全补偿简单直链型悬挂接触网整体吊弦的精确安装研究

邓长安

(广东珠三角城际轨道交通有限公司，广州 510308)

1 概述

电气化铁路接触网直接与电力机车受电弓相接触，良好的“弓网”关系将提高受电弓的取流质量，是机车高速运行的重要保障。随着我国接触网设备制造技术水平的不断提高，早期的环节吊弦由于易损害、导流性能不好等原因，正逐渐被采用压接工艺制作，具有接续可靠，机械强度高，耐腐蚀性强，有良好的导电性能等优点的整体吊弦所取代。作为接触网的一个重要组成部分，整体吊弦准确安装到位，不但能提高接触网整体性能和质量，改善“弓网”关系，而且还能减少重复调整工作量，提高工作效率，缩短施工占用线路的时间，增加铁路运输能力。现以全补偿简单直链型悬挂接触网为例，结合现场实际情况，分析了如何消除和减小整体吊弦测量、计算、制作、安装环节中的误差，以提高最终的整体安装精度，确保整体吊弦能一次性、精确的安装到位。

2 计算数据测量

整体吊弦的计算数据包括现场测量数据和依据设计文件、相关技术资料而收集确定的数据。计算数据采集是否准确直接影响到整体吊弦计算精度，因此对采集的每一项数据都要保证误差最小，精度最高。

2.1 测量要求

整体吊弦的计算数据采集前，铁路线路不再进行起道和拨道，达到稳定条件，接触网安装的设备已调整到位，支柱不再下沉和倾斜，腕臂支持装置垂直线路中心。

对于测量数据，应采用经检验合格的，测量精度高的专业仪器测量。如悬挂点处的轨距和曲线超高，应采用工务专用道尺测量;承力索距轨面的高度及到两钢轨内缘的距离应采用多功能激光接触网检测仪测量;跨距应采用全站仪测量;吊弦安装位置距起始悬挂点的距离及吊弦间距测量应采用吊弦间距测量仪或钢尺测量［1］;承力索及接触线的张力应测量实际张力，采用下锚张力测量仪测量或采用电子称分别测量坠陀、坠陀杆、补偿绳等补偿器件的重量后累加计算得到;集中荷载大小应采用电子称测量计算得到。

对于需收集确定的数据，应根据设计文件、材料设备等的技术资料确定。如线路平面曲线半径、竖曲线半径的大小及方向应根据线路设计资料得到;承力索、接触导线、整体吊弦的单位长度自重，接触线的线密度等应根据生产厂家提供的线材技术参数确定或按照实际质量进行推算得到。

凡是距离大小方面的测量数据，应精确到mm;凡是质量大小方面的测量数据，应精确到g。

2.2 原始数据测量

如图1所示，依次测量每个锚段内各支柱悬挂点处承力索距离2条钢轨内沿的距离LA和LB，轨距L轨和曲线超高hw，并依次记录下测量数据。

图1 接触网整体吊弦计算数据测量示意

2.3 原始数据处理

根据测量数据，按照下述公式，依次计算接触网每个悬挂点的Hc、ac和h，并记录备用。

(1)利用海伦公式，计算承力索对轨面的垂直距离Hc

式中 LA、LB——悬挂点处承力索中心分别距2根钢轨内缘的距离，mm;

L轨——悬挂点处的轨距，mm。

式中 ac——承力索对线路中心的偏移距离，mm;

Hc——承力索对轨面的垂直距离，mm。

(3)计算悬挂点处接触网的结构高度h。

式中 h——悬挂点的结构高度，mm;

H——接触网的设计导高，mm。

3 整体吊弦长度计算

在现场施工时，由于接触网并不是理想状态下的等高悬挂状态，实际上整体吊弦的长度除了受到各个悬挂点不等高的影响外，还与跨距大小、吊弦的安装位置、集中荷载大小与位置、线路曲线以及锚段关节设置等多种因素有关。在计算整体吊弦长度时，应考虑上述各个因素的影响，对等高悬挂状态下的整体吊弦计算公式加以修正，减小误差，使整体吊弦的长度计算得更精确，更加符合接触网的实际安装情况，确保接触导线与轨面的距离始终保持相等。

3.1 等高悬挂整体吊弦长度计算公式

当接触网位于无竖曲线设置的直线区段上，且相邻悬挂点等高时，整体吊弦长度为Dx

(2)计算承力索对线路中心的偏移距离ac。

式中 Dx——等高悬挂时吊弦长度计算值，mm;

h1——悬挂点1处结构高度，mm。

g——单位悬挂自重，kN/m;

g=gc+gj+gd。

其中，gc为承力索单位自重，kN/m;gj为接触导线单位自重，kN/m;gd为吊弦分摊到单位水平距离上的自重，kN/m;

X——计算点距悬挂点的距离，m;

L——跨距，m;

Tc——平均温度时承力索的张力大小，kN。等高悬挂整体吊弦的计算［2］如图2所示。

图2 等高悬挂整体吊弦长度计算示意

3.2 整体吊弦长度计算修正公式(图3)

(1)如图3所示，当相邻悬挂点不等高悬挂时，整体吊弦长度应增加一个h＆值［3］。

图3 不等高悬挂及有集中荷载整体吊弦长度计算示意

式中 h2——悬挂点2处结构高度，mm。

(2)如图3所示，当有集中荷载时，整体吊弦长度应减去一个 hv值［4］。

此处所指的集中荷载，是指接触悬挂中的绝缘分段、线岔、电连接等集中负荷。

当e≤X≤Y时，

式中 V——集中荷载，集中荷重应包括两端的连接件，kN;

Y——集中荷载作用点距吊弦计算原点的距离，m。

(3)当线路有平面曲线时，因为外轨超高而引起的整体吊弦长度应增加一个hr值［5］。

当 Y＜X≤L-e时，

式中 Tj——平均温度时接触线的张力，kN;

hw——曲线处的外轨超高，mm;

R——线路平面曲线半径，m。

(4)当线路有竖曲线时，整体吊弦长度应增加一个hr0值。

式中 R0——线路竖曲线半径，“︶”为正(即圆心在上)，“︵”为负(即圆心在下)，m;

e——第一根吊弦距悬挂点的距离，m。

(5)如图4所示，绝缘关节、非绝缘锚段关节转换跨整体吊弦长度的修正计算［4］。

图4 绝缘、非绝缘锚段关节转换跨整体吊弦的计算示意

式中 fi——第i根吊弦处接触线抬升值，mm;

F——控制点i处接触线抬高值，mm;Lj——控制点J距悬挂点2的距离，m;Gj——接触线的线密度，N/m。

3.3 整体吊弦长度计算公式

综上所述，当考虑各种影响因素时，全补偿简单直链型悬挂整体吊弦的长度计算公式如下

式中 Cx——所求整体吊弦长度，mm。

利用式(11)进行接触网整体吊弦的长度Cx的计算时，应根据现场的具体情况选用 hv、h＆、hr、hr0、fi等修正公式，如当接触网位于直线竖曲线区段、不等高悬挂、有集中荷载、无圆曲线、无绝缘和非绝缘锚段关节时，其整体吊弦的计算公式为

4 整体吊弦预配

(1)整体吊弦下料、测量、制作应由专业预配小组负责，使用专用压接钳、力矩扳手等工具，采用成熟的工艺方法，在工厂内的预配平台上制作。

(2)整体吊弦制作前应对吊弦线进行张力预拉。

(3)整体吊弦预制时，其长度要精确到mm，误差不得超过±1.5 mm［6］。

(4)整体吊弦制作完成后，应按站场/区间、锚段号、支柱跨号及吊弦顺序等做好标识［7］，沿计算方向依次对应安装。

5 整体吊弦安装

(1)对于新建接触网，在整体吊弦安装前，应对承力索和接触导线进行超拉，以克服新线蠕变而引起吊弦偏离正常位置。

(2)整体吊弦安装位置应从悬挂点沿导线向跨中测量得到，其偏差应在跨中调整，各吊弦安装位置偏差不得超过±50 mm［1］。

(3)整体吊弦安装应在平均气温下进行，顺线路方向应垂直安装［8］，承力索吊弦线夹与接触线吊弦线夹在垂直方向的相对允许偏差±20 mm。

(4)整体吊弦应采用接触网作业车或梯车进行安装，安装时采用力矩扳手安装，安装过程中不得踩踏接触网线［1］，也不得给导线施加外力。

(5)全补偿简单直链型悬挂接触网的承力索和接触线布置在同一垂直面，否则应按照整体吊弦半斜链型、斜链型悬挂处理，对长度再进行修正计算。

6 结论

对于全补偿简单直链型悬挂接触网，影响整体吊弦安装精度的因素很多，只有结合现场实际情况，对这些因素进行全面、细致、深入地分析，并逐一加以克服，或尽量减小每个施工环节中产生的误差，提高每个安装环节的准确性，才能提高最终的整体安装精度，确保整体吊弦一次性的、准确安装到位，使之符合设计和验收标准的相关规定。在焦柳洛张段电气化改造工程、改建铁路沪汉蓉通道增建第二线武襄段工程的建设中，按照上述方法计算和制作的整体吊弦，均能一次性安装到位，经检查合格率在98%以上。

提高整体吊弦的安装精度，具有重大的意义。对于施工单位来讲，整体吊弦一次性的、准确安装到位，既减少了由于测量、计算等不准确而造成的吊弦材料浪费，又避免对接触悬挂反复进行调整，提高了工作效率，因此能大大节约施工成本;对于铁路运营单位，由于缩短了施工占用线路的时间，可以开行更多的列车，因此能提高铁路的运输能力，取得更大的经济效益;此外，整体吊弦的一次性的精确安装到位，还能提高接触网的整体运行性能，保证“弓网”之间的良好关系，减少运行事故，提高列车运行速度。

［1］铁道部经济规划研究院.TB10208—2008 客货共线铁路电力牵引供电工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2008.

［2］于万聚.高速电气化铁路接触网［M］.成都:西南交通大学出版社，2003:20-22.

［3］徐金平.接触网施工计算软件编制及应用［D］.成都:西南交通大学电气工程学院，2007:13.

［4］铁道第四勘察设计院.改建铁路沪汉蓉通道武汉至老河口增建二线工程施工图［Z］.武汉:铁道第四勘察设计院，2006.

［5］刘正大.简单链型悬挂接触网整体吊弦计算［J］.铁道建设，2004(3):54-55.

［6］卫明博.高速电气化铁路接触网施工技术研究-整体吊弦技术［J］.科技资讯，2009(36):22.

［7］周巍.高速铁路接触网整体吊弦施工技术探讨［J］.电气化铁道，2006(5):37.

［8］中华人民共和国铁道部.TB10421—2003 铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准［S］.北京:中国铁道出版社，2004.