高速铁路接触网设计中存在的问题及对策思考

时间：2024-05-18

王成飞魏博

(1.中国铁路北京局集团有限公司北京 100036;2.中国铁路设计集团有限公司天津 300308)

目前，我国已开通运营的众多线路，也制定了完整的适用于不同速度等级线路的接触网设计标准，但仍存在着一些设计细节不合理问题，需要从接触网系统功能需求出发进行优化。

1 接触网设计细节问题

1.1 正定位定位管支撑方式问题

接触网腕臂正定位结构定位管支撑方式通常采用吊线形式，具体见图1[1]。

图1 腕臂正定位安装形式

现场发现部分正定位定位管上翘，导致定位管吊线不受力情况发生，出现上述问题的腕臂结构主要有以下几种情况。

1.1.1 直线区段

当定位支座距离定位管根部50 mm 时，腕臂正定位定位管开始上翘，出现偏斜。

1.1.2 曲线区段

当超高大于50 mm 时，曲线内侧腕臂正定位定位管开始上翘，出现偏斜。

1.2 中心锚结辅助绳烧损问题

车站、线路所等位置普遍存在中心锚结辅助绳延长下锚的情况，延长下锚绳无论通过硬横梁位置还是腕臂结构位置，通常采用悬吊滑轮进行固定[2]。

悬吊滑轮挂钩螺栓时有烧损，引起中心锚结辅助绳及悬吊滑轮脱落，掉落的中心锚结辅助绳搭接腕臂结构及其他线索，引发弓网故障，具体见图2[3]。

图2 中心锚结辅助绳延长下锚现场安装实例

1.3 隧道内腕臂吊柱支撑底座问题

隧道内接触网腕臂吊柱通常采用圆管吊柱，两个硬支撑进行固定，具体见图3。

图3 高速铁路隧道内吊柱及支撑安装方案

部分腕臂吊柱支撑底座处T 螺栓与支撑本体冲突，现场安装困难，只能采取截断T 螺栓等不合理措施，具体见图4。

图4 隧道内腕臂吊柱支撑底座现场安装实例

1.4 存车场、动车所内股道之间设备柱与吸污车走形流线冲突问题

大型存车场、动车所内一般要求每股道单独停电检修，接触网专业在有上述要求的每股道位置设置有分段绝缘器及电动隔离开关，设置于股道间[4]，具体见图5。

图5 动车存车场内股道间H型钢柱安装隔离开关

由于存车场、动车所内部分股道间（一般以7 m股道间距位置为主，不同项目略有不同）需要通行吸污车等设备车辆，导致无法安装电动隔离开关及设备支柱，或者已组立支柱影响吸污车等设备车辆通行[5]。

1.5 铁路枢纽内动车组连续自动过电分相失败问题

高速铁路大型枢纽内一般采用一个牵引变电所为整个枢纽车站提供动车组牵引电源，由于枢纽站需接入数条不同线路，同时考虑不同线路间的互联互通，势必需要在不同线路接入枢纽前及互联互通的联络线、线路所位置设置关节式电分相。

动车组通过关节式电分相一般采用以下3 种方式：（1）手动过电分相方式；（2）基于地面磁钢的车载自动过电分相方式；（3）基于CTCS-2/CTCS-3 模式的车载自动过电分相方式[6]。

当电分相之间距离过近时（间距3 km及以下），动车组利用基于地面磁钢的车载自动过电分相方式，以超过140 km/h 的速度通过电分相时，存在无法连续自动通过两个连续的电分相问题[7]。

2 改进建议

2.1 正定位定位管支撑方式问题

经分析，正定位定位管上翘，导致定位管吊线不受力主要有以下两个方面的原因。

（1）侧面限界小，选用正常定位器长度，导致定位支座距离定位环太近（小于50 mm时），定位管上翘，定位管吊线不起作用。（2）为了保证定位器的受力及角度，尤其在曲线地段，需要对拉出值进行调整，在定位器的受力及角度满足规范的前提下，出现定位管上翘，定位管吊线不起作用。

综合考虑土建槽道预埋施工误差带来的接触网侧面限界偏小、曲线内侧腕臂结构调整困难等因素[8]，同时考虑需优先保证定位器的受力及角度，保证弓网的合理接触[9]，建议将接触网腕臂正定位腕臂结构中的定位管吊线调整为定位管硬支撑。

2.2 中心锚结辅助绳烧损问题

针对中心锚结辅助绳烧损问题，提出以下几种改进方案。

（1）硬横跨底部中心锚结辅助绳过渡安装方案，具体见图6。（2）当中心锚结辅助绳在腕臂结构处采用悬吊滑轮悬挂时，在中心锚结辅助绳与承力索间增设等电位用电连接，或对腕臂处悬吊滑轮悬挂的中心锚结绳进行掐绝缘处理，具体见图7。

图6 硬横跨底部中心锚结辅助绳过渡安装方案

图7 腕臂结构位置中心锚结绳过渡安装方案

2.3 隧道内腕臂吊柱支撑底座问题

针对隧道内腕臂吊柱硬支撑底座处T螺栓与支撑本体冲突问题，经分析，通常支撑底座开孔间距设计为160 mm，具体见图8。

图8 隧道内腕臂吊柱支撑底座开孔图

现场实施过程中，受隧道净空、槽道预埋施工误差、腕臂底座调整等影响，造成T 螺栓与支撑本体冲突。

经现场实际测量，为了消除施工误差带来的影响，同时满足腕臂吊柱硬支撑底座处T 螺栓安装空间需求，建议将支撑底座开孔间距调整为200 mm，底座长度调整为280 mm。

2.4 存车场、动车所内股道间设备柱与吸污车走形流线冲突问题

设计阶段，应充分理解存车场、动车所场段规模、股道间距、道路流线等设计意图，与站场、动车、机务、给排水等专业做好接口配合工作，股道间接触网设备柱的设置位置不仅要满足股道单独停电检修的需求，同时还应与股道间的吸污车等设备车辆作业流线、动车组司机登车平台、上水栓等设备设施统筹考虑，避免互相冲突。

2.5 铁路枢纽内动车组连续自动过电分相失败问题

通过调研动车组及地面磁钢生产厂家，研究发现动车组在连续通过电分相时，车载自动过分相装置要求动车组通过第一个电分相第3个地面磁钢至动车组通过下一个电分相第1 个地面磁钢位置时，车载自动过电分相装置需要约50 s“冷却时间”，冷却时间内不能对地面磁钢自动识别。因此，当动车组连续通过电分相时，如果两个电分相间距离较近，且动车组通过速度过高时，将无法满足上述“冷却时间”，引起动车组无法自动通过第二个电分相的问题发生。

设计阶段，应充分考虑大型枢纽供电方案，综合考虑动车组车载自动过分相装置“冷却时间”，经过严密、充分的行车逻辑检算，合理确定连续电分相的距离，避免上述问题发生。