既有铁路接触网关节式电分相改移方案探讨

2021-07-15赵勇

电气化铁道 2021年3期

赵勇

0 引言

随着我国铁路建设和城市建设的快速发展，越来越多地涉及到既有电气化铁路接触网的改造，其中接触网供电分相的改移是不可避免的改造项目之一。接触网供电分相是铁路牵引供电系统的关键设备之一，其里程位置数据同时也是运营行车组织管理中的重要技术参数。由于关节式电分相具有弹性均匀，电气、机械性能良好，弓网配合稳定，能够保证机车在高速通过的条件下顺利完成电气相位转换的特点而被广泛应用。但关节式电分相由于结构复杂、布置长度大、跨相位停电影响范围大等因素影响，是既有运营线路设备技术改造过程中的重点和难点。探索在保证运营和施工安全的前提下最大限度减少对既有线运营组织的影响，有效保障施工安全、质量和资源投入的技术方案，是实现各项项目管理目标的关键。本文以某工程关节式电分相改移为例，分析探讨既有电气化铁路接触网关节式电分相的改移方案。

1 既有电分相技术状态及改移实施技术条件分析

某干线既有接触网电分相的平面技术状态示意如图1所示。电分相位于区间直线区段，列车最高通过速度120 km/h，行车组织密度大，无越区供电条件。由于新建上跨铁路桥建设需要，要求利用维修天窗封闭点对既有接触网电分相向左侧改移120 m，即原分相向左侧改移3跨（中性区锚段下锚位置由1139#支柱改移至1133#支柱）。

图1 电分相平面示意图

1.1 改造技术条件分析

根据现场定测，结合该项目情况，既有分相整体左移3跨即可满足改造要求，涉及原供电线上网点延长，左侧既有接触网锚段缩短，中性区锚段需重新架设，右侧接触网锚段需延长下锚，待分相改移完成后根据项目总体要求实施换线（换线方案本文不再叙述），分相改移期间临时采取接头延长过渡方案。

拟定新分相位置范围内的支柱跨距比较大，需要根据关节电分相设计要求调整跨距、更换相应支柱和支柱装配，供电线上网点需左移120 m，需增设供电线支柱延长供电线及架空地线并新增设下锚拉线，既有分相隔离开关及供电线上网隔离开关改移，增设相应接地极、故障指示器等设备。

由于电分相改移，引起既有供电线上网点、隔离开关、接地极、轨道磁枕及分相标识牌同步改移，并根据路局批复的计划和重要设备改移电报（LKJ数据），在新分相启用时同步启用。

为保持电分相正常功能，确保封闭点结束后线路正常运营，应尽量缩短改造工期，降低对运营的影响和减小施工安全、质量风险，将原分相双关节交叉对交叉的布置改为交叉对开口布置，以实现充分利用既有设备条件，减少拆除换装和调整工作量，从而达到降低劳动强度、优化资源投入的目的。

1.2 施工条件分析

分相改造需跨供电区域停电，影响范围大，涉及专业多，停电封闭作业时间有限，必须制定分阶段实施方案，根据能够实现的停电封闭作业时间分步骤、分时段逐步完成，并适当采取过渡措施以保证封闭点结束线路的正常运营。

分相改造涉及线路（磁枕改移）及变电专业的配合（隔离开关电源及信号线缆改移和试验），需在施工方案中就施工条件、技术和资源准备、组织配合、实施步骤和难点以及站段的监护配合等进行充分考虑。

由于本案分相改造涉及接触网上部及下部的全部施工作业内容，必须充分利用封闭点外的临近营业线施工作业时间进行充分准备，发挥临近施工作业时间相对宽松的优势提高施工效率，以减少停电封闭点内的工作量，降低施工安全和质量管控风险，并针对各施工步骤的各个环节充分预想，制定预案。

2 改造技术难点分析及应对措施

2.1 主要技术难点

（1）根据铁路运营要求，改造过程必须保证既有电分相正常工作，因此在新分相启用前每个施工作业点结束后，必须保证既有分相的各部绝缘距离和参数状态。但该项目新建分相与既有分相位置相互重叠，采用传统的直接新建电分相中性段的方法必将伸入到既有分相范围内，穿越既有中性区和2个不同相位的接触网锚段，且拟建中性区下锚与既有左侧接触网下锚位置重合，需增设过渡锚柱与下锚装配。新线索的临时悬挂直接影响既有分相的绝缘距离和各部正常工作技术指标，且施工过渡期悬挂调整工作量大，施工结束之前恢复既有分相状态工作量大，施工技术难度高，不可预见因素多，难以保证施工质量和供电设备安全。

（2）如果在新设中性区设置完成后进行改造左侧接触网缩短下锚、右侧接触网延长下锚以及拆除既有中性区、整体分相调整以及新分相的启用等工作，则上述工作必须在一个施工作业点内完成，否则将难以构成供电系统的分相功能。这显然相当于在一个正常停电封闭时间内完成大部分工作量，且作业面重叠，实施难度过大，难以保证施工安全和施工质量。

2.2 应对措施

（1）充分利用既有分相的布局结构，利用既有接触网下锚装配进行不同锚段间的转换，利用既有分相关节绝缘子串作为各锚段的转换断点，在保持既有分相结构和功能的条件下对各接触网锚段采取逐步分解组合的方式进行。

（2）结合利用既有下锚点进行各锚段的分解组合，充分利用既有分相各锚段承导悬挂，减少或避免不必要的过渡锚支和线索延长，以保持改造期间既有分相结构技术参数和功能，降低工作强度和供电设备的安全风险。

（3）充分发挥技术优势，准确测量，精确计算，严把预制质量关，实现现场安装一次到位，减少改造过程中的分相细调工作量，以提高单个停电封闭作业时间的工效和施工质量。

事实证明，以上措施的实施在保证改造期间既有分相电气功能的同时达到了分解单个停电封闭点工作量、节约材料、减少资源投入、降低安全质量风险的目标。

3 方案实施

首先完成现场定测和实施工作量统计，编制施工方案，报监理单位批准后报铁路局相关管理部门批准，并根据批复后的实施方案申报停电封闭作业计划，同时进行物资材料和生产资源的准备。

根据本案条件和要求，结合现场实际情况，本案分相改移总体方案分5个阶段进行。

3.1 第1阶段：根据拟定新分相的定测结果完成下部施工

根据现场条件更改及调整布置拟定新分相区域内的支柱，并利用营业线临近施工作业点完成下部基坑及基础施工后，利用停电封闭作业时间完成支柱组立。本案涉及的下部施工主要内容包括：供电线上网点延伸引起的增设支柱、基础、拉线；根据电分相平面布置图要求调整、更换的支柱基坑的开挖和支柱组立；新设锚柱拉线基础、接地极等。新增设备分布实施情况示意如图2所示。

图2 新增设备分布示意图

3.2 第2阶段：供电线改造及支柱装配更换

利用临近营业线施工时间完成G1、G2间新设供电线架设及上网隔离开关安装。利用单侧供电臂停电时间以减小停电影响范围，并争取充足的作业时间，完成供电线上网点改造及新立支柱的支柱装配和拉线安装，同步倒装悬挂及附加线至新腕臂；拆除部分既有腕臂、肩架、上网隔离开关等既有设备，临时采用可调整体吊弦进行相应跨距内的悬挂调整，以满足行车要求，为实施分相改移创造条件。其实施内容示意如图3所示。

图3 供电线改造及支柱装配更换实施示意图

3.3 第3阶段：架设新分相中性区锚段承力索

双侧供电臂停电线路封锁，利用既有左侧接触网锚段下锚点1133#—1131#支柱绝缘处的非工作支，自1131#关节绝缘终端处使用中心锚结线夹作为过渡固定平行展放新分相中性段至X1121#支柱落锚，新设锚段保持一半张力，新转换柱1123#处增设等电位电连接，保持既有分相各位置绝缘距离及工作参数，如图4所示，以保证封闭点结束正常运营。

图4 架设新分相中性区锚段承力索示意图

3.4 第4阶段：架设新分相中性锚段接触线

双侧供电臂停电线路封锁，既有左侧接触网锚段自1131#转换柱既有关节绝缘处分开落锚至1127#支柱；同时新架中性锚段接触线连接既有1131#支柱关节绝缘处，调整新架设中性区锚段张力为设计张力，新架设锚段与左侧既有锚段形成连续非绝缘关节，等电位电连接更换为正式关节电连接。悬挂调整保持既有分相各部绝缘及技术参数，以保证封闭点结束正常运营。实施示意图如图5所示。

图5 架设新分相中性锚段接触线示意图

3.5 第5阶段：改造右侧接触网锚段启用新分相

由于分相改移120 m导致右侧既有接触网锚段长度不够，应进行换线施工（换线施工方案本文略）。在换线前必须启用新分相，因此采用临时接头方案延长既有右侧接触网锚段进行过渡，以完成分相改移和新分相的启用。

以本案为例，具体方案如下：双侧供电臂停电线路封锁，在既有1133#支柱与1135#支柱之间将原中性区锚段与右侧锚段进行接头连接，形成完整的分相右侧锚段；更换相应的支柱装配，改移隔离开关至1131#支柱；同步调整新设锚段与既有左侧锚段形成的新非绝缘关节为绝缘关节，安装关节绝缘子串及电连接，并与既有右侧绝缘关节组合调整为新分相；按关节分相设计要求全面细调，保证各部绝缘距离及技术参数，同步改移分相标识，调整支柱号编号牌，工务配合改移磁枕；拆除既有废弃支柱及相关设施；实施示意图如图6所示。

图6 改造右侧接触网锚段新分相启用示意图

至此本关节电分相改移主体工程完成。

3 方案总结

本方案实施的主要技术要点：

（1）新建中性区架设完成后与既有左侧锚段在第4阶段过程中必须为非绝缘关节结构，此时的新建中性区锚段的功能实际为左侧接触网锚段的延伸，从而保证既有分相内各锚段功能不变，技术参数不变。

（2）在第5阶段新建中性区锚段与既有左侧锚段由非绝缘关节调整为分相绝缘关节，利用右侧锚段既有分相绝缘关节的结构组合成为新分相，以实现新分相的启用。

第4、第5阶段是先建立非绝缘关节，而后调整为绝缘关节从而组合成新分相，因此第4、第5阶段的悬挂调整是实现本方案的关键。

既有营业线的关节式电分相的改造往往具有技术难度高、影响范围大、作业时间短、配合专业多的特点，因此在制定改造技术方案过程中各相关专业必须首先应对现场设备情况、能够使用的作业时间等外部条件进行详细调查，并在此基础上充分发挥技术人员的专业技术优势，从专业知识运用角度结合实际操作的可行性，充分利用既有现场和设备条件展开分析，制定最优的施工方案，并对所有施工步骤和作业工序进行逐一细化分解到各作业时段；应根据线路作业时间和施工环境结合项目自身的投资情况，从物资材料和资源需求方面做好充分的前期策划和准备；作业前的技术准备工作要充分，各种测量、预制、试验和预装的工件和设备必须保证足够的精度和质量，对各配合专业的作业时段和作业区域进行明确划分，最大限度地避免作业面的重叠，以保证施工安全，提高工效。本案所述的关节式电分相改造主要操作难点和关键在于倒锚作业和各施工阶段的悬挂调整作业，因此加强作业人员的操作培训和安全技术交底是保证施工安全和质量，按时完成既定作业计划的重中之重。