浅谈解决兰新客专接触线高度不平顺的方法

摘要：为了解决兰新客专接触网首件示范施工中接触线高度不平顺的问题，从施工方法和设计结构两方面进行了简单的分析，并提出了解决方案。通过付诸实施，保证了兰新客专电力机车高速稳定运营的要求。同时，为兰新客专的运营维护提供了借鉴，为今后类似的设计提出了建议。

关键词：解决；接触线；高度；不平顺；方法

0 引言

兰新客专采用无砟轨道，最高时速为275km/h，接触网采用简单链形悬挂，装配结构采用整体式腕臂结构和弹性定位器。相对于普速铁路，兰新客专接触网按照高速铁路标准进行验收，误差允许范围小、安装工艺要求高。如何使接触线高度的平顺性达到理想状态，是保证兰新客专电力机车高速稳定运营的关键。

1 首件评估试验锚段施工中发现的问题

按照铁路总公司关于“四电工程”进行首件评估的要求，选取了柳沟南至石板墩南区间第70锚段和72锚段进行试验性施工。轨道精调完成后，吊弦的计算采用额定张力，按设计要求不考虑预留驰度。在对第72锚段吊弦布置后，通过激光测距仪测量各定位点及吊弦点的静态数据抽查情况，见表1。

通过表2可以发现，虽然各主控项目都没有超标，但是接触线高度的平顺性较差，而且跨中接触线高度有明显的负驰度。受电弓的上举力和高速运行时的加速度对正驰度有一定的补偿，而在负弛度时反而会加大负驰度。接触线的负驰度对电力机车高速运行时的受流及接触网的使用寿命都是非常有害的。

2 接触线高度不平顺的原因分析

根据多年的施工经验，现场施工工艺的控制和吊弦测量计算对接触线高度的影响较大。因此，按照验收标准中的相关规定，重点对以下两方面进行了检查。

2.1 从施工工艺方面的检查

（1）逐一检查定位器的开口，要求500±20mm；

（2）逐一检查腕臂随温度的偏移值、吊弦的安装编号、吊弦的安装位置误差、吊弦安装的垂直度偏差、吊弦的加工制作尺寸误差；

（3）检查单个坠砣重量和整串坠砣重量与理论重量的差值。

经检查，第（1）项、第（2）项均符合设计和验收标准的要求。第（3）项超出了验收标准规定的“坠砣单块质量允许偏差±3%，整串质量允许偏差±1%”的要求，整串坠砣质量偏差达到了5%。经检查坠砣的到料情况，原因是该批单块铁坠砣的重量全部都偏重。

2.2 从吊弦测量计算方面的检查

（1）对激光测距仪、钢卷尺等测量工具进行比对性校核；

（2）逐一对跨距进行测量复核、对承力索高度进行复测；

（3）对吊弦计算参数进行检查。

经检查，第（1）项、第（2）项均符合要求，第（3）项线索的张力采用的是额定张力，对吊弦计算结果产生影响。

（4）为了验证张力对吊弦计算结果和安装结果的影响程度，便于数据对比，仍使用原来的坠砣串。分三种情况进行了计算和现场验证，验证结果如下。

①承力索采用額定张力，接触线采用实际张力。结果与表1基本一致。

②承力索采用实际张力，接触线采用额定张力。

③承力索采用实际张力，接触线采用实际张力。结果与第②种情况一样。

将表1、表2、表3的数据对比可以发现：接触线的张力对计算结果没有影响，承力索的张力对吊弦的计算结果影响很大。

利用接触网计算软件进行数据模拟分析的结果与实际安装结果一致：当承力索额定张力为21KN时，采用实际张力比额定张力大5%时，吊弦1、吊弦2、吊弦3的计算长度分别长6.8mm、14.7mm、18.6mm；采用实际张力比额定张力大1%时，吊弦1、吊弦2、吊弦3的计算长度分别长1.5mm、3mm、3.9mm。

2.3 采取的措施及实施后的效果

（1）采取的措施。对承力索的坠砣串进行配重，满足验收标准±1%的要求。吊弦计算时承力索的张力采用实际张力，接触线的张力采用额定张力。

（2）实施效果。承力索采用实际张力计算吊弦安装后的抽查结果见表4。

从表4可以发现，定位点处接触线普遍比相邻吊弦点高5mm至7mm，1406#、1418#超过了验收标准规定的“定位点两侧第一吊弦处接触线高度应等高，相对该定位点的接触线高度允许偏差±10mm”要求。对试装的2个锚段进行逐点测量检查，情况基本一致。经过与京沪、哈大等高速铁路的测量数据进行对比，所有的测量结果中虽然没有出现验收标准规定的“不得出现‘V字形”的规定，但是全部都呈倒“V”字形。属于不正常的现象。

3 定位点处接触线高度偏高的原因分析

3.1 弹性定位器的相关理论参数

根据厂家提供的弹性定位器的使用说明书，要求定位器静态时的开口为450mm，定位器安装后的开口为500mm，定位器安装后开口误差±20mm。

3.2 定位器的受力状态分析

以直线区段为例，对弹性定位器的受力进行力学分析计算，以定位器为受力单元， 以其受力平衡为前提， 详细分析其各个力的作用， 确定力的大小和方向。

（1）接触网的设计参数。接触线的高度为5300mm；正定位拉出值为a=250mm；相邻两根支柱的拉出值分别为反定位a1=-250mm、a2=-250mm；跨距L1=50m、L2=50m；定位管坡度为0；接触线线密度Q=1.35kg/m；弹性定位器重量Gd=3.25kg；定位器长度 L=1200mm；定位器受力后的角度为12°；接触线的额定张力为T0=25KN；定位器至第一根吊弦距离 Ld=5m；定位器的最大限位抬升d=200mm；弹性定位器向上抬升力1.15Kg。

（2）直线区段定位器水平分力T1计算。

3.3 产生问题的原因分析

（1）接触线额定张力为25KN，呈“之”字形布置，由于接触线张力的影响，在定位器处产生向上的垂直分力。通过上面的计算可以看出，定位器角度α设计为12°，造成定位点处垂直分力过大，在曲线区段的作用更明显。

（2）根据定位器的使用说明书，要求定位器静态时的开口为450mm，在定位器安装后开口为500mm。定位器安装后对接触线产生向上的反作用力。

3.4解决问题的方法及采取的对策

（1）解决问题的方法。如果不改变设计参数、不改变定位器的结构，根据定位器的受力特性，可以从三方面消除定位器结构产生的影响。①通过减小拉出值来减小定位器处的水平分力T1；②定位器的开口取值按设计要求的下限，以减小定位器角度α；③增大第一吊弦距定位点的距离，以增加定位点处向下的垂直分力G。通过现场实际验证，三种方法同时使用的效果比较明显。

（2）采取的具体对策。①腕臂计算和悬挂调整时拉出值按220mm、承力索高度误差按-20mm、定位管高度误差按-20mm；②已经安装腕臂的部分，在调整完成后对每个吊弦点和定位点处的导高进行测量，利用EXCEL表格做成简易的分析图，对存在问题的支柱装配进行调整；③对问题突出的部分定位点，将第1吊弦的位置移到距定位点6m；④对进场的定位器逐一进行检查，保证定位器静态时的开口不小于450mm；⑤架线后，腕臂及定位器偏移调整、吊弦安装之前，必须先检查补偿是否达标，整改达标后方可进行施工。

3.5采取对策后的效果分析

（1）静态测量的数据分析

动态验收前，用激光测距仪逐点进行静态测量，典型结果见表5。从表中的数据可以看出，采取上述措施后，定位点仍然比相邻第1吊弦点高，无法完全消除影响，但基本上控制在5mm以内。相邻吊弦高差、相邻定位点高差、定位点与第一吊弦的高差都在验收标准允许范围内，而且基本上达到了理想状态。

（2）动态试验结果

根据兰新客专乌鲁木齐至石板墩南段、石板墩南至兰州段的动态试验报告及弓网受流特性日报，采取上述措施后的甘青公司玉门指挥部管段内弓网受流质量明显比其它区段好，确保了联调联试的顺利进行，得到了建设单位和用户的一致好评。

4 结束语

不论是高速铁路还是普速铁路，不论是新建还是改建接触网，为了保证接触线高度的平顺性和良好的弓网关系，必须严格执行施工工艺，特别是必须对承力索坠砣串进行称重，采用实际参数进行吊弦計算。在动态验收前，对吊弦安装后的效果必须采用激光测距仪逐点测量，最后采用无接触式检测方法进行复测，提前消除可疑高差。在兰新客专运营维护和更新改造时也要严格执行上述要求。设计院要考虑对于定位器的结构及拉出值的大小对定位点处接触线高度的影响，在接触网平面布置和支柱装配选型时应分析定位器的受力情况，进行综合考虑。

参考文献：

[1] 以力学分析计算方法确定接触网定位器状态方式的探讨.许建国，纪小军.铁道技术监督，2003年第4期.

[2] 接触线驰度及表面不平顺对接触受流的影响分析.张卫华，梅桂明，陈良麒.铁道学报，2000年第12期.

[3] 兰乌二线（甘青）施网系列图纸.中铁第一勘察设计院集团有限公司.2013.

[4] 甘青线接触网零部件安装使用说明书.汉和飞轮（北京）电气化器材有限公司.2013.

[5] 高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准.TB10758-2010.

作者简介：孔化蓉，中铁武汉电气化局集团西安分公司，工程师，陕西 西安 710021