于先芝

中鐵電氣化局集團(tuán)三公司，河南 鄭州 450000

電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行時(shí)，對(duì)與之對(duì)應(yīng)的高速接觸網(wǎng)的要求如下：

1）具有能夠傳遞強(qiáng)大的牽引電蓓的能力；

2）沿跨距內(nèi)，接觸線對(duì)軌面的高度相對(duì)保持一致，受電弓沿接觸線的運(yùn)行軌跡基本呈水平狀態(tài)；

3）在受電弓的抬升力作用下，甚至在雙弓或沖擊力作用下，接觸懸掛不發(fā)生較大振幅的低頻振動(dòng)。

因此，高速接觸網(wǎng)無(wú)論從外部環(huán)境還是內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)都與普速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)生了質(zhì)的變化。根據(jù)高速接觸網(wǎng)工程的特點(diǎn)，從開(kāi)工測(cè)量到竣工開(kāi)通的整個(gè)施工期間，質(zhì)量控制點(diǎn)和施工關(guān)鍵技術(shù)主要有：施工測(cè)量、基礎(chǔ)施工、腕臂和吊弦計(jì)算與安裝、接觸線架設(shè)和調(diào)整等。施工偏差的控制作為接觸網(wǎng)施工的關(guān)鍵技術(shù)之一，則貫穿于整個(gè)施工過(guò)程。

高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)與常速鐵路接觸網(wǎng)的重要區(qū)別之一是高速鐵路接觸網(wǎng)的施工允許偏差小。接觸網(wǎng)施工精度越高、施工偏差越小，受電弓的受流質(zhì)量則越好，受電弓和接觸網(wǎng)的壽命越長(zhǎng)。

從多年接觸網(wǎng)工程的眾多檢測(cè)結(jié)果分析，在施工測(cè)量、計(jì)算、加工預(yù)配、現(xiàn)場(chǎng)安裝和最終檢測(cè)等五個(gè)階段均會(huì)產(chǎn)生施工偏差，產(chǎn)生施工偏差的原因則有：人員、機(jī)具、材料、方法和環(huán)境等五個(gè)方面，每道施工工序的施工偏差都是由這五個(gè)方面的施工偏差疊加而成。施工偏差控制方法與關(guān)鍵技術(shù)九具體體現(xiàn)在施工過(guò)程的環(huán)節(jié)控制上。

1 通過(guò)人、機(jī)、料、法、環(huán)的控制，消除施工偏差的方法

1）“人”的控制：即施工人員的控制。由于人的技術(shù)水平、身體條件（如視力）、心理活動(dòng)（如責(zé)任心）各異，所以施工同一道工序會(huì)有不同的結(jié)果。國(guó)內(nèi)外接觸網(wǎng)施工的成功經(jīng)驗(yàn)表明，控制施工人員本身作業(yè)質(zhì)量的有效措施是“施工人員專(zhuān)業(yè)化”，即根據(jù)接觸網(wǎng)施工特點(diǎn)，分別組成測(cè)量組、計(jì)算組、予配組、基礎(chǔ)施工組、安裝架線組、設(shè)備安裝組、調(diào)試試驗(yàn)檢測(cè)組等專(zhuān)業(yè)化作業(yè)組。專(zhuān)業(yè)化作業(yè)組的人員應(yīng)相對(duì)固定。專(zhuān)業(yè)化作業(yè)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的反復(fù)實(shí)踐，熟能生巧，操作技能可以逐步得到提高，為施工作業(yè)高精度和更小的作業(yè)誤差離散性奠定基礎(chǔ)；

2）“機(jī)”的控制：即施工機(jī)具的控制。沒(méi)有先進(jìn)的施工機(jī)具和檢測(cè)器具，技術(shù)水平再高的作業(yè)人員也極其困難，甚至不可能滿足設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所要求的施工允許偏差。例如，用經(jīng)緯儀取代線墜、接觸線靜態(tài)參數(shù)光學(xué)測(cè)量?jī)x取代普通的測(cè)量桿后，施工測(cè)量偏差范圍就可以明顯縮小。正如人員的作業(yè)結(jié)果有差異外，對(duì)同一對(duì)象采用不同規(guī)格類(lèi)型和雖然規(guī)格類(lèi)型相同，但不是同一臺(tái)儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，很可能發(fā)生一臺(tái)儀器的測(cè)量結(jié)果存在正偏差，而另一臺(tái)儀器的測(cè)量結(jié)果卻存在負(fù)偏差，因此對(duì)同一單位或單項(xiàng)工程，其測(cè)量器具也應(yīng)相對(duì)固定；

3）“料”的控制：即施工材料的控制。需施工安裝的材料都有生產(chǎn)制造公差，因此必須考慮其影響。例如在編制腕臂計(jì)算軟件程序、進(jìn)行腕臂計(jì)算中都要考慮絕緣子等材料的生產(chǎn)制造公差，預(yù)配時(shí)將其影響消除掉，避免累計(jì)施工偏差；

4）“法”的控制：這里的“法”是指施工方法，即施工工藝（含工藝流程和施工計(jì)算軟件）。例如，為避免附加懸掛架設(shè)后引起支柱傾斜值（撓度）的變化，并進(jìn)一步造成已調(diào)整的接觸懸掛位置的改變，應(yīng)盡可能先架設(shè)附加懸掛，然后測(cè)量（用于腕臂和吊弦計(jì)算的）支柱有關(guān)參數(shù)，在小半徑曲線地段時(shí)尤其要注意這點(diǎn)。又如，如果不考慮承力索和接觸線的新線蠕變影響，在承力索和接觸線架設(shè)后立即安裝吊弦和定位裝置，且吊弦和定位裝置安裝偏差非常小，那么經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，吊弦和定位裝置的靜態(tài)位置很可能超出施工允許偏差，因此必須根據(jù)設(shè)計(jì)和施工條件等具體情況采取相應(yīng)措施，如新建客運(yùn)專(zhuān)線鐵路接觸網(wǎng)施工時(shí)，可利用兩臺(tái)架線車(chē)上的緊線裝置對(duì)承力索和接觸線進(jìn)行超拉；當(dāng)在鐵路封閉點(diǎn)十分緊張的既有線提速改造施工時(shí)，可采取增加墜砣的方式對(duì)承力索和接觸線進(jìn)行超拉；當(dāng)承力索和接觸線的新線蠕變率相當(dāng)接近且施工組織允許時(shí)，為克服承力索和接觸線的新線蠕變，可采取在其設(shè)計(jì)額定張力下放置一段時(shí)間的辦法，即額定張力式超拉。具體超拉時(shí)間應(yīng)通過(guò)首件首段樣板定標(biāo)確定；

5）“環(huán)”的控制：這里的“環(huán)”意即環(huán)境，即應(yīng)注意作業(yè)周?chē)h(huán)境對(duì)施工偏差的不利影響。例如，因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵械膫鞑ニ俣扰c環(huán)境溫度成一定函數(shù)關(guān)系，所以在接觸網(wǎng)施工中使用超聲波式測(cè)量?jī)x器時(shí)，儀器從存放環(huán)境到測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)至少要有10min.以上適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的過(guò)程，否則測(cè)量偏差可能超標(biāo)。

2 消除接觸網(wǎng)施工偏差疊加的關(guān)鍵技術(shù)

弓網(wǎng)關(guān)系是關(guān)于接觸網(wǎng)性能的極其重要的指標(biāo)，如果經(jīng)過(guò)若干道工序后，接觸網(wǎng)工程的最終產(chǎn)品的施工偏差超出允許范圍，則不得不重新調(diào)整接觸網(wǎng)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因很可能是由于多道工序施工偏差疊加所致。

消除接觸網(wǎng)施工偏差疊加的關(guān)鍵技術(shù)如下：

關(guān)鍵技術(shù)1：避免量值傳遞時(shí)疊加累計(jì)偏差控制技術(shù)。接觸網(wǎng)工程計(jì)算和預(yù)配安裝時(shí)要避免量值傳遞時(shí)的疊加累計(jì)偏差。例如，數(shù)據(jù)集合A是若干個(gè)施工測(cè)量值（如支柱的側(cè)面限界及其斜率等等），數(shù)據(jù)B（如下底座連接孔中心至斜腕臂上定位環(huán)的距離）和數(shù)據(jù)C（如下底座連接孔中心至斜腕臂上套管絞環(huán)的距離）均是由數(shù)據(jù)集合A得出的計(jì)算值，那么計(jì)算B時(shí)就不應(yīng)以C作為計(jì)算元素。

關(guān)鍵技術(shù)2：階段施工偏差控制技術(shù)。除控制人、機(jī)、料、法、環(huán)等五個(gè)方面所產(chǎn)生的施工偏差外，還需從接觸網(wǎng)施工測(cè)量、計(jì)算、加工預(yù)配、現(xiàn)場(chǎng)安裝和最終檢測(cè)等5個(gè)階段控制施工偏差并在進(jìn)行后一階段工作時(shí)，盡可能消除或減小前一階段產(chǎn)生的施工偏差。例如，支柱安裝整正達(dá)標(biāo)后，高精度的支柱參數(shù)測(cè)量就可以有效地避免或減輕支柱安裝偏差對(duì)腕臂裝配計(jì)算產(chǎn)生的不利影響。

關(guān)鍵技術(shù)3：計(jì)算偏差控制技術(shù)。接觸網(wǎng)工程施工計(jì)算偏差的控制既是關(guān)鍵又是難點(diǎn)，因?yàn)榻佑|網(wǎng)所受的力是一個(gè)非常復(fù)雜且多變的空間力系，且接觸網(wǎng)各個(gè)子系統(tǒng)（組成部分）之間相互影響。因此，為達(dá)到客運(yùn)專(zhuān)線鐵路接觸網(wǎng)所要求的高精確度，腕臂和吊弦長(zhǎng)度計(jì)算軟件不宜采用解析幾何式數(shù)學(xué)模型，而應(yīng)盡可能采用力學(xué)式數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，還應(yīng)對(duì)接觸網(wǎng)施工測(cè)量、計(jì)算、預(yù)配、安裝和最終檢測(cè)等5個(gè)階段產(chǎn)生的施工偏差，從人、機(jī)、料、法、環(huán)等五個(gè)方面進(jìn)行控制，消除或減小施工偏差的疊加。

以腕臂裝配計(jì)算為例，在腕臂裝配計(jì)算軟件的數(shù)學(xué)模型中應(yīng)考慮以下因素：

1）支柱受力變形。我們是在支柱無(wú)載時(shí)測(cè)量支柱的有關(guān)參數(shù)。支柱承載后要產(chǎn)生變形，即撓度。支柱撓度的大小與支柱本身的性能及其受力（矩）相關(guān)。支柱所受力（矩）則與接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如接觸線高度、承力索和接觸線的張力以及線路參數(shù)（如曲線半徑）等相關(guān)。

2）支柱受力后的位移。其大小取決于支柱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)型式和施工工藝兩個(gè)方面。當(dāng)采用直埋式基礎(chǔ)、對(duì)承力索和接觸線進(jìn)行超拉時(shí)，支柱的位移相應(yīng)較大。

3）支柱裝配材料受力變形。除絕緣子為電瓷件外，其他支柱裝配材料均為金屬件，腕臂裝配材料受力后將產(chǎn)生彈性和塑性變形，且這些零配件之間的間隙大小會(huì)改變。

4）對(duì)定位器的受力（F）的大小進(jìn)行計(jì)算，判斷是否符合規(guī)定值（80N≤F≤2500N），必要時(shí)對(duì)拉出值進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)槎ㄎ黄鞯氖芰π∮谝?guī)定值時(shí)，接觸線在列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)的風(fēng)力和受電弓抬升力的作用下，很可能發(fā)生受電弓脫弓事故。貴昆電氣化鐵路某直線地段曾有連續(xù)兩個(gè)正定位，發(fā)生脫弓事故。

上述因素均可以通過(guò)大量的實(shí)測(cè)而得到經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

同理，吊弦長(zhǎng)度計(jì)算則應(yīng)考慮：

1）用于吊弦長(zhǎng)度計(jì)算的重要參數(shù)——懸掛點(diǎn)處的承力索（水平及垂直）位置一般應(yīng)在接觸線架設(shè)，即整個(gè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)受力穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，以消除承力索位置施工偏差的影響；

2）鐵道線路豎曲線引起的吊弦長(zhǎng)度變化量；

3）承力索不位于接觸線正上方時(shí)的吊弦長(zhǎng)度變化量；

4）在曲線地段的吊弦長(zhǎng)度變化量——懸掛點(diǎn)和跨中接觸線與鐵道線路中心的水平位置存在一個(gè)中矢值的差值，此值又因鐵路外軌超高的存在使接觸線距軌面連線中心的高度產(chǎn)生一個(gè)差值；

5）接觸線設(shè)計(jì)有預(yù)留弛度、集中荷載（如絕緣子）時(shí)的吊弦長(zhǎng)度變化量。

[1]白玉新.接觸網(wǎng)常見(jiàn)故障及對(duì)策研究，2009.

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