轨道交通线路小半径曲线对接触网的影响

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摘　要　城市轨道交通线路中的小半径曲线会加大车辆段接触网、正线接触轨施工的难度，并直接影响弓网关系。以广州地铁５号线为例，分析了小半径曲线对车辆段接触网和正线接触轨的影响，并针对存在的为题提出了相应的改善措施。

关键词　城市轨道交通；小半径曲线；接触网；弓网关系 　       在城市轨道交通建设中，由于受到多方面因素的制约，尤其是正线线网站点分布、车辆段占地使用面积等因素，使得轨道线路曲线半径逐步减小。现阶段，广州地铁４、５号线车辆段库外轨道线路最小曲线半径为６５ｍ。随着轨道线路曲线半径的逐步减小，对接触网系统也产生了一些影响。   １　曲线半径对车辆段接触网的影响 １．１　小半径曲线对支柱侧面限界的影响       根据广州地铁５号线接触网施工设计文件，在直线段，支柱的侧面限界一般为２　３００ｍｍ，具体根据限界要求进行计算而定；在曲线段，根据限界要求进行计算而定。而在实际施工过程中，由于是小半径曲线，受线路条件所困，为增大支柱侧面限界，需要采用Φ２５０ｍｍ支柱作为门形架中间支柱。通过实际测量发现，该区域支柱侧面限界最小为２　１２５ｍｍ，经过仔细校核，能够满足限界要求。 １．２　小半径曲线支柱对接触网悬挂的影响       列车在电力牵引时，其强大的动力所需要的电流必须通过动车顶部的受电弓从接触网上受流，而受流的方式又是采取动车组的受电弓与接触网的接触线在滑动接触中实现电流传递的，这样导致接触网的安装质量直接影响弓网关系。       以广州地铁５号线鱼珠车辆段为例，按照设计要求，鱼珠车辆段接触线悬挂点处距轨面高度一般为４　８００ｍｍ，检查库、静调库内为５　０４０ｍｍ，误差均为＋３０ｍｍ，接触线坡度变化应符合设计规范。受电弓工作宽度为８００ｍｍ，最小落弓高度为３　５７５ｍｍ，受电弓工作高度范围为１７５～１　６００ｍｍ。       根据５号线接触网设计标准，鱼珠车辆段内接触网锚段长度一般不大于１　５００ｍ，当一个锚段内有较长的小半径曲线时，锚段长度可适当缩小；并且当锚段长度小于７５０ｍ时，一端设无补偿下锚，另一端设补偿下锚。在现阶段，由于受到地形限制，车辆段小半径曲线锚段长度较小，一般介于９０～４００ｍ之间，且各锚段跨距相对固定，即该锚段内接触悬挂定位点相对较少。而接触网在检查库内导高为５　０４０ｍｍ，在检查库外一般为４　８００ｍｍ，检查库内、外导高相差２４０ｍｍ。这样就造成该锚段定位点处导高调整范围相对有限，接触网部分悬挂点导高超过设计标准值。       根据５号线接触网最初的施工设计图纸，在门形架软横跨简单悬挂安装中，定位索采用１９股标称截面５０ｍｍ２的青铜绞线，定位索起始安装张力为２ｋＮ，定位器安装应该处于受拉状态。在小半径曲线位置，接触悬挂定位点处ＣＬ３型定位器是通过定位索线夹安装在定位索上的。而实际测量发现，在小半径曲线处，如果采用此种接触悬挂方式，接触网导高普遍超出设计要求范围（见图１）。   由于曲线半径太小，原来的接触网悬挂方案虽然可以保证将接触线高度调整至机车受电弓工作范围，但却超过了接触线设计高度。这可能会导致接触网和受电弓接触压力不够，受电弓与接触网接触不良，在瞬间可能会发生弓网分离（“离线”状态）。在离线过程中产生的电弧和火花既会直接烧伤或熔化受电弓的滑板和接触线的表面，又会造成瞬时过电压。其后果是使机车或列车的工作电流时断时续、时大时小，使得整个列车的运行过程出现异常。为改善弓网关系，优化弓网受流性能，以广州地铁５号线为例，针对曲线半径为６５ｍ的该部分区段进行了接触网安装方式的变更，调整接触网悬挂方案以降低接触线高度。       经过设计院、施工单位和厂家的共同探讨，最后决定将鱼珠车辆段小曲线半径股道接触网接触悬挂定位形式改为调节立柱和软定位器的方式（见图２）。根据现场实际情况，共修改门型架节点１０９处。具体安装方案是把接触悬挂点处定位索吊线（３５ｍｍ２青铜绞线）改为Ｔ型调节立柱，软定位器通过Ｇ４８型定位环安装固定在调节立柱上。这样，软定位器固定在调节立柱的位置可以调整至低于固定在定位索上位置，相应定位点导高也可以调整至设计标准范围内，合理地解决了小曲线半径处接触网导高普遍超出设计标准的问题。   ２　小半径曲线对正线接触轨的影响       根据接触轨设计标准，当轨道线路曲线半径小于３００ｍ时，锚段之间不设膨胀接头，以断轨来代替。而在断轨处接触轨端部均要设置端部弯头。这样势必增加了端部弯头的数量，影响到靴轨关系，可能对集电靴和端部弯头都造成损害。 以广州地铁５号线为例，按照５号线供电接触轨验收标准，要求膨胀锚栓钻孔方向与走行轨的轨顶面连线垂直。在直线段和大曲线区段，道床平面和走行轨的轨顶面基本平行，在膨胀锚栓钻孔过程中，基本就按照垂直于道床平面进行打孔（图３）。具体步骤为：先用冲击钻头钻孔，再用后切底锚栓专用钻头扩孔，施工允许偏差为±５ｍｍ。如果在钻孔过程中碰到道床内钢筋，则需要打水钻，把钢筋打通。在实际施工过程中，钻孔碰到钢筋的可能性非常大，大部分接触轨定位都需要打水钻，耗费时间比较长，施工难度较大。 而在小半径曲线处，接触轨的施工安装难度会进一步加大。以广州地铁５号线为例，由于线路情况的制约，正线线路最小曲线半径仅为２００ｍ（动物园—杨箕上行），造成钢轨外轨超高较多，钢轨轨顶平面与道床平面存在倾斜角度。为保证集电靴和接触轨的正常接触，要求支架底座平面应与走行轨轨平面平行。如果施工人员在钻孔过程中，还是以垂直于道床平面打孔，在接触轨底座安装过程中，势必造成与道床平面形成夹角（见图４），影响接触轨及绝缘支架的受力情况，危及接触轨设备的正常运行。因此，在小半径曲线处应该严格控制膨胀锚栓钻孔方向，保证其与走行轨的轨顶面连线垂直。这样在道床上钻孔的工艺要求就比较高，施工难度会进一步加大 综上所述，轨道线路中的小半径曲线会加大车辆段接触网、正线接触轨施工的难度，并直接影响弓网关系。随着小半径曲线在城市轨道交通线路中的广泛应用，相关部门需要高度关注，深入研究，不断改进弓网关系的设计和施工工艺