不停运条件下接触网柔改刚设计方案研究

吕广宇

摘 要：本文介绍了接触网柔改刚工程的主要设计原则，提出刚性接触网预架设平面布置方案、刚柔过渡方案及U型绝缘横撑悬挂方案等创新改造方案。

关键词：接触网柔改刚 U型绝缘横撑 刚性接触网预架设

中图分类号：U218 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我国90年代开始建设的地铁线路已运行10多年，接近大修年限。这几条线路是各城市主要的公共交通线路之一，如果停运大修将在社会上造成较大影响。因此，大修只能在晚上收车至第二天早上出车之间的时间进行，并且不能影响地铁线路的正常运营。采用柔性网改造为柔性网是可以完成的，但在地下隧道区段由于空间较小、柔性接触网的导线存在张力并且每日施工时间短，因此改造难度较大。将柔性接触网改造为刚性接触网，因刚性接触网无张力、可分段施工并且对隧道净空比柔性悬挂的要求低，是一种可行的接触网改造方案。

1 主要设计原则

为保证接触网的柔改刚改造不影响地铁线路的正常运营，在改造设计时需遵循以下设计原则：

（1）改造方案的实施不得影响线路的日常运营。

（2）改造方案应保持与既有系统的兼容，并尽量利用既有设备设施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接触网具备安全、可靠的性能，满足列车最高行驶速度的要求。

2 改造方案设计

遵循以上设计原则，在接触网柔性改刚性的改造时，需保证不影响既有线路的正常运营。因此，刚性悬挂的安装及投入运行应考虑机车动态包络线、隧道净空及既有柔性接触网占用隧道空间的影响。在设计中针对以上影响因素，采用一些创新设计方案，保证改造工程的顺利实施，降低工程风险。接触网柔改刚创新方案主要为以下几种：

（1）采用刚性接触网预安装平面布置设计方案。

为保证机车正常运行，要求刚性悬挂接触网在安装时相关设备不能侵入机车限界，影响机车的正常运行。因此在施工中汇流排需抬高架设，待接触线安装完成后才可降低至工作高度，与既有接触网实现过渡，而刚性悬挂预安装时的平面布置将是影响过渡的关键因素。在刚性悬挂预安装平面布置设计时，将汇流排布置在即有柔性接触线相对于受电弓中心线的对侧，使汇流排与即有接触网承力索及接触线在垂直方向不存在交叉，为降低汇流排准备条件。在既有接触网导线呈之字形布置到线路中心线另一侧时，可调整刚性悬挂的锚段长度，将锚段关结设置在改变点附近，组成锚段关结的两锚段汇流排分别在既有柔性悬挂接触线两侧，这样就可以将汇流排换到线路中心线另一侧布置。

（2）采用临时刚柔过渡方案。

由于每天的施工时间只有3个小时，不可能将一个柔性接触网锚段全部改造完成，柔性接触网不可能在当天拆除，每一段刚性悬挂投入使用，必须与既有柔性悬挂之间形成“刚柔过渡”，以保证机车正常运行。

刚柔过渡形式一般分为切槽贯通式与关节式两种，其中切槽贯通式需将柔性悬挂的接触线嵌入切槽式汇流排后在隧道内进行下锚，施工复杂并且施工时间较长，既有柔性悬挂接触线本身带有张力也增加了施工难度，在一个工作时间内无法完成。关节式刚柔过渡只需调整好刚性悬挂与柔性悬挂的相对位置，形成关节即可投入运行，施工难度及施工时间都满足改造工程的需要，因此，临时刚柔过渡采用关结式刚柔过渡方案，可以有效的实现在既有柔性锚段内的临时刚柔过渡。

（3）隧道内采用U型绝缘横撑接触网悬挂方式。

因不可停运，既有接触网柔性悬挂不可提前拆除，使接触网刚性悬挂的安装不仅需要考虑隧道本身净空的限制，而且需要考虑既有接触网柔性悬挂所侵占的空间。如果刚性悬挂采用垂直悬吊方式，刚性悬挂的悬吊槽钢与即有接触网承力索或供电馈线距离过近，不满足绝缘要求。如果采用绝缘横撑悬挂形式，可以满足绝缘要求，但悬挂绝缘横撑的螺栓过长，侵入了机车受电弓的限界，影响机车的正常运营。因此，创新设计刚性接触网悬挂方案，采用U型绝缘横撑悬挂方式，该方案可有效解决上述问题，满足改造工程需要。

（4）新型零部件研发。

根据U型绝缘横撑悬挂方式的要求，关键零部件U型绝缘横撑应该满足安装空间要求小；零件采用两侧绝缘，中部为带电体；可以上下调节汇流排高度；安装螺栓短；能够承受刚性接触网与既有接触网导线同时悬挂等要求。针对以上要求进行创新设计，并利用ansys有限元分析软件对新设计出的悬挂装置进行验算，最终确定合理设计方案。

（5）施工组织方案。

根据改造工程的特点，在施工时需按照分步施工的原则进行，将打孔、锚栓安装、底座安装分步进行完毕后，进行汇流排预架设即将汇流排在相对既有接触线抬高约100 mm处安装。待接触线安装到位后降低汇流排至工作高度使刚性悬挂投入运行，同时抬升既有接触网的高度使既有柔性接触网退出运行。在线路封闭时间内无法将刚性接触网全部锚段下降至工作位置，则采用刚柔过渡方式临时过渡。刚性悬挂全部投入运行后，拆除既有柔性接触网。

3 工程应用实例

广州地铁一号线接触网柔性改刚性工程是我国第一个进行接触网柔性改为刚性的改造工程，并且是世界上第一个在不停运的前提下进行接触网柔性改为刚性的改造项目。广州广州地铁一号线改造首期TL44锚段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45锚段改造工程于2011年改造完成，一号线绝缘锚段应急改造工程于2012年改造完成，在改造期间及运行至今未发生一次弓网事故，验证了改造设计方案的可行性及安全性，为国内今后地铁进行不停运条件下的接触网柔改刚工程提供了宝贵经验。

4 结语

目前，国内多个城市的地铁线路已运行多年，随着地铁运营时间的延长，对接触网系统的大修已为期不远。不停运条件下的接触网改造是我们即将面临的问题，通过本文希望能起到抛砖引玉的作为，与国内同行一起，为即将面临的大量国内各地地铁线路接触网改造工程能够更安全更可靠的实施共同努力。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.GB 50157-2003地铁设计规范[M].北京：中国计划出版社，2003.

[2] 电化工程局电气化设计处.电气化铁道设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1983.endprint

摘 要：本文介绍了接触网柔改刚工程的主要设计原则，提出刚性接触网预架设平面布置方案、刚柔过渡方案及U型绝缘横撑悬挂方案等创新改造方案。

关键词：接触网柔改刚 U型绝缘横撑 刚性接触网预架设

中图分类号：U218 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我国90年代开始建设的地铁线路已运行10多年，接近大修年限。这几条线路是各城市主要的公共交通线路之一，如果停运大修将在社会上造成较大影响。因此，大修只能在晚上收车至第二天早上出车之间的时间进行，并且不能影响地铁线路的正常运营。采用柔性网改造为柔性网是可以完成的，但在地下隧道区段由于空间较小、柔性接触网的导线存在张力并且每日施工时间短，因此改造难度较大。将柔性接触网改造为刚性接触网，因刚性接触网无张力、可分段施工并且对隧道净空比柔性悬挂的要求低，是一种可行的接触网改造方案。

1 主要设计原则

为保证接触网的柔改刚改造不影响地铁线路的正常运营，在改造设计时需遵循以下设计原则：

（1）改造方案的实施不得影响线路的日常运营。

（2）改造方案应保持与既有系统的兼容，并尽量利用既有设备设施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接触网具备安全、可靠的性能，满足列车最高行驶速度的要求。

2 改造方案设计

遵循以上设计原则，在接触网柔性改刚性的改造时，需保证不影响既有线路的正常运营。因此，刚性悬挂的安装及投入运行应考虑机车动态包络线、隧道净空及既有柔性接触网占用隧道空间的影响。在设计中针对以上影响因素，采用一些创新设计方案，保证改造工程的顺利实施，降低工程风险。接触网柔改刚创新方案主要为以下几种：

（1）采用刚性接触网预安装平面布置设计方案。

为保证机车正常运行，要求刚性悬挂接触网在安装时相关设备不能侵入机车限界，影响机车的正常运行。因此在施工中汇流排需抬高架设，待接触线安装完成后才可降低至工作高度，与既有接触网实现过渡，而刚性悬挂预安装时的平面布置将是影响过渡的关键因素。在刚性悬挂预安装平面布置设计时，将汇流排布置在即有柔性接触线相对于受电弓中心线的对侧，使汇流排与即有接触网承力索及接触线在垂直方向不存在交叉，为降低汇流排准备条件。在既有接触网导线呈之字形布置到线路中心线另一侧时，可调整刚性悬挂的锚段长度，将锚段关结设置在改变点附近，组成锚段关结的两锚段汇流排分别在既有柔性悬挂接触线两侧，这样就可以将汇流排换到线路中心线另一侧布置。

（2）采用临时刚柔过渡方案。

由于每天的施工时间只有3个小时，不可能将一个柔性接触网锚段全部改造完成，柔性接触网不可能在当天拆除，每一段刚性悬挂投入使用，必须与既有柔性悬挂之间形成“刚柔过渡”，以保证机车正常运行。

刚柔过渡形式一般分为切槽贯通式与关节式两种，其中切槽贯通式需将柔性悬挂的接触线嵌入切槽式汇流排后在隧道内进行下锚，施工复杂并且施工时间较长，既有柔性悬挂接触线本身带有张力也增加了施工难度，在一个工作时间内无法完成。关节式刚柔过渡只需调整好刚性悬挂与柔性悬挂的相对位置，形成关节即可投入运行，施工难度及施工时间都满足改造工程的需要，因此，临时刚柔过渡采用关结式刚柔过渡方案，可以有效的实现在既有柔性锚段内的临时刚柔过渡。

（3）隧道内采用U型绝缘横撑接触网悬挂方式。

因不可停运，既有接触网柔性悬挂不可提前拆除，使接触网刚性悬挂的安装不仅需要考虑隧道本身净空的限制，而且需要考虑既有接触网柔性悬挂所侵占的空间。如果刚性悬挂采用垂直悬吊方式，刚性悬挂的悬吊槽钢与即有接触网承力索或供电馈线距离过近，不满足绝缘要求。如果采用绝缘横撑悬挂形式，可以满足绝缘要求，但悬挂绝缘横撑的螺栓过长，侵入了机车受电弓的限界，影响机车的正常运营。因此，创新设计刚性接触网悬挂方案，采用U型绝缘横撑悬挂方式，该方案可有效解决上述问题，满足改造工程需要。

（4）新型零部件研发。

根据U型绝缘横撑悬挂方式的要求，关键零部件U型绝缘横撑应该满足安装空间要求小；零件采用两侧绝缘，中部为带电体；可以上下调节汇流排高度；安装螺栓短；能够承受刚性接触网与既有接触网导线同时悬挂等要求。针对以上要求进行创新设计，并利用ansys有限元分析软件对新设计出的悬挂装置进行验算，最终确定合理设计方案。

（5）施工组织方案。

根据改造工程的特点，在施工时需按照分步施工的原则进行，将打孔、锚栓安装、底座安装分步进行完毕后，进行汇流排预架设即将汇流排在相对既有接触线抬高约100 mm处安装。待接触线安装到位后降低汇流排至工作高度使刚性悬挂投入运行，同时抬升既有接触网的高度使既有柔性接触网退出运行。在线路封闭时间内无法将刚性接触网全部锚段下降至工作位置，则采用刚柔过渡方式临时过渡。刚性悬挂全部投入运行后，拆除既有柔性接触网。

3 工程应用实例

广州地铁一号线接触网柔性改刚性工程是我国第一个进行接触网柔性改为刚性的改造工程，并且是世界上第一个在不停运的前提下进行接触网柔性改为刚性的改造项目。广州广州地铁一号线改造首期TL44锚段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45锚段改造工程于2011年改造完成，一号线绝缘锚段应急改造工程于2012年改造完成，在改造期间及运行至今未发生一次弓网事故，验证了改造设计方案的可行性及安全性，为国内今后地铁进行不停运条件下的接触网柔改刚工程提供了宝贵经验。

4 结语

目前，国内多个城市的地铁线路已运行多年，随着地铁运营时间的延长，对接触网系统的大修已为期不远。不停运条件下的接触网改造是我们即将面临的问题，通过本文希望能起到抛砖引玉的作为，与国内同行一起，为即将面临的大量国内各地地铁线路接触网改造工程能够更安全更可靠的实施共同努力。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.GB 50157-2003地铁设计规范[M].北京：中国计划出版社，2003.

[2] 电化工程局电气化设计处.电气化铁道设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1983.endprint

摘 要：本文介绍了接触网柔改刚工程的主要设计原则，提出刚性接触网预架设平面布置方案、刚柔过渡方案及U型绝缘横撑悬挂方案等创新改造方案。

关键词：接触网柔改刚 U型绝缘横撑 刚性接触网预架设

中图分类号：U218 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0029-01

目前，我国90年代开始建设的地铁线路已运行10多年，接近大修年限。这几条线路是各城市主要的公共交通线路之一，如果停运大修将在社会上造成较大影响。因此，大修只能在晚上收车至第二天早上出车之间的时间进行，并且不能影响地铁线路的正常运营。采用柔性网改造为柔性网是可以完成的，但在地下隧道区段由于空间较小、柔性接触网的导线存在张力并且每日施工时间短，因此改造难度较大。将柔性接触网改造为刚性接触网，因刚性接触网无张力、可分段施工并且对隧道净空比柔性悬挂的要求低，是一种可行的接触网改造方案。

1 主要设计原则

为保证接触网的柔改刚改造不影响地铁线路的正常运营，在改造设计时需遵循以下设计原则：

（1）改造方案的实施不得影响线路的日常运营。

（2）改造方案应保持与既有系统的兼容，并尽量利用既有设备设施。

（3）改造方案不得引起土建工程的改造。

（4）改造后接触网具备安全、可靠的性能，满足列车最高行驶速度的要求。

2 改造方案设计

遵循以上设计原则，在接触网柔性改刚性的改造时，需保证不影响既有线路的正常运营。因此，刚性悬挂的安装及投入运行应考虑机车动态包络线、隧道净空及既有柔性接触网占用隧道空间的影响。在设计中针对以上影响因素，采用一些创新设计方案，保证改造工程的顺利实施，降低工程风险。接触网柔改刚创新方案主要为以下几种：

（1）采用刚性接触网预安装平面布置设计方案。

为保证机车正常运行，要求刚性悬挂接触网在安装时相关设备不能侵入机车限界，影响机车的正常运行。因此在施工中汇流排需抬高架设，待接触线安装完成后才可降低至工作高度，与既有接触网实现过渡，而刚性悬挂预安装时的平面布置将是影响过渡的关键因素。在刚性悬挂预安装平面布置设计时，将汇流排布置在即有柔性接触线相对于受电弓中心线的对侧，使汇流排与即有接触网承力索及接触线在垂直方向不存在交叉，为降低汇流排准备条件。在既有接触网导线呈之字形布置到线路中心线另一侧时，可调整刚性悬挂的锚段长度，将锚段关结设置在改变点附近，组成锚段关结的两锚段汇流排分别在既有柔性悬挂接触线两侧，这样就可以将汇流排换到线路中心线另一侧布置。

（2）采用临时刚柔过渡方案。

由于每天的施工时间只有3个小时，不可能将一个柔性接触网锚段全部改造完成，柔性接触网不可能在当天拆除，每一段刚性悬挂投入使用，必须与既有柔性悬挂之间形成“刚柔过渡”，以保证机车正常运行。

刚柔过渡形式一般分为切槽贯通式与关节式两种，其中切槽贯通式需将柔性悬挂的接触线嵌入切槽式汇流排后在隧道内进行下锚，施工复杂并且施工时间较长，既有柔性悬挂接触线本身带有张力也增加了施工难度，在一个工作时间内无法完成。关节式刚柔过渡只需调整好刚性悬挂与柔性悬挂的相对位置，形成关节即可投入运行，施工难度及施工时间都满足改造工程的需要，因此，临时刚柔过渡采用关结式刚柔过渡方案，可以有效的实现在既有柔性锚段内的临时刚柔过渡。

（3）隧道内采用U型绝缘横撑接触网悬挂方式。

因不可停运，既有接触网柔性悬挂不可提前拆除，使接触网刚性悬挂的安装不仅需要考虑隧道本身净空的限制，而且需要考虑既有接触网柔性悬挂所侵占的空间。如果刚性悬挂采用垂直悬吊方式，刚性悬挂的悬吊槽钢与即有接触网承力索或供电馈线距离过近，不满足绝缘要求。如果采用绝缘横撑悬挂形式，可以满足绝缘要求，但悬挂绝缘横撑的螺栓过长，侵入了机车受电弓的限界，影响机车的正常运营。因此，创新设计刚性接触网悬挂方案，采用U型绝缘横撑悬挂方式，该方案可有效解决上述问题，满足改造工程需要。

（4）新型零部件研发。

根据U型绝缘横撑悬挂方式的要求，关键零部件U型绝缘横撑应该满足安装空间要求小；零件采用两侧绝缘，中部为带电体；可以上下调节汇流排高度；安装螺栓短；能够承受刚性接触网与既有接触网导线同时悬挂等要求。针对以上要求进行创新设计，并利用ansys有限元分析软件对新设计出的悬挂装置进行验算，最终确定合理设计方案。

（5）施工组织方案。

根据改造工程的特点，在施工时需按照分步施工的原则进行，将打孔、锚栓安装、底座安装分步进行完毕后，进行汇流排预架设即将汇流排在相对既有接触线抬高约100 mm处安装。待接触线安装到位后降低汇流排至工作高度使刚性悬挂投入运行，同时抬升既有接触网的高度使既有柔性接触网退出运行。在线路封闭时间内无法将刚性接触网全部锚段下降至工作位置，则采用刚柔过渡方式临时过渡。刚性悬挂全部投入运行后，拆除既有柔性接触网。

3 工程应用实例

广州地铁一号线接触网柔性改刚性工程是我国第一个进行接触网柔性改为刚性的改造工程，并且是世界上第一个在不停运的前提下进行接触网柔性改为刚性的改造项目。广州广州地铁一号线改造首期TL44锚段改造工程于2008年改造完成，TL37、TL40、TL45锚段改造工程于2011年改造完成，一号线绝缘锚段应急改造工程于2012年改造完成，在改造期间及运行至今未发生一次弓网事故，验证了改造设计方案的可行性及安全性，为国内今后地铁进行不停运条件下的接触网柔改刚工程提供了宝贵经验。

4 结语

目前，国内多个城市的地铁线路已运行多年，随着地铁运营时间的延长，对接触网系统的大修已为期不远。不停运条件下的接触网改造是我们即将面临的问题，通过本文希望能起到抛砖引玉的作为，与国内同行一起，为即将面临的大量国内各地地铁线路接触网改造工程能够更安全更可靠的实施共同努力。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.GB 50157-2003地铁设计规范[M].北京：中国计划出版社，2003.

[2] 电化工程局电气化设计处.电气化铁道设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1983.endprint