馬 君

（中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司 建設(shè)部，高級(jí)工程師，廣西 南寧 530029）

焦柳鐵路屬邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊工程”，建于20世紀(jì)70年代，設(shè)計(jì)速度120km/h，2018年開展電氣化改造。該鐵路隧道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，隧道內(nèi)漏水等病害現(xiàn)象嚴(yán)重，改造空間小，隧道凈空低，最低僅6152mm，接觸網(wǎng)懸掛困難。

1 研究現(xiàn)狀

在既有內(nèi)燃牽引低凈空隧道電氣化改造項(xiàng)目中，接觸網(wǎng)一般采用小結(jié)構(gòu)高度的鏈形懸掛，根據(jù)隧道凈空高度壓縮接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度，達(dá)到滿足內(nèi)燃牽引區(qū)段隧道建筑限界的目標(biāo)；或者直接去掉承力索，采用異型支撐結(jié)構(gòu)，如黎湛電化工程燕子坡梁低凈空隧道采用的“人字形”簡(jiǎn)單懸掛。焦柳鐵路若采用小結(jié)構(gòu)高度鏈形懸掛，受凈空低影響，需對(duì)隧道局部進(jìn)行擴(kuò)挖方能滿足絕緣要求，由于該線路建成年代較早，隧道病害多，不容擴(kuò)挖，該方案行不通；若借鑒黎湛電化“人字形”采用最基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單懸掛，由于沒有承力索，接觸網(wǎng)彈性均勻度差，速度受到限制，需限速80km/h，限速區(qū)段分散，總長(zhǎng)達(dá)20公里，而焦柳鐵路原設(shè)計(jì)速度120km/h，限速則大幅度影響運(yùn)輸效率，此方案亦有不妥之處。為能滿足上述兩點(diǎn)，必須應(yīng)用非常規(guī)懸掛類型。

2 研究?jī)?nèi)容

通過對(duì)城市地下軌道交通接觸網(wǎng)剛性懸掛系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，剛性懸掛在滿足接觸網(wǎng)物理絕緣、電氣性能要求的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)速度能達(dá)到焦柳鐵路要求。參考城市地下軌道交通剛性懸掛系統(tǒng)，形成焦柳鐵路低凈空隧道接觸網(wǎng)懸掛方案，可確保焦柳電化工程順利完成。

3 方案比較

3.1 方案一：鏈形懸掛

鏈形懸掛為現(xiàn)在接觸網(wǎng)最常用的懸掛方式，通過吊弦懸掛在承力索上，承力索懸掛于支柱的支持裝置上，使接觸線在不增加支柱的情況下增加了懸掛點(diǎn)，利用調(diào)整吊弦長(zhǎng)度，使接觸線在整個(gè)跨距內(nèi)對(duì)軌面的距離保持一致。鏈形懸掛減小了接觸線在跨距中間的弛度，改善了彈性，增加了懸掛重量，提高了穩(wěn)定性，可以滿足電力機(jī)車高速運(yùn)行取流的要求，如圖1所示。

圖1 簡(jiǎn)單鏈形懸掛示意圖

優(yōu)點(diǎn)：（1）工程改造完成后，可以滿足120km/h既有運(yùn)營(yíng)速度，對(duì)未來運(yùn)輸效率無影響。

（2）屬常規(guī)懸掛，與其他區(qū)段接觸懸掛方式相同，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度小。

缺點(diǎn)：（1）鏈形懸掛包含承力索和接觸線，由于焦柳鐵路隧道存在凈空低的先天不足，最低達(dá)到6152mm，焦柳鐵路設(shè)計(jì)接觸線與軌面最低導(dǎo)高5400mm，最低凈空在壓縮承力索與接觸線之間的結(jié)構(gòu)高度后，較難滿足承力索與隧道壁的絕緣距離，為運(yùn)營(yíng)留下調(diào)整空間余量較小，安全隱患大。

（2）焦柳鐵路建造時(shí)間早，受施工技術(shù)條件影響，多數(shù)隧道斷面成形不規(guī)則，圓弧率不標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)腕臂懸掛絕緣距離很難通過調(diào)整滿足，需在懸掛點(diǎn)處進(jìn)行開挖，對(duì)隧道破壞大，并且在施工期間需對(duì)線路進(jìn)行限速，施工工期長(zhǎng)，施工期間對(duì)運(yùn)輸效率干擾大。

3.2 方案二：簡(jiǎn)單懸掛

以黎湛鐵路燕子坡隧道人字形簡(jiǎn)單懸掛為例，兩懸掛點(diǎn)間距10m，定位點(diǎn)間距不大于40m。人字形簡(jiǎn)單懸掛兩埋入桿間距1.34m,在其埋入桿上分別經(jīng)過連接調(diào)整板安裝仿1300型硅橡膠絕緣子，兩絕緣子間用加長(zhǎng)滑動(dòng)管相連，在滑動(dòng)管上裝有滑動(dòng)環(huán)，經(jīng)梯形板連接硅橡膠絕緣子，通過定位線夾實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸線的懸掛。如圖2所示。

圖2 黎湛鐵路燕子坡隧道簡(jiǎn)單懸掛示意圖

優(yōu)點(diǎn)：（1）無需對(duì)隧道進(jìn)行擴(kuò)挖處理，能夠滿足導(dǎo)高和絕緣要求。

（2）工程影響范圍小、施工難度低，施工周期短。

（3）與本線其他區(qū)段接觸懸掛方式差異較小，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度相對(duì)較小。

缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單懸掛雖然優(yōu)點(diǎn)較多，通過去掉承力索解決了隧道凈空低、絕緣距離不足的先天不足，但由于沒有了承力索，一是接觸網(wǎng)彈性均勻度差，速度受到限制，需限速80km/h開通，而既有焦柳鐵路運(yùn)營(yíng)速度120km/h，涉及改造隧道總長(zhǎng)約20公里，分散在近百公里線路上，若都限速，對(duì)運(yùn)輸效率影響較大；二是需增加供電能力補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)容，彌補(bǔ)取消承力索造成的電氣缺口。

3.3 方案三：剛性懸掛

剛性懸掛接觸網(wǎng)是將接觸線鑲嵌在匯流排中的一種懸掛方式，廣泛應(yīng)用于隧道截面相對(duì)較小的城市地鐵接觸網(wǎng)中，匯流排起著傳送電能和固定接觸線的作用，如圖3所示。懸掛點(diǎn)8米一處，每節(jié)匯流排長(zhǎng)12米，通過中間接頭連接成整體。整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)錨段組成，每個(gè)錨段長(zhǎng)約300米，錨段與錨段之間通過膨脹接頭相連接。各錨段的主體是由標(biāo)準(zhǔn)的匯流排接續(xù)而成，并在每個(gè)錨段的中心位置都設(shè)有中心錨結(jié)裝置，防止匯流排順線路方向發(fā)生串動(dòng)。剛性懸掛如圖4所示。

圖3 匯流排橫截面示意圖

圖4 剛性懸掛示意圖

優(yōu)點(diǎn)：與簡(jiǎn)單懸掛類似，通過去掉承力索，為上部空間留出了較大的余量，解決了隧道凈空低、絕緣距離不足問題。但與簡(jiǎn)單懸掛不同，剛性懸掛接觸線包含在剛性匯流排中，通過分布較為密集的懸掛點(diǎn)固定，避免了簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)彈性均勻度差的缺陷，可以滿足120km/h既有運(yùn)營(yíng)速度，工程改造完成后，對(duì)運(yùn)輸效率無影響。

缺點(diǎn)：（1）施工難度大，施工周期略長(zhǎng)。

（2）與本線其他區(qū)段接觸懸掛方式差異較大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理難度較大。

3.4 方案確定

表1為方案對(duì)比表。

表1 方案對(duì)比表

通過方案對(duì)比、論證，最終選擇方案三剛性懸掛作為焦柳鐵路低凈空隧道改造方案。該方案對(duì)隧道破壞小，能夠滿足導(dǎo)高和絕緣要求，改造完成后對(duì)運(yùn)輸效率無影響。但施工難度相對(duì)常規(guī)懸掛方式較大，施工周期略長(zhǎng)，需強(qiáng)化安全管控措施，加強(qiáng)施工組織。本項(xiàng)目所用的剛性懸掛在國內(nèi)屬第一次大規(guī)模應(yīng)用，還需結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)及靜、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收暴露出的問題，在實(shí)踐過程中形成運(yùn)營(yíng)、檢修、應(yīng)急搶修規(guī)程等指導(dǎo)性意見，彌補(bǔ)該方案運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理難度較大的弱勢(shì)。

4 實(shí)施情況

2020年4月12日晚，首件試裝在彭莫山隧道開展，在3小時(shí)天窗點(diǎn)內(nèi)共完成180米接觸網(wǎng)剛性懸掛匯流排安裝，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，整體技術(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)。2020年8月底完成全部工程，長(zhǎng)度共20公里。

2020年9月24日，第一次開展120km/h動(dòng)態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)一級(jí)硬點(diǎn)共35個(gè)。9月25日至9月28日，集中力量對(duì)膨脹關(guān)節(jié)及中間接頭進(jìn)行了調(diào)整。9月29日檢測(cè)，一級(jí)硬點(diǎn)降到9個(gè)，減少26個(gè)。經(jīng)整改，在10月14日動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，原9個(gè)處所硬點(diǎn)全部消缺。

2020年11月進(jìn)行月度例行動(dòng)態(tài)檢測(cè)時(shí)，新出現(xiàn)硬點(diǎn)10個(gè)，經(jīng)分析，原因?yàn)槭芗竟?jié)轉(zhuǎn)換，溫度變化較大影響，膨脹接頭產(chǎn)生形變量較大，引起膨脹關(guān)節(jié)處部分調(diào)整不到位的部件出現(xiàn)位置偏差，產(chǎn)生卡滯，影響線路平順性。反應(yīng)出剛性懸掛脫離地鐵全封閉、溫差小的良好環(huán)境，在國鐵應(yīng)用過程中存在適應(yīng)性問題，需加大調(diào)整力度及精度。為此，對(duì)全線進(jìn)行全面排查，查看膨脹接頭刻度尺與溫升曲線進(jìn)行對(duì)比，判斷膨脹接頭有無卡滯現(xiàn)象，對(duì)存在卡滯的處所進(jìn)行懸掛點(diǎn)調(diào)整或更換產(chǎn)品處理。截止目前，運(yùn)行情況較好。

5 結(jié)束語

不同于新建鐵路線路，既有鐵路改造經(jīng)常會(huì)碰到新工程標(biāo)準(zhǔn)與舊建設(shè)條件不匹配的情況，若采用常規(guī)保守方案來應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)苛刻的施工條件，往往會(huì)在其他方面有所將就。若想找到一個(gè)最優(yōu)方案，需敢于創(chuàng)新，酌情研究采用非常規(guī)方案，對(duì)于可能出現(xiàn)的問題，采取措施、彌補(bǔ)不足，提高適應(yīng)性即可，以達(dá)到最優(yōu)化解決問題的目的。

本項(xiàng)目借鑒城市地鐵懸掛系統(tǒng)，采用的剛性懸掛在路內(nèi)屬第一次大規(guī)模應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際運(yùn)營(yíng)及月度動(dòng)態(tài)檢測(cè)暴露出的問題，摸索完善了適用于國鐵項(xiàng)目的剛性懸掛施工方案，為后期集團(tuán)公司益湛線電氣化改造乃至全國其他各老舊隧道電化改造提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)；在實(shí)踐過程中逐漸形成的相關(guān)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，為全路制定剛性懸掛運(yùn)營(yíng)、檢修及應(yīng)急搶修規(guī)程提供了寶貴參考。