關(guān)于地鐵匯流排免切割整體化安裝的研究

米勝杰

（中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司，河北 阜城 053700）

1 地鐵剛性懸掛匯流排概述

1.1 剛性懸掛

地鐵是在城市中修建的快速、大運(yùn)量、用電力牽引的軌道交通，一般修建于城市主城區(qū)的地下。為了保證地面建筑的安全，以及經(jīng)濟(jì)效益的最大化，地下空間修建的比較狹小。如果像一般鐵路采用支柱（吊柱）和腕臂的柔性懸掛，則在垂直和水平方向上，就需要很大的空間，顯然地鐵不適合采用這種安裝方式。由此誕生了接觸網(wǎng)剛性懸掛安裝方式（圖3），這是一種有別于傳統(tǒng)柔性接觸網(wǎng)懸掛安裝方式的新型安裝方式。剛性懸掛安裝方式采用絕緣子來懸掛剛性導(dǎo)體，省去了柔性懸掛的腕臂或者彈性底座，既增大了對(duì)地距離，又降低了車輛上方的空間。

圖3 接觸網(wǎng)剛性懸掛安裝方式

接觸網(wǎng)剛性懸掛由懸吊底座（懸吊槽鋼）、針式絕緣子、匯流排定位線夾、匯流排、接觸導(dǎo)線組成。剛性懸掛的組成零部件尺寸較小，而且剛性懸掛的接觸線在順線路方向上沒有伸縮量，因而不需要補(bǔ)償裝置，所以在空間上要求較小。由于地鐵列車的追蹤列車間隔時(shí)間短，這就要求地鐵列車在車站停車上下客以后要快速啟動(dòng)，為下一列列車進(jìn)站騰出足夠時(shí)間，而且由于直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)勢(shì)，更利于地鐵列車的快速啟動(dòng)，所以地鐵牽引供電系統(tǒng)一般采用直流系統(tǒng)，匯流排可以增大接觸線的電流負(fù)載。鑒于剛性懸掛所占空間小，載流量大的優(yōu)勢(shì)，普遍被地鐵采用。

1.2 剛性懸掛零部件

1.2.1 匯流排定位線夾。匯流排定位線夾用于固定剛性懸掛匯流排，分為B型、C型和D型三種。B型匯流排定位線夾上部通過定位銷釘與絕緣子相連接，下部固定匯流排；C 型和D 型匯流排定位線夾上部通過U型螺栓與腕臂相連接，下部固定匯流排（圖1）。

圖1 匯流排定位線夾

1.2.2 匯流排中心錨結(jié)線夾。中心錨結(jié)線夾適用于剛性懸掛中心錨結(jié)處。中心錨結(jié)線夾直接安裝在匯流排上，主要由線夾本體、線夾夾板、線夾連板等組成，上部通過M16 螺栓與絕緣子相連，在線夾連板處通過銷釘與中心錨結(jié)絕緣棒相連接（圖2）。

圖2 剛性懸掛中心錨結(jié)

1.3 匯流排及其連接附件

1.3.1 匯流排。匯流排（圖4）是用于剛性懸掛接觸網(wǎng)中，用來夾持接觸線并承載電流的部件。

圖4 匯流排

匯流排下方有一個(gè)槽道，接觸導(dǎo)線的燕尾槽正好鑲嵌在這個(gè)槽道里，從而固定住接觸線。每個(gè)剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)的位置，使用的匯流排是終端匯流排（圖5）。終端匯流排是一種特殊的匯流排，終端匯流排截面（圖6）尺寸與匯流排完全一致，但是終端微微翹起，翹起高度為70mm，翹起長(zhǎng)度為1000mm，制造長(zhǎng)度L為5950mm。微微翹起的匯流排端部可使地鐵列車的受電弓平穩(wěn)過渡，避免出現(xiàn)刮弓、打弓、鉆弓的現(xiàn)象，保證地鐵列車的安全運(yùn)行（圖7）。

圖5 終端匯流排

圖6 匯流排截面示意圖

圖7 匯流排中間接頭外形及尺寸示意圖

1.3.2 匯流排連接附件。匯流排連接附件指的是匯流排中間接頭。匯流排中間接頭是用于兩根匯流排之間機(jī)械和電氣連接的部件。匯流排中間接頭由左右兩個(gè)魚尾板組成，通過無螺母式螺栓連接結(jié)構(gòu)與匯流排連接，將兩段匯流排連接成為一個(gè)整體。中間接頭的外形尺寸應(yīng)與匯流排的內(nèi)表面相匹配，結(jié)合緊密。匯流排中間接頭的電氣和機(jī)械性能與匯流排的電氣和機(jī)械性能相一致，材質(zhì)均為鋁合金，以確保載流量。

2 匯流排傳統(tǒng)安裝方法

2.1 定位點(diǎn)傳統(tǒng)定測(cè)方法

定位點(diǎn)就是安裝匯流排懸掛裝置的懸掛點(diǎn)（圖8）。

圖8 匯流排懸掛裝置

定位點(diǎn)的傳統(tǒng)定測(cè)方法是選擇一個(gè)里程參照點(diǎn)（通常為隧道口里程），按照施工平面圖紙上所標(biāo)注的相鄰懸掛點(diǎn)的距離（下稱跨距）依次進(jìn)行跨距測(cè)量，把相應(yīng)位置用石膏筆或者粉筆在鋼軌上標(biāo)記出來，然后把激光測(cè)量?jī)x放在鋼軌上標(biāo)記的位置測(cè)量出“拉出值”為0 的位置，在隧道頂部做出標(biāo)記。這個(gè)標(biāo)記就是定位點(diǎn)的中心點(diǎn)。以此中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，使用模板在隧道頂部進(jìn)行鉆孔、安裝化學(xué)錨栓，再安裝匯流排懸掛裝置。

2.2 匯流排傳統(tǒng)安裝方法

采用匯流排傳統(tǒng)安裝方法安裝時(shí)需要兩臺(tái)梯車。

因匯流排長(zhǎng)度過長(zhǎng)，需要兩個(gè)人使用肩膀抗住匯流排的兩端，分別從兩臺(tái)梯車攀爬至梯車頂部，在到達(dá)指定的安裝高度后，梯車上面的人接過匯流排，先臨時(shí)安裝在事先安裝好的懸掛裝置的定位線夾中，然后與上一節(jié)匯流排進(jìn)行對(duì)接。匯流排對(duì)接好以后，再緊固好匯流排的定位線夾。然后按此步驟進(jìn)行下一節(jié)匯流排的安裝及對(duì)接。

3 匯流排免切割整體化吊裝安裝方法

3.1 定位點(diǎn)定測(cè)方法

相比于傳統(tǒng)的定位點(diǎn)定測(cè)方法，匯流排免切割整體化吊裝安裝方法中的定位點(diǎn)定測(cè)方法，就是把“拉出值”為0 定測(cè)改為該定位點(diǎn)所標(biāo)注的“拉出值”?？缇鄿y(cè)量依舊與傳統(tǒng)的定測(cè)方法一致，在使用激光測(cè)量?jī)x時(shí)，找到施工平面圖上所標(biāo)注的拉出值數(shù)值的點(diǎn)，把這個(gè)點(diǎn)定為懸掛裝置的中心點(diǎn)。

在使用傳統(tǒng)定位點(diǎn)定測(cè)方法定測(cè)定位點(diǎn)位置時(shí)，加之施工誤差，在特殊情況下，調(diào)整完之后的懸掛裝置，匯流排定位線夾會(huì)靠近定位槽鋼的一端。遇到這種情況，在驗(yàn)收時(shí)，運(yùn)營(yíng)單位會(huì)提出“拉出值無調(diào)節(jié)余量”的問題。這種問題對(duì)于施工單位來說是非常“惱火”的，因?yàn)檎钠饋硭ㄙM(fèi)的人工材料會(huì)比較多，只能把原先的化學(xué)錨栓切割掉，再重新進(jìn)行定位打孔安裝。

匯流排免切割整體化吊裝安裝方法中的定位點(diǎn)定測(cè)方法就能解決在竣工驗(yàn)收時(shí)存在的“拉出值調(diào)節(jié)余量不足”的問題，因?yàn)榘创朔椒ò惭b的定位裝置，在正常情況下，匯流排處于懸吊底座（懸吊槽鋼）的中間，兩側(cè)的調(diào)節(jié)余量會(huì)非常大。但它也有一定的局限性，就是該方法僅適用于錨段中間定位點(diǎn)的定測(cè)安裝。錨段絕緣關(guān)節(jié)和非絕緣關(guān)節(jié)的定位點(diǎn)定測(cè)依然需要按照傳統(tǒng)定測(cè)方式進(jìn)行定測(cè)，不然則會(huì)導(dǎo)致架空地線在關(guān)節(jié)處出現(xiàn)橫線路方向上的折角，與設(shè)計(jì)圖紙要求“架空地線敷設(shè)方向改變時(shí)，其轉(zhuǎn)角一般不得超過10°”不符。嚴(yán)重的時(shí)候，架空地線根本無法安裝到線夾內(nèi)（圖9）。

圖9 錨段關(guān)節(jié)匯流排懸掛裝置安裝

3.2 匯流排免切割的實(shí)現(xiàn)

匯流排免切割是通過適當(dāng)調(diào)整跨距或者定制匯流排來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為避免由于熱脹冷縮的作用，匯流排中間接頭移動(dòng)到定位線夾的位置，匯流排中間接頭距離相鄰最近懸掛點(diǎn)距離為0.5m-3.5m，而且如需調(diào)整跨距其相鄰跨距比一般不大于1:1.25。

3.2.1 調(diào)整跨距。根據(jù)施工平面圖使用CAD平面制圖軟件進(jìn)行制圖模擬，先按標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度匯流排進(jìn)行繪制，如果遇到匯流排中間接頭距離相鄰最近懸掛點(diǎn)距離小于0.5m 或者大于3.5m的情況，適當(dāng)調(diào)整懸掛點(diǎn)之間的距離，使匯流排接頭到懸掛點(diǎn)的距離介于0.5m和3.5m之間，同時(shí)也要保證其相鄰跨距比不大于1:1.25。

3.2.2 定制匯流排。此方法同樣也需要使用CAD平面制圖軟件進(jìn)行制圖模擬，當(dāng)遇到匯流排中間接頭距離相鄰最近懸掛點(diǎn)距離小于0.5m或者大于3.5m的情況，調(diào)整匯流排的長(zhǎng)度，使其接頭位置到到懸掛點(diǎn)的距離介于0.5m和3.5m之間。在向匯流排生產(chǎn)廠家下采購(gòu)訂單時(shí)，按標(biāo)注長(zhǎng)度進(jìn)行定制匯流排。

3.3 匯流排整體化吊裝

傳統(tǒng)匯流排安裝方法為逐節(jié)安裝對(duì)接，這就導(dǎo)致在進(jìn)行匯流排對(duì)接工作時(shí)，為高空作業(yè)。高空作業(yè)一直是重大風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，存在高處墜落和物體打擊的風(fēng)險(xiǎn)。而且施工人員在匯流排的一端進(jìn)行對(duì)接工作，另一端則為懸空狀態(tài)。由于匯流排的自重問題，匯流排容易發(fā)生形變，從而降低匯流排的安裝施工質(zhì)量，給地鐵列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行留下安全隱患。

匯流排整體化吊裝方法的靈感來源于高鐵鋪軌基地的龍門吊組（圖10）。高鐵的每根鋼軌長(zhǎng)度為500m，在這個(gè)長(zhǎng)度下的鋼軌軟的像一根面條。鋪軌基地創(chuàng)新性的使用36 臺(tái)龍門吊組成的龍門吊組進(jìn)行鋼軌吊裝。依次排開的龍門吊組可以一次性把500m長(zhǎng)的鋼軌吊起進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖10 高鐵鋪軌基地的龍門吊組

匯流排整體化吊裝方法就是把若干節(jié)匯流排先在地面上對(duì)接完成，在每個(gè)懸掛點(diǎn)臨時(shí)安裝一個(gè)滑輪，把連接好的匯流排，使用繩子吊到定位線夾的位置進(jìn)行安裝。

4 匯流排免切割整體化吊裝的優(yōu)勢(shì)

4.1 施工安全方面

匯流排傳統(tǒng)安裝方法（圖11）為兩人使用肩膀分別扛起匯流排的兩端，攀爬兩臺(tái)梯車至其頂部，然后進(jìn)行安裝和對(duì)接。這需要兩臺(tái)梯車完美配合才能實(shí)現(xiàn)，一旦兩臺(tái)梯車配合出現(xiàn)失誤，匯流排在肩抗的過程中發(fā)生偏移掉落，很容易發(fā)生危險(xiǎn)，輕則造成匯流排損壞，重則會(huì)引起墜落傷人和高空墜物打擊的安全事故。匯流排免切割整體化吊裝方法與傳統(tǒng)的安裝方法的不同之處在于不需要使用人工肩抗進(jìn)行安裝，而是使用滑輪進(jìn)行吊裝。施工人員可以避開匯流排正下方，這樣即使匯流排墜落，也不會(huì)發(fā)生傷人事故。

圖11 傳統(tǒng)匯流排安裝方法

4.2 施工質(zhì)量方面

按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)切割的匯流排，很難做到切割面完全豎直。而且切割完的匯流排需要再次進(jìn)行開孔，以安裝匯流排中間接頭。手動(dòng)切割的總是不近完美，導(dǎo)致在對(duì)接后的匯流排間隙過大，不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。匯流排免切割安裝，通過技術(shù)手段避免了手動(dòng)切割匯流排，對(duì)接的匯流排均是由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，切割面、安裝孔都比手動(dòng)切割和開孔要完美，對(duì)接后的匯流排間隙也符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

匯流排傳統(tǒng)安裝方法需要兩臺(tái)梯車進(jìn)行安裝。在空中對(duì)接的時(shí)候，非對(duì)接的一端則會(huì)處于懸空狀態(tài)，由于匯流排的自重原因，加之匯流排長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)使匯流排在端部發(fā)生形變，從而致使匯流排安裝質(zhì)量不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

匯流排免切割整體化吊裝方法是在地面是進(jìn)行匯流排對(duì)接，沒有匯流排自重導(dǎo)致的形變，可以做到匯流排的“完美對(duì)接”。在使用滑輪組進(jìn)行吊裝時(shí)，滑輪組的布置間距與懸掛點(diǎn)的布置間距是一致的，這樣就避免了匯流排懸空長(zhǎng)度過長(zhǎng)，保證匯流排施工安裝質(zhì)量。

4.3 施工經(jīng)濟(jì)性方面

匯流排傳統(tǒng)安裝方法需要在空中進(jìn)行匯流排的對(duì)接工作，同一時(shí)間只能對(duì)接一處接頭，而且需要切割時(shí)，只需2 至3 名施工人員進(jìn)行切割，而此時(shí)其他施工人員無法進(jìn)行下一步的安裝施工，造成人工資源浪費(fèi)。在進(jìn)行匯流排對(duì)接工作時(shí)，無法進(jìn)行下一節(jié)匯流排的對(duì)接，同樣也造成人工資源的浪費(fèi)。

匯流排免切割整體化吊裝方法則是在地面進(jìn)行對(duì)接再進(jìn)行吊裝，這樣就可以同時(shí)對(duì)接多處接頭，然后整體吊裝，節(jié)省人工，也可以使施工更加的高效。

假設(shè)安裝200 米匯流排，按標(biāo)準(zhǔn)匯流排長(zhǎng)度以及常規(guī)跨距標(biāo)準(zhǔn)，需要2 節(jié)匯流排終端和16 節(jié)匯流排，會(huì)有17 處接頭、25處懸掛點(diǎn)。其中對(duì)接一處接頭按5 分鐘計(jì)算，歸位一處懸掛點(diǎn)按2 分鐘計(jì)算。實(shí)際施工時(shí)，每對(duì)接50 米匯流排進(jìn)行一次整體化吊裝施工。

兩種施工方法對(duì)比如表1。

表1 傳統(tǒng)安裝方法和免切割整體化吊裝方法對(duì)比

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際安裝中，可以節(jié)省一半施工時(shí)間，大大提升了匯流排安裝速度。

5 結(jié)論

通過匯流排傳統(tǒng)安裝方法與免切割整體化吊裝的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，免切割整體化吊裝方法無論是在施工安全方面還是在施工質(zhì)量方面，乃至施工經(jīng)濟(jì)性方面，都存在巨大的優(yōu)勢(shì)。尤其是在施工經(jīng)濟(jì)性方面，在相同人工數(shù)量的條件下，不僅可以節(jié)省梯車1 臺(tái)，還可以將每日施工完成量提高一倍。由此可見，地鐵匯流排免切割整體化吊裝安裝方法在實(shí)際的施工安裝中可以安全高效高質(zhì)量的完成地鐵匯流排的安裝。