城市轨道交通专用回流轨施工与运营研究

2023-08-09陈熙昊韩博衍姚贞燕

中国设备工程 2023年14期

陈熙昊，韩博衍，姚贞燕

（宁波市轨道交通集团有限公司智慧运营分公司，浙江宁波 315000）

1 研究背景

目前城市轨道交通牵引供电系统中，普遍采用走行轨为牵引供电系统的回流模式。虽然走行轨回流模式在设计及安装中要求对地绝缘，但是在实际的使用过程中由于积水、粉尘、地面沉降、受电弓碳滑板粉末、钢轨铁屑等因素影响，走行轨对地的绝缘性能逐渐降低，从而导致产生杂散电流外泄腐蚀线管及相邻设备设施。为彻底消除杂散电流带来的危害，国内重庆市轨道交通、英国伦敦地铁、意大利米兰地铁M1线及马来西亚吉隆坡轻轨采用第三轨供电、第四轨回流的形式。过往数据表明，该方式能够达到杜绝杂散电流的产生，取得了良好的社会效益，但其在进行施工及运营中存在诸多需要注意的事项。

2 专用回流轨的施工安装主要内容

专用回流轨安装工程应在施工开始前期对现场进行实际踏勘、调查及测量，对现场实际踏勘取得的测量数据进行对比分析，如发现与设计图纸存在不相符合的情况时，必须及时与设计、监理进行联络沟通，共同确认后开展设计变更工作，施工过程中，应该严格执行变更后的最新设计图纸。

2.1 专用回流轨安装要求

（1）使用专用工器具。①起吊、装卸回流轨时，应使用专用工具操作起吊或装卸设备，在操作过程中，防止造成设备变形；②对预配件和零部件处的螺栓进行紧固时，应使用专用力矩扳手，并紧固至规定力矩，不得使用活口扳手。

（2）支持间距纵向、横向测量。①纵向测量起测点应以设计图纸规定执行；②纵向测量跨距不得大于5m；③横向测量时，应以轨道中心线为基准。

（3）专用回流轨弯曲半径安装要求。①施工现场预弯安装：线路的曲线半径需不小于100m；②工厂加工预弯安装：线路的曲线半径小于100m。

（4）绝缘支架安装要求。必须保证设备伸缩顺畅，需要在安装时，注意防止卡滞现象；整体绝缘支架中心距离专用回流轨接头处长度，必须满足设计要求，在列车运行接触时，不能发生卡滞情况。

（5）隧道内/外的专用回流轨安装处理。①应对所有隧道内安装的金属零部件进行防腐处理；②应对所有隧道内安装的非金属性质材料进行低烟、无卤、阻燃处理；③应对所有隧道外安装的专用回流轨道进行防老化处理。

（6）其他安装技术要求。①专用回流轨的受流面距走行轨轨顶连接平面的垂直距离和专用回流轨距轨道中心的水平距离及允许偏差距离，应符合设计规定；②直线段应保证回流轨平直，曲线段应圆顺、无硬弯；③专用回流轨分段位置必须符合设计要求；④道岔处断轨位置距理论岔心距离允许偏差为-600mm~0mm；⑤在正线侧安装的专用回流轨轨顶受流面相对两旁相邻的绝缘支架安装高差不得大于3.5mm，如果现场安装环境条件困难的情况时高差不大于5mm。

2.2 专用回流轨的施工安装内容

（1）现场安装的位置。专用回流轨受流面距钢轨轨顶连接平面的垂直距离为140mm±5mm；专用回流轨中心距线路中心的水平距离为1417.5±5mm（专用回流轨的安装中心线至线路相邻钢轨内侧的距离为700±5mm），安装后回流轨轨平面应与走行轨轨平面平行（图1）。

图1 专用回流轨安装距离图

（2）绝缘支架及零部件安装。在进行该项安装作业前，应开展每批次的产品检查，包括但不限于对产品规格、产品型号、使用材质等进行检查，所供产品均应符合设计要求。在安装时，需要注意绝缘支架与底座必须连接牢固，其紧固力矩需符合设计要求。绝缘支架中部安装时，托块应调整到预留孔位中间高度、平行度、整体垂直度应竖向铅锤中心线与轨面垂直，其安装螺栓应齐全并使用力矩扳手紧固。

（3）螺栓安装。螺栓分为胀锚螺栓和化学螺栓，在螺栓按批次运送至施工现场时，需要依据采购合同对产品的技术参数、外观、性能状态进行检查，需符合设计规定。施工单位在安装使用前需要通过外观检查对螺栓进行二次检查。螺栓的安装分为地下段整体道床安装和高架段支承块承轨台安装，在安装前的钻孔和打孔时，应注意螺栓孔位中心与轨道中心线的距离符合设计规定，其钻孔方向与走行轨的顶面连接相垂直，打孔方向与相邻走行轨轨顶面连接线相垂直。在安装时，每个支撑点处先进行胀锚螺栓安装，安装后在每个螺栓处先拧一个螺母，再拧其他螺母，螺母调整时，需要将四个螺母保持在同一平面上，并保证螺栓螺纹状态良好；安装连接螺栓时，应对照安装使用说明书规定进行，紧固时要按照设计力矩使用力矩扳手进行；螺栓和螺母安装完成后需使用强度等级不低于C20的混凝土搭建安装平台，搭建平台要求其表面与安装完成的螺母顶面高度相等并平齐，安装绝缘支座、回流轨或端部弯头等需等待安装平台处的混凝土凝固及强度等级符合要求后再依次开展。

（4）电连接安装。电连接分为电缆连接板和线材等部件，在部件进场验收时需要开展批次验收工作，并具体检查规格、型号是否符合采购合同，状态、性能是否良好；电缆的敷设路径、连接专用回流轨的位置以及连接方式应符合设计要求，敷设的电缆每隔约800mm处使用固定线夹在道床或隧道侧壁上固定一次；在专用回流轨断口处应设置电缆连接，并在电缆连接处设置独立的电缆连接板，电缆在连接板上安装时应进行电缆预留，从而抵消其安装处因温度变化发生电缆热胀冷缩带来的位移长度。在电缆导体穿入端子连接板的压线孔处，压接时的握紧荷重应符合设计要求，并在电缆固定时应采用铜铝过渡措施。如遇道岔短锚段时，可以使用电缆连接板来代替鱼尾板。

（5）防护罩安装。防护罩安装在高架段及车场部分。防护罩的进场验收应符合设计要求，并对其质量、规格和型号进行检查。防护罩的支架安装间距为2168mm，并与回流轨的支撑块错开布置，错开距离一般不小于300mm，如遇困难情况不应小于150mm，防护罩支撑卡的安装间距不大于500mm，安装连接处的搭接应紧密牢固，长度不应小于200mm，安装后的防护罩应连续无空隙，安装顺序应符合设计要求。在有回流轨的端部弯头处，防护罩应将端部弯头完全罩住，并在末端外露50mm。

（6）膨胀接头安装。膨胀接头一般安装在长轨与长轨之间，起到温度补偿的作用。一般安装于曲线半径不小于300mm的线路上，并安装于两个绝缘支架的中心部位。在进行安装施工时，需要考虑接头处的长轨距离、设计要求以及施工现场的环境温度，并根据现场温度环境调整伸缩缝尺寸，伸缩预留尺寸允许偏差为±5mm。

（7）端部弯头安装。端部弯头分为高速端部弯头和低速端部弯头，设置于专用回流轨终端。安装时应符合设计要求，其安装位置，折弯坡度、绝缘支架处应预留伸缩自由，预留范围应符合设计要求。

（8）中心锚结（防爬器）安装。防爬器分为普通型防爬器和大坡度防爬器，防爬器一般安装于整体绝缘支架的两侧。在安装前，应注意将防爬器本体与安装结合面擦拭干净，扣件的结合面安装时应保证紧密贴合。普通型防爬器适用于线路纵向坡度小于20‰处；线路纵向坡度大于或等于40‰处适用于三组普通型防爬器；大坡度防爬器适用于线路纵向坡度大于或等于20‰且小于40‰处，两整体绝缘支架之间间距为600～700mm；相邻两锚结之间间距600～700mm。

3 专用回流轨接管及运营主要内容

3.1 接管及投入运营前

（1）技术资料交接。根据专用回流轨工程建设计划，在该工程施工完成并取得验收后，需与建设单位进行交接。交接时应交接：①完整的技术图纸；②专用回流轨的平面布置图、装配图、安装图；③甲供设备、乙供设备、各部件、金具、使用安装的器材技术参数报告、使用说明书；④整体施工中对隐蔽工程记录；⑤设备的台账和技术履历。

（2）运营人员的培养及机具准备。根据整体项目建设计划及进度，需提前开展专用回流轨的维保人员储备和培训工作，包括但不限于维保工班、专业工程师等人员的培养，并对维保工作所需的工器具、备品备件、消耗料、交通机具、通讯器材及安全用具进行提前采购。

（3）运营台账建立。建设工程完成后，在专用回流轨投入运行时需建立设备原始记录和报表、设备履历台账、技术资料等。

3.2 专用回流轨运营巡视分类

（1）步行巡视。步行巡视周期为每2月1次，主要巡视内容为：①检查限界有无侵限，是否存在影响列车的情况；②安装的各零部件是否存在松动、损坏现象；③安装的绝缘设备是否存在击穿、裂纹现象；④回流连接电缆和接地连接电缆的连接部位有无松动和脱落现象。

（2）登乘巡视。登乘巡视周期为每月2次，巡视的主要内容为检查专用回流轨的外观情况。

（3）特殊时期巡视。当启动防台防汛、特殊天气黄色预警及执行预案时，应根据各安装区段不同适当增加巡视次数。

（4）智慧巡视。智慧巡视指将红外测量仪、超声波检测装置、位移记录装置、高清摄像头等检测设备安装于电客车或内燃机工程车中，通过列车的正常行驶开展专用回流轨的数据测量工作，并利用超声波仪器检测是否存在断裂等情况。对巡视中发现的设备隐患、缺陷可自动生成隐患排查记录表，便于运维人员根据缺陷紧急程度开展临时计划、周计划、月计划的消缺工作。如果发现危害行车安全、人身安全的隐患时，需要及时提报临时计划处理；在缺陷处理完成后，填写相关台账并闭环。

3.3 专用回流轨检修修程分类

（1）维持性小修。小修目的是使专用回流轨保持于正常工作状态。维修内容为：①清扫绝缘部件包括但不限于对白色粉状物、污物、尘屑等；②对巡视过程中发现的较小隐患、缺陷、损坏的零部件、膨胀接头、绝缘支架、中心锚结绝缘棒上的积尘、污物、铁屑等情况等情况进行集中性更换或修理；③对专用回流轨进行设备参数测量、并调整其导高、拉出值技术参数；④对与回流靴结合面的磨损超过规定参数处进行整体维修或局部更换。

（2）恢复性大修。大修目的是改善设备的技术状况，增强供电系统回流的稳定性。主要维修内容为整锚段更换及其附属设备更换，并符合新建工程的相关技术标准。

3.4 专用回流轨运营检修主要内容

（1）专用回流轨附件检修。①对专用回流轨的普通接头(鱼尾板)参数进行测量；检查接头连接位置螺栓有无松动痕迹，过渡处是否平滑且导电油脂是否满足使用；②磨损是否均匀；检查鱼尾板有无烧伤、变色现象；③对专用回流轨受流面至轨面的高度、至轨面中心线的限界及与轨面的平行度进行测量；④检查专用回流轨是否存在侵限、影响列车、回流靴运行的异物。

（2）端部弯头检修。①对回流轨上端受流面需检查有无放电痕迹，并检查安装的接头处有无松动现象，导电油脂是否缺少，并进行添涂；②检查其末端的摆动幅值是否符合设计规定要求；③对上弯处的参数进行测量，检查是否符合技术要求，对不符合的进行调整；④检查其末端和绝缘支架处测量载流面与走行轨面之间的高度、倾斜度、坡度值以及距离走行轨中心点的距离，所测技术参数需符合要求。

（3）膨胀接头检修。①检查膨胀接头位置有无虚接放电现象，接触面的磨损值是否符合规定，接触面是否均匀；补偿间隙参数值是否符合技术参数；安装的紧固件是否松动；其他电气连接部分是否紧固；②在膨胀接头位置，检查其载流面与走行轨平面的参数值是否符合技术要求，并检查是否存在侵限情况；③以温度曲线值作为参考，检查补偿间隙大小是否符合规定。

（4）整体绝缘支架检修。①对整体绝缘支架进行检修时，需要检查膨胀锚栓是否存在松动现象，并使用力矩扳手紧固螺栓，防止出现有无松动情况；②绝缘支架应无变色、无表层剥落、无裂纹及其他异常现象；③对支架底座进行检查时，应无锈蚀和镀锌层脱落现象，并检查支架和专用回流轨的安装对正状态；其填充水泥应表面状态良好。

（5）中心锚结检修。检查中心锚结（防爬器）与专用回流轨连接处状态，并对连接处紧固情况进行检查，对松动螺栓按规定力矩紧固。

（6）电连接检修。①电缆接线板周围应无过热变色现象，与专用回流轨的连接、电缆接线板的连接应牢固可靠；电缆绝缘层有无老化变色及表皮剥落现象；②电缆接线端子的压接处应无松动及异常现象；③电缆接线端子及电缆不应向走行轨中心倾斜，弯曲参数应符合要求。

（7）防护罩检修。①检查防护罩外观状态，其外观涂层应无变化，无脱落现象；②检查与专用回流轨连结的膨胀接头、电缆接线板、中心锚结，其状态不应阻碍专用回流轨的特性、状态和自由伸缩；③对不满足运营需求的防护罩进行维修或更换处理。