直于轨道线路中心线上;曲线上垂直于此点在线路中心线的切线上。
(4) 打孔及螺栓安装
在打孔作业中,为了保证位置的准确性,一般要使用特制模具,套模钻孔,孔的深度和直径要符合设计要求。固定的胀锚螺栓、树脂灌注螺栓要严格按照设计要求和产品说明书的规定执行,而且要按设计规定时间和检测标准进行拉力测试。
2. 2 支持结构的安装
(1) 悬挂定位装置安装
悬挂及定位装置安装前应对每个悬挂及定位装置的类型进行复核,然后将悬挂及定位装置按设计要求进行安装。并根据悬挂点接触线的设计高度,计算出悬吊槽钢底部高度,并将悬吊槽钢调整到与轨面连线平行。
(2) 汇流排安装
汇流排安装前,应复核整个刚性锚段的长度, 根据温度变化量预留两端伸缩量,计算出汇流排总长度,并合理布置短汇流排的安装位置。根据计算出的汇流排总长度,计算所需汇流排根数和需预制的短汇流排长度, 并对汇流排按安装顺序进行编号。短汇流排安装位置应尽量靠近悬挂定位点,避免放于跨中位置,全锚段汇流排按安装顺序依次编号,安装时按编号安装。
刚性悬挂汇流排安装长度按下式计算:
汇流排总长度= L + L 1 ×2 +Δl + L 2 其中: L 为刚性锚段各跨距总和; L 1 为弯曲端长度, 一般设计给出;Δl 为全段温度变化预留量, 一般设计给出计算公式; L 2 为汇流排定位线夹宽加因汇流排弛度及正弦走向引起的长度变化量, 约100 ～ 150 mm 。
根据计算出的汇流排总长度,计算所需汇流排根数N 和要预制的短汇流排长度。需要注意的是,预制的汇流排长度不能小于设计规定值。短汇流排安装位置应靠近悬挂定位点,使定位点位于短汇流排中部状态最好。汇流排对接接头尽可能靠近悬挂定位点,避免处于或靠近跨中,对接接头也应避开处于悬挂定位线夹位置。短汇流排切割面应与汇流排中心线呈直角,且整个Π形截面要平整。即短汇流排长度=(总长度-两终端汇流排长度-N × 汇流排长度) 。
(3) 汇流排的安装
汇流排可以从锚段关节第一定位处开始向另一端安装,一般应从直线端向曲线端安装。有分段绝缘器的刚性区段,宜从分段绝缘器处向两端安装汇流排。安装时首先要在安装起点的第一个定位点处安装终端汇流排。第一个定位悬挂线夹安装在标记处,线夹固定住汇流排。同时在此悬挂线夹两端和第二个定位点处两端安装临时锚固线夹,卡紧汇流排,防止汇流排在安装过程中顺线路滑动。终端汇流排安装好后,按汇流排编号顺序依次对接安装。汇流排安装完毕后,进行中心锚结安装,最后拆除第一、二定位点处的临时锚固线夹。汇流排对接时,对接汇流排应在同一条直线上,并按照设计要求进行紧固。
2. 3 中心锚结安装
刚性悬挂中心锚结有调整螺栓、锚结绳、连接件组成(见图2) 。当汇流排安装完毕,中心锚结所在跨距两端悬挂点上汇流排拉出值导高已调整到设计位置后,即可进行中心锚结的安装。一般直线上,中心锚结底座中心线位于汇流排中心线正上方;曲线上,中心锚结底座中心线位于中心锚结锚固点处汇流排中心线的延长线的正上方。中锚两端底座距中心锚固点的距离应相等,其安装误差为±50 mm 。中心锚结安装调整到位后,两端锚结绳的张力应一致,且不能使锚固点出现负弛度。
图2 中心锚结示意图
2. 4 刚柔过渡段的安装
刚性悬挂接触网与柔性接触网之间的刚柔过渡区段,根据设计要求的不同,一般采用切槽汇流排贯通式或关节式的刚柔过渡方法。刚柔过渡区段应设在直线平坡区段,不宜设在曲线区段和坡度区段。刚柔过渡段接触线高度应等高,不宜在刚柔过渡段中进行导高坡度变化的布置。关节式的刚柔过渡方法对消除硬点较好。
(1) 切槽汇流排贯通式刚柔过渡段安装
安装时应按设计的要求设定刚柔过渡段的起始点。过渡段汇流排安装应从刚柔过渡端起始点开始。柔性悬挂一支接触线被嵌入切槽汇流排后, 立即紧固切槽式汇流排的配套螺栓并达到设计规定的力矩值,接着安装锚固线夹。切槽汇流排应严格按设计位置安装,并保持其处于平衡状态,其前端4 m 之内,不得安装柔性悬挂的吊弦。此跨柔性悬挂吊弦应进行合理布置,确保刚柔过渡实现平滑过渡。切槽汇流排在刚柔过渡起始点处不应形成下压或上抬力,不能形成硬点。双接触线中的另一条接触线,等高进入刚柔过渡段一定距离(符合设计要求) 后逐渐抬高,并成为非工作支进行下锚。
(2) 关节式刚柔过渡段的安装
关节式刚柔过渡是采用终端汇流排与柔性悬挂并列运行,实现刚性和柔性过渡。其过渡的方式见图3 。刚柔过渡部分的间距不宜大于200 mm , 且应靠近受电弓中心,两边均匀布置。过渡端刚性悬挂起始定位点A 处接触线的高度,应比同处柔性悬挂的接触线抬高20～30 mm , 然后刚性悬挂定位按接触线高度变化不大于0. 2 % 的设计原则,逐渐平缓恢复到正常高度。柔性悬挂从刚性悬挂起始定位点A 处开始,逐渐平缓抬升,经刚柔两线等高并行后,柔性平缓抬高脱离运行,到下锚端非支E 处抬高50～100 mm 即可。
图3 关节式刚柔过渡示意图
2. 5 接触导线架设安装
刚性悬挂接触线架设相对于柔性悬挂接触线架设来说,不但要把接触线放出,而且还要利用架镶小车将接触线镶入汇流排的沟槽内,因此对接触线架设过程的控制要求比较严格。刚性悬挂接触线架设前,应先将汇流排中心锚结安装锚固好,并用锚固线夹卡住汇流排,以使汇流排在放线过程中不滑动。具体施工过程如下:
① 在放线开始侧的终端汇流排前2～3 m 处的隧道拱顶上,安装一个临时锚固底座固定接触线。
② 作业人员在架镶小车前用油漆刷或其他方法,将接触线两边沟槽内均匀涂入导电油脂。接触线在嵌入汇流排前都应涂导电油脂。
③ 在刚性悬挂接触线架设的始端,安装并调整好架镶小车。架镶接触线的小车,是专门为这种可以像拉链一样拉开和关闭的Π型截面汇流排配套设计的(见图4) 。在架设接触线的同时,可在另一辆有作业平台的车上将架镶小车用拉线固定于作业平台前端的牵引支架上,从始端把接触线导入汇流排,同时把接触线镶拉入汇流排沟槽内。接触线用专用小车拉镶入汇流排中后,应立即对汇流排接头部位进行紧固。接触网架线车、架镶车的组合方式见图5 。
图4 架镶小车
图5 接触网架线车、架镶车架线示意图
④ 架线车组架镶接触线时,一般行驶速度不大于5 km/h , 架设接触线时的初始张力一般以1. 0～
1. 5 kN 为宜。架镶小车前设一人负责扶正导线, 使接触线燕尾端位于汇流排开口正下方,并平行于汇流排以确保架设作业顺利进行。同时在架镶小车后面,应设专人仔细检查接触线嵌入状况。如发现接触线嵌入不到位,及时通知施工负责人停车, 将架镶小车后退出此段线(这里需要注意的是张力放线车绝对不许后退),重新用架镶小车将接触线镶入汇流排。
⑤ 当接触线架设至锚段的末端时,在架镶小车到达弯曲端前,架线车组停车,人工拉动架镶小车, 把接触线导入弯曲端。全部导入后,按设计要求预留接触线余量后,用钢锯锯断接触线并用扭矩扳手紧固弯曲头处螺栓至规定力矩,最后向上弯曲导线。
⑥ 返回始端,按设计要求预留接触线余量后, 用钢锯锯断接触线并用扭矩扳手紧固弯曲头处螺栓至规定力矩,最后向上弯曲导线。在终端汇流排前临时锚固底座处,拆除该处临时锚固装置。
2. 6 调整
由于刚性悬挂的接触线和汇流排都没有弹性, 因此对接触线的高度、拉出值要求就非常严格。在进行刚性悬挂调整时,应使用与电动客车完全一致的受电弓进行调整。
(1) 刚性悬挂调整的技术要求
① 接触线高度应符合设计要求,允许施工误差为±5 mm , 设计高度变化时,其坡度变化应不大于
0. 2 % 。
② 接触线拉出值应符合设计拉出值,允许施工误差为±10 mm 。
③ 导线工作面调整:垂直悬吊定位通过调节悬吊槽钢平行于轨面,使导线工作面平行于两轨面连线(导线与汇流排垂直中心线调至与两轨面连线垂直),避免接触线发生偏磨现象。
(2) 锚段关节调整
绝缘锚段关节两定位点间距应符合设计要求, 以受电弓中心线为中心向两边对称分布。如果设计标准为800 mm , 两汇流排叠合等高过渡部分以不超过1 400 mm 为宜,而且不能有硬点。可以先将两定位点接触线高度调至设计高度,然后进行微调,使叠合地渡部分两汇流排在受电弓同时接触的任一点上导线高度相等,使受电弓能够平滑地从一个刚性悬挂段过渡到另一个刚性悬挂段,并使两接触导线工作面与两轨面连线平行。绝缘关节处两汇流排间距应符合设计标准,并应保证两汇流排的绝缘距离。非绝缘关节两汇流排间距越小,受电弓过渡状态越好。
(3) 道岔和交叉渡线处过渡调整
在道岔处,正线上两汇流排同时接触点一般应位于受电弓中心两边分布。始触点处两接触导线应完全等高,受电弓过渡平稳,始触点后至岔尖方向,渡线导线渐渐抬高至高于正线5～10 mm 。保证列车在正线运行时,不会碰触渡线的导线。始触点至渡线端,渡线导线从与正线导线等高,逐渐抬高至微高于正线导高。
3 施工中应注意的问题
(1) 短路试验。做实验时配置临时短路用汇流排接地线夹,汇流排接地线夹与汇流排接触面均匀涂抹导电油脂,线夹与汇流排的接触面积不小于短路试验规定值,并且接触稳固、导通良好。近跨中,应尽量靠近悬挂点。
(2) 汇流排安装和接触导线架设。汇流排安装增大接头处磨耗。和接触导线架设是刚性悬挂安装的两个关键性工序,它的安装质量对整个刚性接触网来说是至关重因为导线接头处不但处理困难,而且要经过一个磨要的,是影响列车运行状态的关键环节。
(3) 汇流排的对接头和预制的短汇流排不宜靠合期,磨耗情况会偏大。
(4) 一个刚性锚段的接触导线,中间不得接头。
参 考 文 献
1 李金华. 架空刚性悬挂的技术分析. 城市轨道交通研究,2000 , (1) :33～37
2 韩兰贵,周振平. 张力等效负载法在接触网双线索架设中的应用. 城市轨道交通研究,2002 , (3) :74～77
