关于地铁汇流排免切割整体化安装的研究

米胜杰

（中铁十六局集团电气化工程有限公司，河北 阜城 053700）

1 地铁刚性悬挂汇流排概述

1.1 刚性悬挂

地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通，一般修建于城市主城区的地下。为了保证地面建筑的安全，以及经济效益的最大化，地下空间修建的比较狭小。如果像一般铁路采用支柱（吊柱）和腕臂的柔性悬挂，则在垂直和水平方向上，就需要很大的空间，显然地铁不适合采用这种安装方式。由此诞生了接触网刚性悬挂安装方式（图3），这是一种有别于传统柔性接触网悬挂安装方式的新型安装方式。刚性悬挂安装方式采用绝缘子来悬挂刚性导体，省去了柔性悬挂的腕臂或者弹性底座，既增大了对地距离，又降低了车辆上方的空间。

图3 接触网刚性悬挂安装方式

接触网刚性悬挂由悬吊底座（悬吊槽钢）、针式绝缘子、汇流排定位线夹、汇流排、接触导线组成。刚性悬挂的组成零部件尺寸较小，而且刚性悬挂的接触线在顺线路方向上没有伸缩量，因而不需要补偿装置，所以在空间上要求较小。由于地铁列车的追踪列车间隔时间短，这就要求地铁列车在车站停车上下客以后要快速启动，为下一列列车进站腾出足够时间，而且由于直流电动机启动转矩大的优势，更利于地铁列车的快速启动，所以地铁牵引供电系统一般采用直流系统，汇流排可以增大接触线的电流负载。鉴于刚性悬挂所占空间小，载流量大的优势，普遍被地铁采用。

1.2 刚性悬挂零部件

1.2.1 汇流排定位线夹。汇流排定位线夹用于固定刚性悬挂汇流排，分为B型、C型和D型三种。B型汇流排定位线夹上部通过定位销钉与绝缘子相连接，下部固定汇流排；C 型和D 型汇流排定位线夹上部通过U型螺栓与腕臂相连接，下部固定汇流排（图1）。

图1 汇流排定位线夹

1.2.2 汇流排中心锚结线夹。中心锚结线夹适用于刚性悬挂中心锚结处。中心锚结线夹直接安装在汇流排上，主要由线夹本体、线夹夹板、线夹连板等组成，上部通过M16 螺栓与绝缘子相连，在线夹连板处通过销钉与中心锚结绝缘棒相连接（图2）。

图2 刚性悬挂中心锚结

1.3 汇流排及其连接附件

1.3.1 汇流排。汇流排（图4）是用于刚性悬挂接触网中，用来夹持接触线并承载电流的部件。

图4 汇流排

汇流排下方有一个槽道，接触导线的燕尾槽正好镶嵌在这个槽道里，从而固定住接触线。每个刚性悬挂锚段关节的位置，使用的汇流排是终端汇流排（图5）。终端汇流排是一种特殊的汇流排，终端汇流排截面（图6）尺寸与汇流排完全一致，但是终端微微翘起，翘起高度为70mm，翘起长度为1000mm，制造长度L为5950mm。微微翘起的汇流排端部可使地铁列车的受电弓平稳过渡，避免出现刮弓、打弓、钻弓的现象，保证地铁列车的安全运行（图7）。

图5 终端汇流排

图6 汇流排截面示意图

图7 汇流排中间接头外形及尺寸示意图

1.3.2 汇流排连接附件。汇流排连接附件指的是汇流排中间接头。汇流排中间接头是用于两根汇流排之间机械和电气连接的部件。汇流排中间接头由左右两个鱼尾板组成，通过无螺母式螺栓连接结构与汇流排连接，将两段汇流排连接成为一个整体。中间接头的外形尺寸应与汇流排的内表面相匹配，结合紧密。汇流排中间接头的电气和机械性能与汇流排的电气和机械性能相一致，材质均为铝合金，以确保载流量。

2 汇流排传统安装方法

2.1 定位点传统定测方法

定位点就是安装汇流排悬挂装置的悬挂点（图8）。

图8 汇流排悬挂装置

定位点的传统定测方法是选择一个里程参照点（通常为隧道口里程），按照施工平面图纸上所标注的相邻悬挂点的距离（下称跨距）依次进行跨距测量，把相应位置用石膏笔或者粉笔在钢轨上标记出来，然后把激光测量仪放在钢轨上标记的位置测量出“拉出值”为0 的位置，在隧道顶部做出标记。这个标记就是定位点的中心点。以此中心点为基准，使用模板在隧道顶部进行钻孔、安装化学锚栓，再安装汇流排悬挂装置。

2.2 汇流排传统安装方法

采用汇流排传统安装方法安装时需要两台梯车。

因汇流排长度过长，需要两个人使用肩膀抗住汇流排的两端，分别从两台梯车攀爬至梯车顶部，在到达指定的安装高度后，梯车上面的人接过汇流排，先临时安装在事先安装好的悬挂装置的定位线夹中，然后与上一节汇流排进行对接。汇流排对接好以后，再紧固好汇流排的定位线夹。然后按此步骤进行下一节汇流排的安装及对接。

3 汇流排免切割整体化吊装安装方法

3.1 定位点定测方法

相比于传统的定位点定测方法，汇流排免切割整体化吊装安装方法中的定位点定测方法，就是把“拉出值”为0 定测改为该定位点所标注的“拉出值”。跨距测量依旧与传统的定测方法一致，在使用激光测量仪时，找到施工平面图上所标注的拉出值数值的点，把这个点定为悬挂装置的中心点。

在使用传统定位点定测方法定测定位点位置时，加之施工误差，在特殊情况下，调整完之后的悬挂装置，汇流排定位线夹会靠近定位槽钢的一端。遇到这种情况，在验收时，运营单位会提出“拉出值无调节余量”的问题。这种问题对于施工单位来说是非常“恼火”的，因为整改起来所花费的人工材料会比较多，只能把原先的化学锚栓切割掉，再重新进行定位打孔安装。

汇流排免切割整体化吊装安装方法中的定位点定测方法就能解决在竣工验收时存在的“拉出值调节余量不足”的问题，因为按此方法安装的定位装置，在正常情况下，汇流排处于悬吊底座（悬吊槽钢）的中间，两侧的调节余量会非常大。但它也有一定的局限性，就是该方法仅适用于锚段中间定位点的定测安装。锚段绝缘关节和非绝缘关节的定位点定测依然需要按照传统定测方式进行定测，不然则会导致架空地线在关节处出现横线路方向上的折角，与设计图纸要求“架空地线敷设方向改变时，其转角一般不得超过10°”不符。严重的时候，架空地线根本无法安装到线夹内（图9）。

图9 锚段关节汇流排悬挂装置安装

3.2 汇流排免切割的实现

汇流排免切割是通过适当调整跨距或者定制汇流排来实现的。根据设计要求，为避免由于热胀冷缩的作用，汇流排中间接头移动到定位线夹的位置，汇流排中间接头距离相邻最近悬挂点距离为0.5m-3.5m，而且如需调整跨距其相邻跨距比一般不大于1:1.25。

3.2.1 调整跨距。根据施工平面图使用CAD平面制图软件进行制图模拟，先按标准长度汇流排进行绘制，如果遇到汇流排中间接头距离相邻最近悬挂点距离小于0.5m 或者大于3.5m的情况，适当调整悬挂点之间的距离，使汇流排接头到悬挂点的距离介于0.5m和3.5m之间，同时也要保证其相邻跨距比不大于1:1.25。

3.2.2 定制汇流排。此方法同样也需要使用CAD平面制图软件进行制图模拟，当遇到汇流排中间接头距离相邻最近悬挂点距离小于0.5m或者大于3.5m的情况，调整汇流排的长度，使其接头位置到到悬挂点的距离介于0.5m和3.5m之间。在向汇流排生产厂家下采购订单时，按标注长度进行定制汇流排。

3.3 汇流排整体化吊装

传统汇流排安装方法为逐节安装对接，这就导致在进行汇流排对接工作时，为高空作业。高空作业一直是重大风险作业，存在高处坠落和物体打击的风险。而且施工人员在汇流排的一端进行对接工作，另一端则为悬空状态。由于汇流排的自重问题，汇流排容易发生形变，从而降低汇流排的安装施工质量，给地铁列车的安全平稳运行留下安全隐患。

汇流排整体化吊装方法的灵感来源于高铁铺轨基地的龙门吊组（图10）。高铁的每根钢轨长度为500m，在这个长度下的钢轨软的像一根面条。铺轨基地创新性的使用36 台龙门吊组成的龙门吊组进行钢轨吊装。依次排开的龙门吊组可以一次性把500m长的钢轨吊起进行转运。

图10 高铁铺轨基地的龙门吊组

汇流排整体化吊装方法就是把若干节汇流排先在地面上对接完成，在每个悬挂点临时安装一个滑轮，把连接好的汇流排，使用绳子吊到定位线夹的位置进行安装。

4 汇流排免切割整体化吊装的优势

4.1 施工安全方面

汇流排传统安装方法（图11）为两人使用肩膀分别扛起汇流排的两端，攀爬两台梯车至其顶部，然后进行安装和对接。这需要两台梯车完美配合才能实现，一旦两台梯车配合出现失误，汇流排在肩抗的过程中发生偏移掉落，很容易发生危险，轻则造成汇流排损坏，重则会引起坠落伤人和高空坠物打击的安全事故。汇流排免切割整体化吊装方法与传统的安装方法的不同之处在于不需要使用人工肩抗进行安装，而是使用滑轮进行吊装。施工人员可以避开汇流排正下方，这样即使汇流排坠落，也不会发生伤人事故。

图11 传统汇流排安装方法

4.2 施工质量方面

按照以往的施工经验，在现场手动切割的汇流排，很难做到切割面完全竖直。而且切割完的汇流排需要再次进行开孔，以安装汇流排中间接头。手动切割的总是不近完美，导致在对接后的汇流排间隙过大，不符合规范标准要求。汇流排免切割安装，通过技术手段避免了手动切割汇流排，对接的汇流排均是由生产厂家生产，切割面、安装孔都比手动切割和开孔要完美，对接后的汇流排间隙也符合规范标准要求。

汇流排传统安装方法需要两台梯车进行安装。在空中对接的时候，非对接的一端则会处于悬空状态，由于汇流排的自重原因，加之汇流排长度过长，会使汇流排在端部发生形变，从而致使汇流排安装质量不符合规范标准要求。

汇流排免切割整体化吊装方法是在地面是进行汇流排对接，没有汇流排自重导致的形变，可以做到汇流排的“完美对接”。在使用滑轮组进行吊装时，滑轮组的布置间距与悬挂点的布置间距是一致的，这样就避免了汇流排悬空长度过长，保证汇流排施工安装质量。

4.3 施工经济性方面

汇流排传统安装方法需要在空中进行汇流排的对接工作，同一时间只能对接一处接头，而且需要切割时，只需2 至3 名施工人员进行切割，而此时其他施工人员无法进行下一步的安装施工，造成人工资源浪费。在进行汇流排对接工作时，无法进行下一节汇流排的对接，同样也造成人工资源的浪费。

汇流排免切割整体化吊装方法则是在地面进行对接再进行吊装，这样就可以同时对接多处接头，然后整体吊装，节省人工，也可以使施工更加的高效。

假设安装200 米汇流排，按标准汇流排长度以及常规跨距标准，需要2 节汇流排终端和16 节汇流排，会有17 处接头、25处悬挂点。其中对接一处接头按5 分钟计算，归位一处悬挂点按2 分钟计算。实际施工时，每对接50 米汇流排进行一次整体化吊装施工。

两种施工方法对比如表1。

表1 传统安装方法和免切割整体化吊装方法对比

通过对比发现，在实际安装中，可以节省一半施工时间，大大提升了汇流排安装速度。

5 结论

通过汇流排传统安装方法与免切割整体化吊装的对比分析发现，免切割整体化吊装方法无论是在施工安全方面还是在施工质量方面，乃至施工经济性方面，都存在巨大的优势。尤其是在施工经济性方面，在相同人工数量的条件下，不仅可以节省梯车1 台，还可以将每日施工完成量提高一倍。由此可见，地铁汇流排免切割整体化吊装安装方法在实际的施工安装中可以安全高效高质量的完成地铁汇流排的安装。