韓樹勛

（中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司，北京 100018）

0 引言

在我國中長(zhǎng)期鐵路規(guī)劃與國家建設(shè)發(fā)展需求背景下，多條城際鐵路紛紛上馬。城際鐵路建設(shè)要求不僅時(shí)速快，而且施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，在一定程度上給鐵路設(shè)計(jì)以及施工帶來了挑戰(zhàn)。無交叉線岔是高速鐵路接觸網(wǎng)非常關(guān)鍵并且必不可少的重要設(shè)備,其既需要滿足動(dòng)車組正線高速通過的安全要求,還需要滿足動(dòng)車組從正線到側(cè)線和從側(cè)線到正線低速通過時(shí)的安全要求[1-2]。目前國內(nèi)高速鐵路在設(shè)計(jì)施工中車站與正線相連股道間通常采用18號(hào)道岔。對(duì)于高速鐵路來說，高速運(yùn)行首要考慮的因素是安全性，為此業(yè)內(nèi)多采用無交叉線岔布置方式。18號(hào)道岔無交叉線岔設(shè)置于車站咽喉區(qū)，是對(duì)行車安全非常重要的設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)直接影響高速列車運(yùn)行安全[3-4]。因此，本文結(jié)合吳忠至中衛(wèi)城際鐵路對(duì)18號(hào)道岔無交叉線岔的布置、調(diào)整與檢測(cè)進(jìn)行分析。

1 18號(hào)無交叉線岔的原理及平面布置

當(dāng)前列車運(yùn)行速度逐步提升，為了保證其運(yùn)行過程的安全性和穩(wěn)定性，需要不斷提升鐵路施工水平。為此業(yè)內(nèi)人士開展了大量的研究，無交叉線岔技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)基于道岔處兩根承導(dǎo)線呈現(xiàn)出分開狀態(tài)，因此兩條鐵路之間在運(yùn)行過程中無相互干擾，可以顯著提升運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性。18號(hào)無交叉線岔便是無交叉線岔技術(shù)的典型代表，其不需要安裝線岔管，一方面可以有效避免打弓問題產(chǎn)生，另一方面可以規(guī)避硬點(diǎn)問題發(fā)生，對(duì)于高速列車的平穩(wěn)運(yùn)行具有重要意義[5-6]。

1.1 原理分析

18號(hào)道岔總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=69m，岔前長(zhǎng)度為31.729m，岔后長(zhǎng)度為37.721m。道岔中曲股與直股的延長(zhǎng)線為理論岔心，為保證列車的高速運(yùn)行，曲線半徑長(zhǎng)度為1100m。

（1）對(duì)于正在高速運(yùn)行的列車來說，當(dāng)其行駛過道岔期間，會(huì)路過三根支柱，命名為A柱、B柱和C柱，在此期間因震動(dòng)產(chǎn)生的空間位移偏差（包括上下、左右）不會(huì)達(dá)到觸碰側(cè)線導(dǎo)線的臨界值，在這樣的情況下，機(jī)車能夠安全通過。

（2）當(dāng)處于高速運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)車經(jīng)由道岔從正線進(jìn)入側(cè)線時(shí)，側(cè)線端的接觸線垂直海拔逐步降低，在這樣的情況下，當(dāng)其高度降低至某一閾值時(shí)，機(jī)車開始脫離正線，進(jìn)入側(cè)線軌道行駛。

（3）機(jī)車在常速狀態(tài)下通過側(cè)線經(jīng)過道岔并駛?cè)胝€時(shí)，其行駛速度并沒有達(dá)到較高的狀態(tài)，在這樣的情況下機(jī)車受電弓擺動(dòng)、抬升幅度相對(duì)較小，難以對(duì)機(jī)車運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。因此機(jī)車在正常運(yùn)行過程中逐步從側(cè)線接觸線駛?cè)胝€接觸線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正線行駛。

1.2 平面布置

吳中城際鐵路的紅寺堡北、中寧東車站是由兩個(gè)旅客站臺(tái)及正線I、II道，側(cè)線Ⅲ、Ⅳ道共計(jì)四股道組成。其中正線外側(cè)為站線，正線位于側(cè)線中間，這種布局方式能夠有效地保證高速行駛下的列車處于穩(wěn)定狀態(tài)。從平面布置上來看，道岔側(cè)線側(cè)設(shè)置有接觸網(wǎng)支柱，詳細(xì)位置及參數(shù)見圖1。道岔A柱對(duì)正線拉出值為-150mm，對(duì)側(cè)線的拉出值也是-150mm；道岔B柱處的拉出值對(duì)正線拉出值為+400mm，對(duì)側(cè)線拉出值為+1100mm；道岔C柱處對(duì)正線拉出值為-200mm，對(duì)側(cè)線的拉出值為+1400mm。

圖1 目標(biāo)工程支柱在側(cè)線側(cè)的平面布置示意圖

在方案設(shè)計(jì)階段，為確保列車運(yùn)行的高效安全，應(yīng)充分考慮弓網(wǎng)規(guī)律的聯(lián)通性，當(dāng)機(jī)車在行駛過程中遇到特殊情況時(shí)能夠順利切換上行、下行狀態(tài)。通常情況下，正線間的渡線是機(jī)車行駛的電力來源，圖2所示為道岔處接觸網(wǎng)支柱設(shè)計(jì)于正線側(cè)時(shí)的方案。不難發(fā)現(xiàn)，A柱對(duì)正線的拉出值為+150mm，對(duì)側(cè)線亦然，與之相對(duì)應(yīng)的B柱處對(duì)正線以及側(cè)線的拉出值分別為-400mm以及-1100mm；與此同時(shí)，C柱處對(duì)正線以及側(cè)線的拉出值分別為+200mm以及-800mm。

圖2 目標(biāo)工程支柱在正線側(cè)的平面布置示意圖

將道岔分界點(diǎn)設(shè)置為岔心，并將A柱設(shè)置于岔后，其于岔心間的最小距離閾值設(shè)置為25m，正、側(cè)線間的最大距離閾值設(shè)置為1320mm，上述參數(shù)設(shè)置的目的在于確保機(jī)車受電弓在運(yùn)行時(shí)不會(huì)碰撞任何線夾。B柱位置在岔前并且與岔心之間的距離要求為10～15m，該設(shè)計(jì)參數(shù)很難能夠確保機(jī)車在切換接觸線的情況下受電弓維持最大偏移狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際情況，目標(biāo)項(xiàng)目受電弓總寬度為1950mm，弓頭有效工作范圍為1450mm，為此可以計(jì)算出其水平偏移量的最大臨界值為250mm，與之相對(duì)應(yīng)的能夠計(jì)算出機(jī)車通過18號(hào)道岔時(shí)受電弓水平偏移量的最大臨界值為975mm。

（1）線岔始觸區(qū)的設(shè)置：結(jié)合設(shè)計(jì)方案并從實(shí)際情況出發(fā)，可以看出目標(biāo)工程線岔始觸區(qū)包含三部分，一部分位于正線接觸線與側(cè)線中心線之間；另一部分位于側(cè)線接觸線與正線中線之間，剩余部分是受電弓中心600～1050mm的平面與其抬升150mm高度范圍之間。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，除了吊弦線夾之外，始觸區(qū)范圍內(nèi)禁止安裝其余設(shè)備[7-8]。

（2）定位懸掛方案設(shè)計(jì)：由于本次工程需求，結(jié)合實(shí)際情況將道岔柱處正線的拉出值設(shè)計(jì)為±150mm，其中心距側(cè)線接觸線的最小閾值設(shè)計(jì)為1350mm，除此以外，與正線相比，側(cè)線導(dǎo)高需要超出20mm。同樣的對(duì)于B柱來說，其拉出值設(shè)計(jì)為±400mm，其中心距側(cè)線接觸線的最小閾值設(shè)計(jì)為1250mm，與正線相比，側(cè)線導(dǎo)高需要超出212mm。對(duì)于C柱來說，其拉出值設(shè)計(jì)為200mm，其中心距側(cè)線接觸線的最小閾值設(shè)計(jì)為800mm，與正線相比，側(cè)線導(dǎo)高需要超出400mm。

2 無交叉線岔的調(diào)整

2.1 調(diào)整正線接觸線拉出值及導(dǎo)高

機(jī)車在高速運(yùn)行中經(jīng)過道岔時(shí)的安全性能是項(xiàng)目研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，為保證機(jī)車安全行使，需要科學(xué)論證A、B、C柱正線接觸線導(dǎo)高閾值。在本項(xiàng)目中將這些參數(shù)均設(shè)置為5500mm。在對(duì)兩個(gè)相鄰定位點(diǎn)導(dǎo)高進(jìn)行調(diào)整時(shí)，其高差需要控制在30mm之內(nèi)；在對(duì)相鄰吊弦導(dǎo)高進(jìn)行調(diào)整時(shí)，其高差需要控制在10mm之內(nèi)。當(dāng)遇到支柱位于側(cè)線側(cè)的情況，需要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)彈性吊索，并確保其側(cè)吊弦與定位點(diǎn)等高，通常情況下誤差臨界值為10mm，接觸線拉出值經(jīng)過調(diào)整之后，其誤差閾值要控制在30mm范圍內(nèi)。

2.2 調(diào)整側(cè)線拉出值及導(dǎo)高

在對(duì)正線接觸線拉出值及導(dǎo)高調(diào)整結(jié)束之后，需要繼續(xù)對(duì)側(cè)線拉出值及導(dǎo)高進(jìn)行調(diào)整，其要求如下：一方面，要在調(diào)整側(cè)線拉出值過程中，需要保證其接觸線位于受電弓包絡(luò)線之外；另一方面通過對(duì)側(cè)線拉出值進(jìn)行調(diào)整，要盡量降低受電弓在經(jīng)過始觸區(qū)時(shí)對(duì)正線的震動(dòng)，避免產(chǎn)生震動(dòng)過大的情況，只有這樣才能保證受電弓順利從B柱與A柱之間過渡。

調(diào)整側(cè)線拉出值及導(dǎo)高具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）道岔A柱位置處渡線接觸線相比正常情況抬高20mm，其在向前延伸過程中導(dǎo)高逐漸下降至5500mm；

（2）A柱到B柱方向渡線接觸線在始觸區(qū)相比正常情況抬高20～1070mm；

（3）側(cè)線正B柱位置相比A柱抬高120mm，從而確保受電弓變化較為平緩。

本項(xiàng)目在對(duì)側(cè)線拉出值及導(dǎo)高進(jìn)行調(diào)整之后發(fā)現(xiàn)A柱定位點(diǎn)側(cè)線高度超出正線接觸線高度過多，針對(duì)這種情況通過吊弦的方式來降低側(cè)線導(dǎo)高效果不理想，可以基于如下幾個(gè)方面對(duì)側(cè)線導(dǎo)高進(jìn)行合理控制。

（1）對(duì)側(cè)線吊弦高度進(jìn)行調(diào)節(jié)：一般來說多采用打開接觸線吊弦線夾的方式展開，臨時(shí)固定時(shí)大多選用尼龍繩等工具。在調(diào)整過程中及時(shí)測(cè)量側(cè)線導(dǎo)高，確保其滿足設(shè)計(jì)閾值。完成吊弦高度測(cè)量后，結(jié)合方案科學(xué)優(yōu)化吊弦長(zhǎng)度，一方面保證吊弦受力均勻，另一方面確保接觸線平順。

（2）對(duì)側(cè)線拉出值進(jìn)行調(diào)節(jié)：結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過充分論證，將A柱拉出值設(shè)計(jì)為±150mm。在對(duì)側(cè)線拉出值進(jìn)行調(diào)節(jié)之前首先按照設(shè)計(jì)值對(duì)定位點(diǎn)處拉出值進(jìn)行調(diào)整，然后對(duì)側(cè)線導(dǎo)高進(jìn)行測(cè)量，如果結(jié)果超過閾值（5520mm），則調(diào)整兩側(cè)第1根吊弦距離，確保導(dǎo)高恢復(fù)至5520mm，此時(shí)吊弦距離調(diào)整值的臨界值為3m。在此基礎(chǔ)上對(duì)定位點(diǎn)處拉出值進(jìn)行優(yōu)化，從而在不改變渡線張力條件下降低側(cè)線導(dǎo)高。

道岔B 柱的側(cè)線拉出值確定為1100mm，其控制在1050～1150mm之間進(jìn)行調(diào)整。若是調(diào)整吊弦高度后出現(xiàn)側(cè)線導(dǎo)高抬升過大情況，應(yīng)及時(shí)把側(cè)線拉出值調(diào)整到誤差下限1050mm，因?yàn)檫m當(dāng)降低導(dǎo)高能夠通過減小定位器對(duì)線索的水平拉力來實(shí)現(xiàn)。

3 參數(shù)檢測(cè)

為確保機(jī)車的供電安全，需要對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)論證，通常來說需要滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）導(dǎo)高、拉出值以及限界范圍等各項(xiàng)參數(shù)均符合安全運(yùn)行要求；

（2）要求電壓、載流能力等參數(shù)滿足實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求且在安全可控范圍內(nèi)；

（3）在機(jī)車處于安全運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，弓網(wǎng)關(guān)系較好；

（4）接觸網(wǎng)各設(shè)備以及零部件均處于良好的工作狀態(tài)[9-10]。

待完成上述調(diào)整、安裝工作后，采用激光測(cè)量?jī)x對(duì)其偏差進(jìn)行測(cè)量，確保實(shí)際數(shù)值不超過臨界設(shè)置閾值。在檢查過程中，需要高度重視以下幾點(diǎn)：

（1）受電弓與接觸線600～1050mm 尺度內(nèi)禁止安裝線夾、金具等；

（2）為有限避免最大抬升量時(shí)打弓，需要將非支定位支座位安裝于受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線上方，底座與正線導(dǎo)高的臨界閾值不小于250mm；

（3）在正式運(yùn)行前，開展模擬檢測(cè)作業(yè)，其中較為常見的是作業(yè)車模擬受電弓法，以此確保相關(guān)參數(shù)符合實(shí)際需求[11-12]。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國高速鐵路建設(shè)進(jìn)程加快，無交叉式線岔在高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目中的重要性更加突出，為了我國鐵路行業(yè)的發(fā)展，也為了乘車人員的安全，需要高度重視接觸網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量，助力高速鐵路安全運(yùn)行。結(jié)合吳忠至中衛(wèi)城際鐵路18號(hào)道岔無交叉線岔施工，采用無交叉線岔技術(shù)，受電弓對(duì)接觸網(wǎng)能夠快速通過、彈性好，而且沒有硬點(diǎn)產(chǎn)生，可以達(dá)到高速鐵路機(jī)車運(yùn)行的需求，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高鐵接觸網(wǎng)線岔施工的高可靠性與高安全性，還能夠保障機(jī)車的高速穩(wěn)定運(yùn)行。