探讨焦柳铁路低净空隧道电气化改造

马 君

（中国铁路南宁局集团有限公司 建设部，高级工程师，广西 南宁 530029）

焦柳铁路属边勘测、边设计、边施工的“三边工程”，建于20世纪70年代，设计速度120km/h，2018年开展电气化改造。该铁路隧道建设标准低，隧道内漏水等病害现象严重，改造空间小，隧道净空低，最低仅6152mm，接触网悬挂困难。

1 研究现状

在既有内燃牵引低净空隧道电气化改造项目中，接触网一般采用小结构高度的链形悬挂，根据隧道净空高度压缩接触网结构高度，达到满足内燃牵引区段隧道建筑限界的目标；或者直接去掉承力索，采用异型支撑结构，如黎湛电化工程燕子坡梁低净空隧道采用的“人字形”简单悬挂。焦柳铁路若采用小结构高度链形悬挂，受净空低影响，需对隧道局部进行扩挖方能满足绝缘要求，由于该线路建成年代较早，隧道病害多，不容扩挖，该方案行不通；若借鉴黎湛电化“人字形”采用最基础的简单悬挂，由于没有承力索，接触网弹性均匀度差，速度受到限制，需限速80km/h，限速区段分散，总长达20公里，而焦柳铁路原设计速度120km/h，限速则大幅度影响运输效率，此方案亦有不妥之处。为能满足上述两点，必须应用非常规悬挂类型。

2 研究内容

通过对城市地下轨道交通接触网刚性悬挂系统的研究发现，刚性悬挂在满足接触网物理绝缘、电气性能要求的同时，运营速度能达到焦柳铁路要求。参考城市地下轨道交通刚性悬挂系统，形成焦柳铁路低净空隧道接触网悬挂方案，可确保焦柳电化工程顺利完成。

3 方案比较

3.1 方案一：链形悬挂

链形悬挂为现在接触网最常用的悬挂方式，通过吊弦悬挂在承力索上，承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求，如图1所示。

图1 简单链形悬挂示意图

优点：（1）工程改造完成后，可以满足120km/h既有运营速度，对未来运输效率无影响。

（2）属常规悬挂，与其他区段接触悬挂方式相同，运营维护难度小。

缺点：（1）链形悬挂包含承力索和接触线，由于焦柳铁路隧道存在净空低的先天不足，最低达到6152mm，焦柳铁路设计接触线与轨面最低导高5400mm，最低净空在压缩承力索与接触线之间的结构高度后，较难满足承力索与隧道壁的绝缘距离，为运营留下调整空间余量较小，安全隐患大。

（2）焦柳铁路建造时间早，受施工技术条件影响，多数隧道断面成形不规则，圆弧率不标准，常规腕臂悬挂绝缘距离很难通过调整满足，需在悬挂点处进行开挖，对隧道破坏大，并且在施工期间需对线路进行限速，施工工期长，施工期间对运输效率干扰大。

3.2 方案二：简单悬挂

以黎湛铁路燕子坡隧道人字形简单悬挂为例，两悬挂点间距10m，定位点间距不大于40m。人字形简单悬挂两埋入杆间距1.34m,在其埋入杆上分别经过连接调整板安装仿1300型硅橡胶绝缘子，两绝缘子间用加长滑动管相连，在滑动管上装有滑动环，经梯形板连接硅橡胶绝缘子，通过定位线夹实现对接触线的悬挂。如图2所示。

图2 黎湛铁路燕子坡隧道简单悬挂示意图

优点：（1）无需对隧道进行扩挖处理，能够满足导高和绝缘要求。

（2）工程影响范围小、施工难度低，施工周期短。

（3）与本线其他区段接触悬挂方式差异较小，运营维护难度相对较小。

缺点：简单悬挂虽然优点较多，通过去掉承力索解决了隧道净空低、绝缘距离不足的先天不足，但由于没有了承力索，一是接触网弹性均匀度差，速度受到限制，需限速80km/h开通，而既有焦柳铁路运营速度120km/h，涉及改造隧道总长约20公里，分散在近百公里线路上，若都限速，对运输效率影响较大；二是需增加供电能力补强内容，弥补取消承力索造成的电气缺口。

3.3 方案三：刚性悬挂

刚性悬挂接触网是将接触线镶嵌在汇流排中的一种悬挂方式，广泛应用于隧道截面相对较小的城市地铁接触网中，汇流排起着传送电能和固定接触线的作用，如图3所示。悬挂点8米一处，每节汇流排长12米，通过中间接头连接成整体。整个系统由若干个锚段组成，每个锚段长约300米，锚段与锚段之间通过膨胀接头相连接。各锚段的主体是由标准的汇流排接续而成，并在每个锚段的中心位置都设有中心锚结装置，防止汇流排顺线路方向发生串动。刚性悬挂如图4所示。

图3 汇流排横截面示意图

图4 刚性悬挂示意图

优点：与简单悬挂类似，通过去掉承力索，为上部空间留出了较大的余量，解决了隧道净空低、绝缘距离不足问题。但与简单悬挂不同，刚性悬挂接触线包含在刚性汇流排中，通过分布较为密集的悬挂点固定，避免了简单悬挂接触网弹性均匀度差的缺陷，可以满足120km/h既有运营速度，工程改造完成后，对运输效率无影响。

缺点：（1）施工难度大，施工周期略长。

（2）与本线其他区段接触悬挂方式差异较大，运营维护管理难度较大。

3.4 方案确定

表1为方案对比表。

表1 方案对比表

通过方案对比、论证，最终选择方案三刚性悬挂作为焦柳铁路低净空隧道改造方案。该方案对隧道破坏小，能够满足导高和绝缘要求，改造完成后对运输效率无影响。但施工难度相对常规悬挂方式较大，施工周期略长，需强化安全管控措施，加强施工组织。本项目所用的刚性悬挂在国内属第一次大规模应用，还需结合施工经验及静、动态验收暴露出的问题，在实践过程中形成运营、检修、应急抢修规程等指导性意见，弥补该方案运营维护管理难度较大的弱势。

4 实施情况

2020年4月12日晚，首件试装在彭莫山隧道开展，在3小时天窗点内共完成180米接触网刚性悬挂汇流排安装，经现场复核，整体技术指标达标。2020年8月底完成全部工程，长度共20公里。

2020年9月24日，第一次开展120km/h动态检测，检测共发现一级硬点共35个。9月25日至9月28日，集中力量对膨胀关节及中间接头进行了调整。9月29日检测，一级硬点降到9个，减少26个。经整改，在10月14日动态检测中，原9个处所硬点全部消缺。

2020年11月进行月度例行动态检测时，新出现硬点10个，经分析，原因为受季节转换，温度变化较大影响，膨胀接头产生形变量较大，引起膨胀关节处部分调整不到位的部件出现位置偏差，产生卡滞，影响线路平顺性。反应出刚性悬挂脱离地铁全封闭、温差小的良好环境，在国铁应用过程中存在适应性问题，需加大调整力度及精度。为此，对全线进行全面排查，查看膨胀接头刻度尺与温升曲线进行对比，判断膨胀接头有无卡滞现象，对存在卡滞的处所进行悬挂点调整或更换产品处理。截止目前，运行情况较好。

5 结束语

不同于新建铁路线路，既有铁路改造经常会碰到新工程标准与旧建设条件不匹配的情况，若采用常规保守方案来应对现场苛刻的施工条件，往往会在其他方面有所将就。若想找到一个最优方案，需敢于创新，酌情研究采用非常规方案，对于可能出现的问题，采取措施、弥补不足，提高适应性即可，以达到最优化解决问题的目的。

本项目借鉴城市地铁悬挂系统，采用的刚性悬挂在路内属第一次大规模应用，结合实际运营及月度动态检测暴露出的问题，摸索完善了适用于国铁项目的刚性悬挂施工方案，为后期集团公司益湛线电气化改造乃至全国其他各老旧隧道电化改造提供了宝贵经验；在实践过程中逐渐形成的相关维护经验，为全路制定刚性悬挂运营、检修及应急抢修规程提供了宝贵参考。