既有线电气化铁路接触网改造分析

2021-04-12

智能城市 2021年1期

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 接触网的组成以及分类

1.1 接触网的组成

接触网是沿着铁路线路在空中架设的为机车提供电力的输电线路，主要由支柱和基础、定位装置、支持装置、接触装置等部分组成。其中，支柱和基础的主要作用是用于承受定位装置、支持装置、接触装置负荷，将接触悬挂固定于规定高度和位置上。我国接触网主要采用的是钢筋混凝土支柱与钢柱。基础是钢柱，钢柱固定于下部由混凝土材料构成的基础之上，由于基础需要承受支柱所传递的负荷，为确保其稳定性，钢筋混凝土支柱通常与基础制为整体，基础端深埋于地下。

定位装置由定位器和定位管构成，其主要作用是对接触线位置加以固定，确保接触线在受电弓滑板运行的范围内，确保接触线和受电弓相接，将接触线水平负荷传输给支柱。

支持装置的主要作用是支持接触装置，将负荷传输给支柱或者其他建筑物，按照接触网的区间、站场以及建筑物不同，支持装置存在一定的差异。支持装置主要由水平拉杆、腕臂、棒式、悬挂式等绝缘子和其他特殊设备组成。

接触装置主要由绝缘子、连接零件、承力索、吊弦、接触线构成，通过支持装置将接触悬挂架设于支柱上，其主要作用是将电能传输给机车。

1.2 接触网的分类

将接触网按照其类型进行分类，接触悬挂按照接触网的锚段进行分类。接触悬挂种类比较多，按照不同结构可以分为链形悬挂和简单悬挂。其中，简单悬挂是将单根接触线固定于支持装置上的方式；链形悬挂是指应用吊弦将接触线挂于承力索上，将承力索挂于支持装置上，在不增加支柱的情况下，通过增加悬挂点的方式，对吊弦进行调整，保证接触线整个跨距内和轨面一致。

2 既有线电气化铁路接触网施工现状

随着我国经济的迅速发展，我国铁路客运量以及货运量均大幅增加，各铁路集团所管属的线路车流密度也存在一定的差距，采用的供电方式、既有设备运营接管时间存在差异，因此，施工天窗的时间也存在一定差异。施工组织存在复杂化、多样化情况，如兰州铁路集团对所管属的夏官营站进行站改，陇海线车流密度较大、工期紧张、任务重，在减少车站股道后，站内无法满足运输需求。需要对既有的软横跨给予全部更换，预铺线路、刀叉如果拨移量较大，选择软横跨加以过渡，对于个别的定位通过长腕臂进行过渡。由于封闭点的兑现率比较低，有效施工周期比较短，造成大量的机具、人员出现窝工情况，造成施工成本增加[1]。

3 接触网改造要求

首先，在进行改造施工前，需要与接触网相关设备运营部门进行沟通，得到准确的既有线电气化铁路接触网改造区供电图、平面图，对行车限制条件、停电单元加以确定。其次，在进行实际的接触网改造施工前需要对施工内容加以明确，以工务专业作为主要内容，电务专业、供电专业加以辅助，合理设计既有线接触网方案，对各个专业的施工加以协调、考虑，根据指定的改造方案科学制定施工方案。考虑铁路运输和既有线改造，优化接触网改造施工工序，保证改造方案满足铁路需求，统筹接触网改造施工、下部工程、土建交叉工作，保证三项工作内容互不影响，相互配合，有效提升整体施工配合度。在对接触网通电前，首先，需要告知施工单位以及附近居民，避免接触网遭到破坏以及人员触电情况出现。其次，在新建、既有线路并存区段，在进行改造施工之前，需要调查施工现场的各方面因素，对过渡方案加以合理、科学制定，有效提升接触网供电安全性。最后，需要提升新建、既有接触网利用率，在满足安全要求和施工质量的前提下，坚持方便施工、永临结合、节约投资原则，控制施工成本以及工程量。

4 既有线电气化铁路接触网改造特点

4.1 施工条件限制

接触网施工条件限制主要表现为站前工程的进度、行车组织以及停电天窗等因素影响，导致施工效率较低，天窗施工时间得不到充分地利用。

4.2 过渡施工量大

主要表现在利用新建硬横梁或者软横梁对接触网进行定位工作，需要拆除影响施工的横梁、下锚、支柱等设备。

4.3 安全风险较大

在接触网改造施工中存在行车伤害、静电伤害、高空作业等安全风险，对人员安全以及工程的有序进行造成威胁。另外，线索拨移较为困难，供电系统绝缘距离短，接地故障等问题会对行车造成影响。

4.4 充分准备施工技术

在施工前需要对该改造施工技术加以考虑，全面调查实际使用现场，熟悉供电系统，对站改相关计划安排加以掌握，熟知平面布置图，对改造方案的科学性、可行性、合理性、安全性基于充分考虑。

5 既有线电气化铁路接触网改造分析

5.1 接触网悬挂和定位过渡施工

对于拨移较小的既有线线路，在应用新立支柱进行改造施工时，当侧面界限不高于4.5 m，可通过平腕臂加长方式。在对腕臂处进行过渡时，需要对既有接触网进行倒装，拆除影响铺设的支持装置以及既有支柱。为提升腕臂稳定性，可以在平腕臂和斜腕臂间加装支撑。将新线开通接触网进行全部拆除后，需要截除超出平腕臂部分，同时需要悬挂新的接触网。对于存在较大拨移的线路，如果侧面界限低于5.5 m，需要对水平腕臂给予适当加长，同时需要在腕臂的支柱处安装回流线下锚增高接头，端部设置钢丝绳索，实现对绝缘子、腕臂的悬挂。另外，需要在支柱的后侧安装临时斜拉线，以免支柱出现容量超载的情况。

如果既有线需要进行较大的拨移，同时进行单根支柱的安装比较困难，需要在过渡支柱和既有支柱间安装软横跨，在横承部位悬挂承力索，固定绳上给予接触线定位。如果拨移比较大，悬挂比较多的线路需要进行软横跨安装，存在部分无法安装软横跨线段需要安装双线路腕臂。拨移比较大的线路，当侧面界限低于7.5 m，可以通过两种方式进行过渡：第一：选择H170支柱，应用套管焊对水平腕臂给予适当加长，装置钢丝绳，实现支柱顶部进行绝缘子和水平腕臂的悬挂。第二：选择H93支柱，对双腕臂进行上下排列定位，适当抬高装置上部的腕臂，对斜拉线给予加长至支柱后侧，埋深1.5～1.8 m。当新线路的跨越绝缘距离比较小，需要适当降低导高、结构高度，从而降低接触网的高度。另外，入伙腕臂绝缘距离比较小时，需要对上底座进行适当降低，利用CAD绘图软件详细检查受电弓包络线是否被知识装置侵入。

5.2 线路交叉换侧接触网过渡

为实现新建线路铺设工作的顺利开展，需要在确保既有接触网为原装的基础上对行车进行安装，拆除部分既有线接触网的支柱，在开展拆除工作前需要对既有线路接触网开展过渡处理。首先，对于拨移比较小的线路需要按照设计方案要求进行新支柱立接，利用新立接支柱进行既有接触网临时的定位悬挂。其次，对于拨移较大的线路需要在既有支柱的一侧增设腕臂支柱，将其用为过渡。再次，对于存在较大拨移并且无法设置支柱的地段，可以通过装置软横跨支柱用为过渡。最后，如果由于受到地形的限制导致无法增设软横跨支柱，可以通过安装双线路腕臂支柱用为过渡。

开展线路拨接工作前，对于新建的接触网操作需要实现一次性架设到位，但由于受到既有线影响和干扰，新建接触网需要按照锚段关节的具体位置开展过渡处理。如果锚段关节和拨接口距离较远时，实现一次性新建接触网架设，在拨接口周围设计过渡锚柱，拨接封闭点中进行新旧接触网的对接，重叠区域可以应用既有的接触网。如果锚段关节和拨接距离较近时，为实现一次性新建接触网架设，接触网新旧重叠区域应按照锚段关节的形式进行过渡，实现拨接前行车安全。

为有效减少拨接工作量，对封闭点所消耗时间进行适当缩减，降低影响与干扰，对于接触网新旧交叉情况，需要对拨接线路接触网过渡方式加以提前考虑。具体的施工步骤以及工艺如下：首先，按照拨接口位置，在其两端对过渡锚柱加以合理地设置。其次，对新建接触网进行架设和调整时，需要保证新建的接触网和既有接触网保持相交。再次，对既有接触网进行开端操作，需要通过过渡锚柱进行临时落锚。接触网新旧交接处，通过采取道岔定位方式对其进行调整，保证满足开通条件。最后，在进行线路拨接使用后，需要拆除拨接线路过渡设备以及既有接触网。

5.3 车站封闭接触网过渡

为有效缩减拨接当天作业量，可以提前架设正线接触网，在车站的封闭点前对新架设接触网方式加以启用施工步骤如下：第一，对既有支柱的容量进行校验，由于新旧接触网同时悬挂于支柱上，因此，需要提前校验既有支柱的容量，如果支柱容量无法满足设计负荷时，需要增设过渡支柱。第二，对正线接触网进行架设时，需要保证正线接触网导高需要高于既有导高至少200 mm。第三，通过封闭点对新建的接触网的导高降低时，需要抬升既有的导高，实现新建接触网逐步投入使用。第四，对于岔区线段，新旧的接触网线段需要依照锚段关节的方式加以调整，设置锚段电连接。第五，在车站封闭的当天需要拆除既有接触网，启用全部的新建接触网。通过以上操作步骤有效减少接触网的架线、组装等工作量，降低过渡工程和交叉作业受到的干扰。