山地齿轨交通接触轨防护罩工程设计方法*

2024-01-03钱科元张茂帆

机械工程与自动化 2023年6期

钱科元，杨阳，张茂帆

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

1 接触轨防护罩及其工程设计概述

接触轨防护罩是防止人员、动物靠近接触轨供电系统而触电,确保车辆运行安全的装置[1]。在20世纪60年代北京地铁线路就开始了应用,现在已广泛应用于北京、广州、上海、深圳和武汉等城市轨道交通线路。最初采用的是木制材料[2],但木制材料容易受到外界环境的影响而腐蚀损坏,且电气性能方面较差。随着国内科学技术的发展,木制防护罩逐渐被玻璃钢材质的所取代。近些年来,国内也出现了聚氨酯等复合材料的防护罩,并在国内进行了推广。接触轨防护罩的种类众多,根据接触轨防护罩安装位置的差异,可以分为端部弯头防护罩、搭接防护罩、钢铝复合轨防护罩、绝缘支架防护罩、膨胀接头防护罩和电缆接线板防护罩等。

接触轨防护罩工程设计是将防护罩产品应用到工程项目的过程。整个过程需要完成项目特点需求分析、防护罩方案及顶层关键技术指标的制定、确定并核实设计接口、完成工程数量及工程报价以及完成接触轨防护罩安装方案等。

2 接触轨防护罩顶层设计指标

国内山地齿轨交通项目主要应用于山区,普遍具有自然环境恶劣、生态环境保护要求高、线路坡度大的特点。国内现有的接触轨防护罩普遍应用于城市轨道交通,其应用场景存在不同,防护罩的工频干耐受电压、工频湿耐受电压、人工污秽工频耐受电压、雷电全波冲击耐受电压等电气性能指标应结合工程项目所在地雨露、风雪、雷电等气象环境特点以及接触轨系统中防护开关、避雷器、绝缘子等绝缘部件的电气性能综合考虑。结合项目特点和防护罩的结构形式来确定防护罩的加工方法,并综合国内防护罩厂家产品制造的情况,制定接触轨防护罩顶层设计指标。例如,对于拉挤工艺的钢铝复合轨防护罩的性能应达到表1的要求。

表1 防护罩关键指标要求

3 接触轨防护罩关键工程设计接口

接触轨防护罩依附在接触轨上与接触轨有密切接口,同时防护罩与限界、车辆、土建专业也存在接口关系,工程设计时需注重梳理接口关系,避免专业间差错漏碰。当遇到接触轨供应商与防护罩供应商不一致时,尤其要注重核实与接触轨存在接口的参数,开展适配工作,避免工程设计完成后防护罩不能安装到接触轨上。接触轨防护罩工程设计过程中设计接口如表2所示。

表2 防护罩工程设计主要接口

4 接触轨防护罩布置原则及安装方案

防护罩沿接触轨设置,接触轨上安装支撑垫块,支撑垫块的安装距离应不小于500 mm。支撑垫块上安装防护罩,防护罩的类型由接触轨部件类型决定。不同防护罩间采用搭接形式,防护罩间的搭接量不宜小于200 mm。端部弯头防护罩需将接触轨端部弯头部件完全罩住,外留长度不小于100 mm。防护罩的安装工序应结合防护罩的结构形式综合制定,一般情况下应先安装接触轨防护罩,再安装端部弯头防护罩、电缆接线板防护罩、绝缘支架防护罩和膨胀接头防护罩。

结合接触轨及其附件的主要接口参数以及防护罩的布置原则,确定接触轨防护罩的安装方案。图1～图4分别为接触轨普通防护罩、绝缘支架防护罩、电缆接线板防护罩和端部弯头防护罩的安装方案。

图1 接触轨防护罩安装方案

图2 绝缘支架防护罩安装方案

图3 电缆接线板防护罩安装方案

图4 端部弯头防护罩安装方案

5 接触轨防护罩工程数量分析

结合接触轨防护罩的安装方案可以发现,接触轨防护罩的工程数量和接触轨附件的数量以及各类防护罩的尺寸存在一定的关系,接触轨端部弯头的防护较为特殊,除用到端部弯头防护罩外,还需安装支架防护罩、接触轨普通防护罩和搭接防护罩等。对这些防护罩的安装情况进行分析,可总结出接触轨防护罩的工程数量计算方法,如表3所示。

表3 接触轨防护罩工程数量计算方法

6 应用案例

根据某工程项目的接触轨平面布置图方案,可确定端部弯头、绝缘支架、电缆连接板、膨胀接头的工程量分别为284套、82 614套、656套和2 736套,接触轨的铺设总里程为250 km,端部弯头、绝缘支架、电缆连接板和膨胀接头的规格尺寸分别为0.85 m、0.8 m、1.2 m和1.4 m,支撑垫块的安装间距为400 mm。

利用上节接触轨防护罩工程数量的分析方法,带入相关数据可得到该项目接触轨防护罩的工程数量。端部弯头防护罩、绝缘支架防护罩、电缆接线板防护罩、膨胀接头防护罩、接触轨普通防护罩和支撑垫块的工程数量分别为284套、82 614套、656套、2 736套、22 2124 m和555 878个。