高速铁路接触网交叉式线岔的设计与施工
作者简介:朱飞雄,中铁电气化局集团有限公司施工处,高级工程师,北京100036,电话:45946(北京)。
高速铁路接触网交叉式线岔的设计与施工
朱飞雄
摘要:结合哈大线介绍了德国交叉式高速线岔设计和施工的主要原则、原理及德国高速列车受电弓以线路最高速度从正线通过交叉式线岔时既不会出现接触力峰值和电弧,也不会加重接触线磨耗的情况。
关键词:高速铁路;接触网;线岔;设计;施工
Abstract :In combination with the Harbin -Dalian electrified railways ,introduces the main principles for the design and construction of cross type cross over in OCS used in G erman high speed railways ;and when high speed train running through the cross type cross over at rated maximum speed ,no peak value of contact force and flash will be occurred ,and no m ore severe wear will be im posed.
K eyw ords :high speed railway ;OCS ;cross over ;design ;construction
中图分类号:U2251
4+6 文献标识码:B 文章编号:10072936X (2002)0120012203
1 引言
与道岔处的轮轨关系一样,道岔区上方的接触网设计与施工对于高速电气化铁路的安全和高速运行起着十分重要的作用。目前,在高速电气化铁路接触网中,法国、日本和我国的广深线采用无交叉式“线岔”技术,而德国、西班牙等国仍沿用传统的交叉式线岔。这两种线岔殊途同归,都经受住了多年的高速运行考验,下文介绍一下交叉式高速线岔的设计与施工。
2 交叉式高速线岔的设计与施工
要保证受电弓以最高允许速度安全地从正线通
过交叉式线岔时既不出现接触力峰值和电弧又不加重接触线的磨耗,就必须系统地考虑岔群区接触网的平面布置、受电弓的特性及其几何尺寸。211 无线夹区德国专家通过对高速运行受电弓的左右摆动量和动态抬升量的研究及多年的经验认为,在距受电弓中心600～1050mm 和一定抬升量范围内要有一个宽度为450mm 的无线夹区(见图1),即为防止打
弓在该区内不得安装任何线夹(瑞士、挪威和俄国等国也有无线夹区的概念)。就这个意义来说,在道岔区域,从列车受电弓中心线到相邻股道的接触线1105m 处为“始触点”。
图1 受电弓的几何尺寸和无线夹区示意图
212 线岔区的平面布置
道岔处接触网平面布置的主要原则如下:(1)从“始触点”处开始,直到2支接触线交叉点,即使在最大风偏时,也必须确保2支接触线位于受电弓的同一侧,即2支接触线均应位于两股道中线之间且间距尽可能小,以免钻弓。
(2)必须考虑受电弓的几何尺寸。
(3)精心设计两支接触线的高度,并采用正线与侧线交叉吊挂形式(见图2)。交叉吊弦把2支相互交叉的接触悬挂有机地联系起来,当列车受电弓驶近交叉吊弦时,2支接触悬挂可以同时被抬升。
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图2 交叉吊弦示意图
交叉吊弦在承力索端采用滑动吊弦线夹,以确保温度变化时交叉吊弦顺线路方向不会发生偏斜。交叉吊弦安装时必须保证在极限工作温度(即接触线允许的最低和最高工作温度)条件下,2根交叉吊弦不互相碰触,且接触线吊弦线夹均在受电弓的工作范围内。因此,2支互相交叉的接触悬挂的额定张力应相同且线索的伸缩方向应一致。平面布置时,正线间的渡线按照正线悬挂类型单独设置为一个锚段,不兼顾其它站线。
(4)德国铁路与我国不同,其道岔柱定位不分标准定位和非标准定位。定测时,以道岔柱到道岔起
点(轨缝处)的距离为准,跨距仅作为参考。哈大线
一般采用12#单开道岔和对称道岔,道岔柱一般设
在两线间距200～400mm范围内,2支接触线在间
距500～600mm处交叉。道岔柱位于两线间距
400mm处时,12#道岔定位与道岔起点(轨缝处)的
距离:
50kg轨时为18158m,60kg轨时为18194mm,
提速道岔时为18.77m。道岔柱位于两线间距
300mm处时,12#道岔定位与道岔起点(轨缝处)的
距离为17m。
(5)交叉点与道岔柱的距离x要尽可能远。相
应地对道岔型式也就提出了要求,见表1。
表1 道岔定位参数关系表
标准接触网接触线类型接触线的额定张力/kN交叉点与道岔柱的距离x/m道岔型式Re200Ri100(100mm2硬拉铜)101615801/1815 Re250RiS120(120mm2银铜合金)151815341/1815 Re330RiM120(120mm2镁铜合金)272418661/2615
图3 德国Re200下锚支和工作支接触线的
高度走向(单位mm)
(6)下锚支接触线的高度走向(如图3、4所示)
与五跨锚段关节处的下锚支接触线的高度走向类
似,呈抛物线形。图3和图4的这种下锚支接触线
的高度走向可以使列车从支柱1高速驶向道岔柱2
时,受电弓只接触正线接触线,而不接触下锚支接触
线,从而尽可能地避免在道岔柱处出现接触力峰值
(硬点)和加重接触线的磨耗。然而,通过电脑软件
计算出的道岔区的吊弦长度仅供参考,现场施工时,
在道岔区必须安装临时吊弦,并要确保在交叉点处
下锚支接触线不与正线接触线或线岔限制管相碰
触,所以道岔区下锚支接触线高度实际为直线上升
形式,而不是抛物线形式。
图4 德国Re250下锚支和工作支接触线的
高度走向(单位mm)
对于哈大线的Re200C接触网,(下转第15页)
高速铁路接触网交叉式线岔的设计与施工 朱飞雄 2002年第1期
际抗拉伸力主要取决于咬合多少股铝丝及总综合拉断力值,最大不超过1516kN,无法满足上述2种规范施工方法技术要求。
3 铝包钢芯铝绞线紧线施工工艺
在内昆线的接触网施工中,为避免承力索紧线时发生铝丝断股,采用了一种新的“传统夹具、慢速、小张力”紧线施工法。介绍如下。
311 承力索架设紧线施工
(1)起锚紧线:在承力索起锚端,按设计标准安装终端锚固线夹,以保证钢芯受力,起锚补偿装置按设计标准临时固定到位。
(2)落锚紧线:采用传统夹具夹紧、小张力紧线。最大张力控制在1516f kN内。f为传统夹具、慢速、小张力制法条件下的一个常数系数,其大小与紧线施工冲击张力增量系数f1(f1≤018)正相关;与接触咬合转换系数f2(015≤f2≤018)正相关;与铝丝、钢丝间摩擦转换系数f3(1 (3)下锚补偿装置安装:采用“欠张预留施工法”。即坠砣数量由1516f kN与补偿变比换算求取;b值预留出承力索的塑性伸长和欠张力作用的弹性伸长。所谓欠张力就是设计额定张力与1516f 的差值张力。 312 分段绝缘安装紧线施工 (1)大的程序是在承力索安装稳定满足技术要求后,开始进行分段绝缘安装。 (2)主要步骤:将分段位置测量准确,并作好断线标记;将承力索减载,张力减至1516f kN内。如把坠砣卸剩至6块;在夹具夹紧处承力索上缠绕铝包带;用ND24型正装耐张线夹夹紧承力索;挂上钢丝绳;用双钩或链条葫芦、钢丝绳联通两耐张线夹;逐渐给钢丝绳加张,紧至坠砣升高、两耐张线夹间承力索松弛合适时止;密切注视各部受力情况,确信受力良好可靠,方进行断线,安装分段绝缘;分段绝缘安装完成后,按以上逆次序恢复接触网状态。 (3)耐张线夹夹紧处出现凹凸坑状,以Φ116mm 镀锌铁线绑扎。 4 开发新型夹具的技术构思 (1)为适应大面积、规模施工和安全、快速抢修的技术需要,应开发出新型夹具。新型夹具结构的主要原理:①应具有楔式或曲臂式夹具的结构特性; ②应大大提高接触转换系数f2值;③应大大提高摩擦转换系数f3值;④应采用f1值最大的施工工艺。 (2)开发技术着眼点:①采用“小衡张力架线工法”施工,避免施工产生不正常冲击;②加大夹具内弧面的夹紧接触面积,达到其内弧面与12股外围铝丝全部接触;③极大地加大夹具的夹紧力,至f3>215。 收稿日期:2001209202 (上接第13页) 由于一般采用12#道岔以及道岔区的跨距较小,x应大于215m。下锚支接触线比工作支接触线在交叉点处高出约20mm,下锚支接触线在道岔(定位)柱处高出工作支接触线的数值y 取决于x值,y的取值一般是20mm 113 受力状况 道岔腕臂柱处的2支接触悬挂分别悬挂定位在2套腕臂支持装置上,其目的之一是避免2支接触悬挂共1套腕臂时,使该腕臂受力过大,产生变形。所以,在极限温度情况下设计时,必须检算道岔柱处的2套腕臂是否互相接触,2根铝制轻型定位器的受力F是否在80～2500N的范围内。 道岔柱处的2根铝制轻型定位器在承受各自接触线侧向力的同时,还承受定位器自身的自重和一部分接触线的重量,因此,要调整定位器的坡度来保证定位器的轴线方向与这些力的合力方向重合,再通过弹性吊索的配合,使道岔定位点处在高速运行时不会成为硬点。 3 结束语 实践证明,如果按照上述原则进行精心设计和施工,德国高速列车不仅可以高速地从正线通过交叉式线岔,而且接触线的使用寿命能够达到250万以上弓架次,我国的常速和中速接触网设计和施工,将可以从上述高速铁路接触网交叉式线岔的设计思想和施工方法中借鉴许多有益的东西。 收稿日期:2001211213 铝包钢芯铝绞线紧线施工技术 吴国胜,张汉湘,陕振岗 2002年第1期