不稳定碎石道床接触导线高度调整方案研究

引言

在我国铁路建设中,时速250km以下的电气化铁路一般采用有碓道床,在道床稳定前轨面高度经常发生变化,给站后接触导线高度调整带来很多困难。多数线路由于工期原因,供电系统接触网线索一般在轨道铺架后、线路稳定前就开始架设调整,为避免建成后接触导线高度大面积普遍偏低或偏高,超出设计允许值,本文从多方面分析了接触线高度超限原因,提出了应采取的技术措施,以最终满足设计及验收规范的要求,同时能减少二系悬挂调整,提高生产效率,保证电力机车稳定取流。

1既往工程案例

以下是对新建有碓轨道及既有铁路线电气化改造工程(含线路取直改造)部分资料的研究。

(1)时速200km新建有碓轨道(南广客运专线项目采取技术措施前无接触检测资料)。接触悬挂类型:简单链形悬挂:检测车速:50km/h:接触导线高度:6100mm:结构高度:1400mm。

南广客运专线项目接触网送电前无接触检测超限部分数据如表1所示。

从表1数据可以看出,接触导线高度成区段超出允许偏差/30mm,接触线高度必须二次调整才能满足规范标准,通过质量验收。

(2)时速120km普速铁路改造项目(柳南铁路改造项目采取相应技术措施后无接触检测资料)。接触网悬挂类型:简单链形悬挂:检测车速:50km/h:导线高度:6450mm:结构高度:1400mm。

柳南铁路改造项目接触网送电前无接触检测超限部分数据如表2所示。

从表2数据可以看出,采取相关技术措施后,效果相对显著,检测结果基本都能满足规范要求,符合设计文件要求的接触导线高度。

2接触导线高度偏差较大的原因分析

综合资料及既有施工经验分析,造成接触导线高度成区段偏高或偏低的原因很多,有轨道线路的原因(有碓道床轨道高度不稳定),也有测量、吊弦计算与预制、吊弦安装、坠能补偿张力、作业人员及环境温度的原因等,下面对主要原因进行分析说明。

2.1轨道线路引起接触线高度变化的原因分析

轨道线路引起接触线高度变化,主要是有碓道床不稳定影响轨道标高,导致接触导线高度不符合设计要求。通过与轨道铺架单位沟通了解,有碓轨道从开始施工到最终轨面标高稳定,中间有多次补碓、捣固、压道等工序,四次、五次甚至更多次,最终才能形成设计要求的轨道标高。站后测量计算吊弦所需的基础数据时,参考的是未稳定的轨面标高,影响了测量数据的真实性,最终导致轨面标高稳定后接触线高度有较大偏差。

2.2吊弦计算基础数据测量引起吊弦长度误差的原因分析

引起吊弦测量误差的原因是多方面的,主要有:(1)测量方法与工具,比如,用接触网激光测量仪,测量的是承力索的下底面,用传统测量工具(测杆)测量的是承力索的顶面高度,所以在软件计算时要考虑测量工具:(2)有的区段在导线架设前进行承力索高度测量,未考虑导线架设后腕臂因承受接触导线荷载腕臂头略有降低,形成几毫米的误差,导致吊弦计算后偏长,接触导线高度稍微降低:(3)吊弦计算纵向跨距测量,起点与终点未准确从悬挂定位点开始:(4)直链型接触悬挂测量时,承力索拉出值未调整到设计位置。

2.3吊弦预制过程产生长度误差的原因分析

吊弦预制过程产生的误差主要来自两个方面:一是吊弦预制过程中,吊弦线长度裁切存在误差,一般在1~2mm:二是吊弦线与心形环压接时精度控制误差,一般也会在1~2mm。因此,吊弦预制后的长度与计算长度会存在误差。

2.4吊弦安装导致接触线高度变化的原因分析

一是吊弦点布置测量的问题,测量未遵照从悬挂点开始向跨中测量的要求,把测量误差留在了临近悬挂点处:二是吊弦点布置位置误差过大,尤其是悬挂点两侧第一根吊弦安装位置偏差过大,对接触线的高度影响最大。

2.5坠轮补偿张力引起接触线高度变化的原因分析吊弦基础数据测量时坠能张力不够,引起测量数

据偏小:或者是坠能在锚柱侧扪死,气温较低时测量,引起测量数据偏大等。

2.6作业人员的原因分析

由于责任心不强,作业人员未按照要求作业或不注重工艺细节,比如,吊弦安装时未按吊弦计算时确定的起始点开始照吊弦编号安装,而是从另一个反方向的悬挂点开始安装,导致错误,造成接触导线高度有偏差。

2.7环境温度的原因分析

环境温度对接触线高度的影响,主要是由温度变化引起线索张力变化,而张力补偿装置未能将张力补偿均衡。

3预防措施与对策

根据造成接触导线高度偏差的原因,应有重点地分别采取相应技术措施与对策,尽量避免或减少对接触线高度的不利影响。

3.1对轨道线路原因采取的措施与对策

有碓轨道形成初期或形成过程中道床不稳定,可以根据轨道线路纵断面图,采用模拟标准轨道标高的方法,对吊弦计算基础数据进行测量。测量方法及原理:在自制的测量小车上安装可调节高度的支架,将接触网激光测距仪放置在调整支架上,然后根据线路轨道纵断面图上的轨道标高,利用站前施工单位设立的CIm桩标高,分别调整测量点近轨侧、远轨侧支架高度与设计轨面高度一致,然后打开激光测距仪测量承力索高度。这样,测量计算的结果将是道床稳定后以轨道实际标高测量计算的结果。

3.2对吊弦计算基础数据测量引起吊弦长度误差的控制措施与对策

对测量工具引起的误差,应在基础数据测量前先校核测量工具,比如用接触网激光测量仪测量要加上半个承力索直径的高度,用传统测杆测量要减半个承力索直径高度:针对腕臂承受接触导线荷载后腕臂头轻微降低的情形,可以通过选择有代表性的腕臂头加挂相当于导线荷载的重物进行预压,得出一个经验值,测量时从测量数据中扣除:纵向跨距测量误差,可以通过在悬挂点挂吊坠的方式,在钢轨上标出测量的起点与终点,然后再测量:对直链形悬挂承力索拉出值影响测量计算结果的原因,应在吊弦数据测量前先将承力索拉出值调整到设计位置并固定牢固。

3.3对吊弦预制引起吊弦长度误差的控制措施与对策

吊弦预制引起吊弦长度误差可以采取改进施工工艺、选取先进工具的办法控制,比如采用自动化程度高的数控整体吊弦预制平台进行预制,可以大大降低预制误差。

3.4对吊弦安装过程产生长度误差的控制措施与对策

吊弦点布置,应严格遵照从两侧悬挂点向跨中测量的技术要求,把测量误差留在跨中。对悬挂点两侧第一根吊弦,可以采取接触导线上悬挂吊坠的方法测量第一根吊弦的位置,然后按导线上的标记准确安装第一根吊弦,保证悬挂点接触导线高度。

3.5对坠轮张力引起接触线高度变化采取的措施与对策

主要对策是在吊弦数据测量前将坠轮数量加够,保证承力索张力符合设计要求,并检查补偿装置处于自由活动状态,补偿装置如有临时固定装置应拆除,保证承力索张力能在环境温度变化时基本恒定不变,从而使基础测量数据准确。

3.6对作业人员原因采取的措施与对策

作业前进行技术交底并加强责任心教育,施工过程中技术人员要加强现场技术督导,要求作业人员严格按照施工工艺方法作业,保证作业质量。

3.7对环境温度原因采取的措施与对策

环境温度对接触线高度的影响无法从根本上完全消除,只能施工时选择适宜的环境温度,保证将环境温度变化对接触导线高度的影响控制到最小。

4结语

随着电力机车运行速度的提高,电力机车取流对接触悬挂的要求越来越高,为保证受电弓取流时对接触导线的压力保持相对恒定,必须努力提高接触网的施工技术水平,保证接触导线处于同一高度(或在接触导线高度变化区段保证接触导线坡度符合要求)。为此,在施工过程中要精心测量,采用成熟软件科学计算,使用先进的吊弦预制平台进行吊弦预制并准确编号,严格控制测量、安装等施工过程,改进施工工艺,选择与施工工艺相适应的环境温度,把握控制好接触线安装高度,适应电力机车高速运行对接触网的要求。