客运专线接触网吊柱安全限界控制的探讨

摘要：本文根据《铁路技术管理规程》（高速部分）铁路建筑限界相关要求，结合多条客运专线接触网吊柱的安装限界控制数据，对接触网吊柱安全建筑限界控制、计算进行探讨，为后期接触网相关施工提供参考，避免吊柱安装后存在安全隐患。

0 引言

建筑限界是每一条线路必须保有的最小空间的横断面，以便机车车辆安全通过，一切建（构）筑物、设备，均不得侵入铁路建筑限界。与机车车辆有直接互相作用的设备，在使用中不得超过规定的侵入范围。笔者认为接触网工程中只有定位装置属于与机车车辆有直接相互作用的设备，其余设备均需满足建筑限界。接触网设备中吊柱安装是较容易侵入建筑接近限界，本文针对吊柱限界控制进行分析，避免侵入建筑接近限界。

1 客运专线建筑限界

《铁路技术管理规程》中关于时速200km/h至350km/h客运专线铁路建筑限界要求如图1所示，接触网结构高度取1600mm（客运专线结构高度一般为1600mm）。

1.1 直线区段的建筑限界计算

如图1所示，在不同高度下建筑限界均不同，需根据安装设备高度进行计算确定，限界公式归纳如下：

（1）计算高度为4m至5.5m时：Cx=2.44-（2.44-1.7）/（5.5-4）*（h-4）

h为计算点高度，单位为m。

（2）计算高度为5.5m至7.25m时：Cx=1.7-（1.7-0.65）/（7.25-5.5）*（h-5.5）

1.2 曲线区段的建筑限界的换算

铁路接触网设备在曲线区段均以低轨面为基准点测量安装，所以以低轨面为基准点进行分析。曲线地段建筑限界因超高影响产生车体倾斜对曲线内侧限界加宽。根据《铁路技术管理规程》（高速部分）偏移公式：W=H/1500*h

H为计算点距低轨面高度;

1500为钢轨中心距离;

h为外轨超高。

高速铁路吊柱底部距轨面一般在4.95m至5.3m间，因此本文只分析选取4.0至5.5m高度范围内建筑限界的计算方法，具体公式如下：Cx=2.44-（2.44-1.7）/（5.5-4）*（h-4）+w，带入超高计算建筑限界结果如表一（单位mm）：

由于曲线区段内的倾斜为整体倾斜，曲内侧车体原高度在倾斜后会降低，曲外会比原位置有所升高，所以可推理得知公式所计算出的限界为近似值，实际倾斜情况如图2所示：

从绘图软件中模拟机车整体倾斜，测量出的实际建筑限界如表二：

用表一减去表二数据，得到结果表三：

从表三可以看出，按《铁路技术管理规程》公式计算的建筑限界，在曲内时要比实际数据大，安全限界更有保障。但反知设备安装在曲外时按公式计算的数据比实际数据小，需要进行修正，所以设备安装在曲外时最好采用模拟图比照后确认安装限界。

2 隧道内吊柱限界控制

高速铁路双线隧道线间距为5m，腕臂吊柱安装在两线间，为保证腕臂装置有足够的安装空间，吊柱限界应在保证对邻线建筑限界的情况下尽量大。主要以吊柱底部距轨面的高度来计算是否侵入建筑限界，同时结合受电弓偏移、满足电气绝缘距离来确定吊柱的安装限界和控制范围。以某条客运专线为例，上底座安装高度6790mm，上下底座间距1600mm，下底座安装高度为5190mm，腕臂底座中心距吊柱底部200mm，即吊柱底部距低轨面为4990mm，所以我们分析是否侵入建筑限界以4990mm高度进行分析。

2.1 直线区段隧道吊柱限界控制

根据以往施工经验，直线区段吊柱对悬挂侧限界一般设计为2.8mm，吊柱底部距轨面距离4990mm，吊柱最大限界为：线间距5m减去4.99m处的建筑限界1.952m再减去吊柱宽度0.168m，最大限界为，5.0-1.952-0.168 =2.88m，施工误差可为0至80mm。

2.2 曲线区段的隧道吊柱限界

曲线区段吊柱如图3所示，由于外轨超高原因车体倾斜，铁路建筑限界随之往曲内倾斜，为保证吊柱不侵入建筑限界或满足电气绝缘距离，需要根据不同的外轨超高计算吊柱安全限界，以便现场施工不出现安全隐患。

2.1.1 曲内吊柱限界控制

吊柱底部距轨面按4.99m计算，吊柱直径为168mm，根据超高引起的建筑限界偏移量计算出曲外吊柱对邻线最小安全限界，从而推导出悬挂本线最大限界。曲外吊柱随超高增大，限界必须变小才能确保不侵入邻线建筑限界，曲内吊柱因要和曲外吊柱保持足够距离安装保护线，所以曲线区段的曲内吊柱需要加大限界。

在必须保证建筑限界的前提下，计算推导出吊柱在不同超高区段吊柱限界，隧道吊柱采用φ168吊柱，计算建筑限界和吊柱设置限界建议如下表四：

从表四可以看出，如果必须满足吊柱不侵入建筑限界，超高每变化30mm，就需要对吊柱限界进行调档，且档数较多。

工程实际中，以某客运专线隧道内吊柱安装为例，限界控制见表五：

该客运专线吊柱底部距轨面最低按照4950mm核算，根据建筑限界公式，超高为65mm时建筑限界需保证2186m，吊柱限界按照2800m设置，对邻线建筑限界只能保证5000-168-2800=2030mm，此时吊柱底部已经侵入建筑限界156mm。另外我们从接触网绝缘距离分析，以超高为105mm、限界为2700mm验算，此时对邻线限界为2132mm，受电弓偏移量为5450/1500*105=382mm（5300导高，抬升150mm计算），电气边缘限界为：1950/2+350+382=1707mm，2132-1707=426mm，电气绝缘距离>300mm满足规范。从上述分析我们能看出，该客运专线在曲线区段吊柱已经侵入部分建筑限界，满足电气绝缘距离和机车车辆限界来控制吊柱限界。

如必须保证吊柱不侵入制建筑限界，需对吊柱限界进行多档控制，或适当减小腕臂底座间距抬高吊柱底部距轨面距离。如果吊柱允许侵入建筑限界，应给出的具体值，保证施工单位的可操作性。

3 硬横梁吊柱限界

硬横梁吊柱限界控制方法与隧道吊柱限界控制方法一致。现对车站硬横梁吊柱在道岔处布置方案进行说明，吊柱布置在岔区时，因没有超高可不考虑车体倾斜，按照直线区段计算，满足直线建筑限界即可。以长昆客专为例，吊柱底部距轨面4990mm，此时建筑限界为1950mm，线间距满足吊柱安装后对两线有1950mm即可，所以线间距满足1950*2+160=4060mm即可設置正常吊柱，各条铁路施工吊柱底部距轨面高度不同相应需要的线间距要求不同。为保证腕臂计算的空间，在满足线间距的悬挂侧应尽量控制在2800mm左右，对于非悬挂侧限界不小于建筑限界。双侧悬挂，吊柱应尽量放在两线路中间，保证两边受力一致。

如不能满足最小线间距，需设置短吊柱悬挂特殊腕臂装置（如下图4），一般短吊柱距带电体必须保证绝缘距离≥300mm，底部比导线高度高500mm，建筑限界为1520mm，吊柱满足建筑限界要求。

4  建议

4.1 铁路建筑限界是车辆安全的有效保证，任何失误都可能造成严重后果，建议施工前明确吊柱是否能够侵入建筑限界，避免后期验收存在争议。

4.2 如明确吊柱不得侵入建筑限界，需要确定吊柱底部高度，对所有超高范围的建筑限界和吊柱限界进行分析比对，计算出对应各阶段超高对应的吊柱限界。

4.3 建议适当减小腕臂底座间距，抬高吊柱底部距轨面距离，在减小吊柱侵入建筑限界的情况下，也能够减少吊柱限界控制的分类。

参考文献

[1]中国铁路总公司.铁路技术管理规程（高速铁路部分）[J].北京.铁道出版社.2014：170

[2]曹长安.武广客运专线隧道内吊柱安装问题的探讨[J].北京.电气化铁道.2009（3）：32-33

作者简介：

刘明，工程师，中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司