高速鐵路接觸網(wǎng)定位坡度問題的分析與對(duì)策

張國棟 上海鐵路局合肥供電段

高速鐵路接觸網(wǎng)定位坡度問題的分析與對(duì)策

張國棟 上海鐵路局合肥供電段

2016年下半年高速弓網(wǎng)檢測(cè)車連續(xù)檢測(cè)出管內(nèi)高鐵接觸網(wǎng)定位坡度超標(biāo)問題。針對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)真進(jìn)行分析研究，組織進(jìn)行理論和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，提出調(diào)整意見和整治措施。

高速鐵路；定位坡度；分析；意見

高速鐵路接觸網(wǎng)定位裝置是弓網(wǎng)受流關(guān)鍵裝置，定位坡度不達(dá)標(biāo)，直接影響到定位器、接觸線與受電弓的動(dòng)靜態(tài)空間位置關(guān)系、相互作用力，嚴(yán)重影響運(yùn)營安全。因此確保定位坡度在標(biāo)準(zhǔn)安全范圍內(nèi)，是保障高速鐵路安全的重要保證。

1 問題概述

2016年高速弓網(wǎng)檢測(cè)車連續(xù)檢測(cè)車合蚌、合福、杭深、滬寧等高鐵線路接觸網(wǎng)定位坡度超標(biāo)問題，檢測(cè)出定位坡度不達(dá)標(biāo)主要為定位坡度過小（0°～1°）。

2 問題分析

2.1 復(fù)測(cè)結(jié)果分析

現(xiàn)場(chǎng)組織對(duì)管內(nèi)合蚌、合福高鐵34處定位坡度超標(biāo)位置進(jìn)行逐一復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)34處定位坡度過小位置全部位于曲線區(qū)段，且外軌超高基本在125 mm以上。復(fù)測(cè)利用坡度儀測(cè)量，測(cè)量角度為定位器相對(duì)于水平面夾角，定位坡度全部合格；利用激光測(cè)量儀測(cè)量，測(cè)量角度為定位器相對(duì)于軌平面夾角，定位坡度全部不合格。

2.2 定位坡度不達(dá)標(biāo)原因分析

2.2.1 定位坡度定義及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

按照《中國鐵路總公司關(guān)于印發(fā)〈高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則〉的通知》(鐵總運(yùn)〔2015〕362號(hào)）第一百一十九條定義：“定位坡度為定位器與軌面連線之間的夾角”,老版檢規(guī)未有明確規(guī)定。而合蚌、合福、杭深、滬寧等高鐵接觸網(wǎng)定位坡度按照鐵四院和上海設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為“定位器與水平面之間夾角”。

高速弓網(wǎng)檢測(cè)車檢測(cè)裝置接觸網(wǎng)定位坡度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行362號(hào)關(guān)于定位坡度定義，定位坡度測(cè)量角度為定位器與受電弓之間夾角，受電弓平面等同于軌平面角度。

2.2.2 定位坡度不達(dá)標(biāo)原理分析

由此可見，由于管內(nèi)高鐵定位坡度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)檢車弓網(wǎng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不一致，動(dòng)檢定位坡度=設(shè)計(jì)定位坡度（相對(duì)于水平面）-軌平面（即受電弓平面）相對(duì)水平面夾角。受外軌超高影響，動(dòng)檢車在曲線區(qū)段檢測(cè)的定位坡度普遍較小，是造成曲線區(qū)段檢測(cè)出的定位坡度偏低的直接原因。動(dòng)檢車定位坡度檢測(cè)參照物為受電弓平面，而受電弓平面角度近似軌平面，即在外軌超高在199 mm～323 mm時(shí)，定位器與受電弓角度檢測(cè)角度為0°。原理圖分析如圖1所示。

圖1 動(dòng)檢車接觸網(wǎng)定位坡度檢測(cè)原理圖

2.3 定位坡度檢測(cè)誤差分析

在高鐵定位坡度設(shè)計(jì)在8°～13°條件下，理論上只有對(duì)應(yīng)外軌超高199 mm≤h≤323 mm時(shí)，即軌平面相對(duì)于水平面夾角為8°～13°，此時(shí)定位坡度與軌平面相對(duì)于水平面夾角一致，定位器相對(duì)于軌平面處于平行狀態(tài)，相對(duì)角度為0°，如圖2所示。

圖2 定位坡度誤差分析示意圖

以合蚌、合福高鐵為例，現(xiàn)場(chǎng)合蚌線外軌超高最大為175 mm,合福線外軌超高最大為165 mm,在外軌超高在175 mm、165 mm時(shí)，軌平面相對(duì)于水平面的夾角分別為7°、6.55°，即定位坡度檢測(cè)最大誤差△a=8°-6.55°=1.45°(或?yàn)槭茈姽秳?dòng)誤差）。

2.4 定位坡度弓網(wǎng)檢測(cè)不達(dá)標(biāo)情況分析

按照高鐵接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：定位坡度根據(jù)不同曲線半徑，定位坡度控制在8°～13°。

（1）按定位坡度（相對(duì)水平角度）上限13°測(cè)算時(shí)，當(dāng)在軌平面角度（相對(duì)于水平面，下同）a〉5°時(shí)，定位器角度（相對(duì)于軌平面，下同）夾角b〈8°，即當(dāng)外軌超高〉125 mm時(shí)，定位器角度b〈8°，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定位坡度不達(dá)標(biāo)，如圖3所示。

圖3 定位坡度角度分析（按設(shè)計(jì)上限13°）

（2）理論上存在外軌超高時(shí)，按定位坡度（相對(duì)水平角度）下限8°測(cè)算時(shí)，按照弓網(wǎng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)定位坡度不達(dá)標(biāo)。在實(shí)際施工中，定位坡度一般是按9°進(jìn)行調(diào)整（曲外13°），在定位坡度為9°時(shí)，在a〉1°時(shí)，b〈8°，即當(dāng)外軌超高〉25 mm時(shí)，定位器角度b〈8°，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定位坡度不達(dá)標(biāo)，如圖4所示。

圖4 定位坡度角度分析（按設(shè)計(jì)下限8°）

3 弓網(wǎng)關(guān)系分析

通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管內(nèi)高鐵接觸網(wǎng)定位坡度復(fù)測(cè)及網(wǎng)上檢查確認(rèn)，動(dòng)檢車檢測(cè)出定位器相對(duì)于受電弓角度坡度過?。?°～1°）時(shí)，未侵入動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，不影響弓網(wǎng)受流關(guān)系。具體分析如下：

3.1 止釘間隙滿足設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)場(chǎng)檢查動(dòng)檢車檢測(cè)出定位坡度偏低處所定位器止釘間隙均符合設(shè)計(jì)要求，滿足受電弓最大動(dòng)態(tài)抬升量150 mm的1.5倍即225 mm限位要求。

3.2 定位器本體狀態(tài)良好

現(xiàn)場(chǎng)組織對(duì)34處定位坡度不達(dá)標(biāo)處所逐一進(jìn)行上網(wǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)定位器與受電弓有刮碰痕跡，尤其是合蚌高鐵在五年運(yùn)行中弓網(wǎng)受流平穩(wěn)正常，未出現(xiàn)定位器打弓現(xiàn)象。

3.3 定位器與受電弓受力及相對(duì)位置在安全范圍內(nèi)

通過觀察受電弓過定位器狀態(tài)，因曲線區(qū)段拉出值較大，一般為250 mm～350 mm，當(dāng)受電弓過定位器時(shí)，定位器侵入受電弓工作區(qū)域限界部分較短，且垂直方向受定位線夾（約7cm）限制，止釘間隙滿足定位器抬升空間需求，即使與受電弓處于同一水平面，也不會(huì)侵入動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，不會(huì)出現(xiàn)定位器打弓現(xiàn)象。如圖5所示。

圖5 受電弓通過定位器現(xiàn)場(chǎng)圖（定位坡度為0°）

3.4 設(shè)計(jì)定位坡度滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安全運(yùn)行要求

現(xiàn)場(chǎng)合蚌線外軌超高最大175 mm，合福線外軌超高最大165 mm，測(cè)算出軌平面相對(duì)水平面夾角a1=7°（合蚌），a2= 6.55°（合福）。合蚌、合福高鐵接觸網(wǎng)定位坡度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為8°～13°，此時(shí)定位器與受電弓平面有正向夾角，且存在1°以上安全余量，滿足安全運(yùn)行要求。如圖6所示。

圖6 合蚌、合福高鐵在最大外軌超高時(shí)定位坡度

4 定位坡度調(diào)整意見

4.1 定位器作用解析

接觸線安裝完成后，定位點(diǎn)與其他吊弦點(diǎn)處于等高位置，定位點(diǎn)處接觸線承受定位器作用于接觸線的垂直拉力和水平拉力，使接觸線達(dá)到力學(xué)平衡。定位器、接觸線與受電弓的動(dòng)靜態(tài)空間位置關(guān)系、相互作用力是確保弓網(wǎng)平穩(wěn)受流的關(guān)鍵。

4.2 定位坡度調(diào)整影響

定位器坡度由接觸網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)決定，安裝后處于受力平衡狀態(tài)，不可隨意調(diào)整，否則定位點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生人為的抬升或降低，形成硬點(diǎn)。定位坡度過小，則可能發(fā)生受電弓與定位器碰撞，需要減少拉出值或加大第一吊弦距定位點(diǎn)的距離，定位管也要做適當(dāng)抬高處理，增大開口距離。減小拉出值會(huì)加速受電弓的不均勻磨耗，增大第一根吊弦距定位點(diǎn)的距離會(huì)影響弓網(wǎng)受流質(zhì)量。

4.3 定位坡度調(diào)整意見

通過研究，管內(nèi)合蚌、合福高鐵定位坡度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行要求。如冒然進(jìn)行調(diào)整一是違反設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無論證支持；二是必然引起拉出值技術(shù)參數(shù)變化，造成整個(gè)弓網(wǎng)關(guān)系變化，易造成硬點(diǎn)問題，影響弓網(wǎng)受流質(zhì)量；三是調(diào)整難度大，原施工中在材料預(yù)配及安裝已考慮受電弓輪廓線與定位裝置相對(duì)安全位置，不易調(diào)整。因此不建議對(duì)檢測(cè)出相對(duì)于軌平面定位坡度偏低處所進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)束語

通過理論驗(yàn)證及現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，只要保證定位器坡度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范8°～13°要求，且拉出值、止釘間隙技術(shù)參數(shù)滿足規(guī)范要求，即可滿足高鐵線路運(yùn)行安全。經(jīng)過近半年來管內(nèi)高鐵現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營驗(yàn)證，在定位坡度未調(diào)整情況下高鐵線路運(yùn)行安全穩(wěn)定，節(jié)省了大量人力、物力，產(chǎn)生了可觀經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]《中國鐵路總公司關(guān)于印發(fā)〈高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則〉的通知》（鐵總運(yùn)〔2015〕362號(hào)）.

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時(shí)間：2017-02-17