重庆轨道六号线支线二期工程接触网刚柔过渡
时间：2023-02-20 12:15:07 来源：千叶帆 本文已影响人
王建红
（重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司，重庆 400020）
重庆轨道交通六号线支线二期工程（以下简称“本工程”），线路全长约14.025 km，其中敞开段（U形槽、路基及高架线路统称“敞开段”）大于5 km。设车辆段一座，出入段采用“八字”出入段方案。正线4段敞开段，正线及车辆段合计16次刚柔过渡转换，全线刚柔过渡数量多，刚柔过渡处条件极为复杂。项目实施中，针对每一处刚柔过渡进行有针对性的设计，应用效果良好。下文就本工程刚柔过渡进行系统性介绍。
接触网导线高度为4 040 mm，悬挂方案采用成熟方案，即地下区间采用架空刚性悬挂，敞开段采用架空柔性悬挂，架空刚性悬挂和架空柔性悬挂之间采用刚柔过渡。
架空刚性悬挂导线由1根汇流排、1根接触线和1根架空地线组成。架空柔性悬挂导线一般由2根接触线、2根承力索、2根辅助馈线和1根架空地线组成。出入段线由2根接触线、2承力索和1根架空地线组成。
2.1 贯通式刚柔过渡方案
贯通式刚柔过渡方案如图1所示，特点是在刚性悬挂与柔性悬挂过渡处安装刚柔过渡元件。刚柔过渡元件的截面逐渐变小，刚度随之减小，弹性逐渐增大，保证了过渡处弹性的均匀变化。
图1 贯通式刚柔过渡示意图
刚柔过渡元件又称切槽式汇流排，其本体的截面结构与汇流排相同。但是，每相隔一定距离设1处逐渐加深的切槽，一般设6处切槽。切槽段设夹紧螺栓，保证对接触线的夹紧力，并设有承受柔性悬挂接触线张力的接触线接头线夹和防扭装置。
2.2 锚段关节式刚柔过渡方案
锚段关节式刚柔过渡方案，如图2所示。锚段关节式刚柔过渡是在过渡区段内将刚性悬挂与柔性悬挂平行布置成锚段关节，在关节内实现刚性、柔性接触网授流的转换。
图2 关节式刚柔过渡示意图
2.3 刚柔过渡方案的选择
贯通式刚柔过渡的优点在于接触网弹性的均匀变化[1]。当受电弓由柔性悬挂进入贯通式刚柔过渡时，切槽汇流排吸收来自柔性悬挂的弹性，或在由刚性悬挂进入贯通式刚柔过渡时提供弹性的均匀增加，实现受电弓双向通过时的平稳过渡，适用于较大的行车速度。它的缺点是构造相对复杂，且曲线段的安装存在一定程度的偏磨。
关节式刚柔过渡对施工调整的要求高，需更长的过渡区段，对隧道净空的要求较大。受电弓在刚性悬挂与柔性悬挂间转换时，存在一定程度的硬转换，导致列车的通过速度受到一定程度的限制。但是，关节式刚柔过渡对线路条件没有特殊要求，曲线区段不会产生偏磨。
综合考虑线路条件、隧道结构及弓网关系等因素，确定本线路采用双向通过性更好、弹性均匀的贯通式刚柔过渡方案。下述刚柔过渡均特指贯通式刚柔过渡。
3.1 刚柔过渡净空的预留
刚柔过渡处的隧道断面应保证常规方案下接触网悬挂的正常安装，并能保证柔性悬挂承力索和接触线的正常落锚。
在单纯考虑接触线下锚的情况下，刚柔过渡处下锚点的隧道净空应最小保证4.8 m左右。采用该方案时，承力索及辅助馈线需在隧道洞门处下锚，承力索及辅助馈线与刚性锚段的汇流排之间采用电缆进行电气连接。
为尽可能避免使用过长的刚柔过渡电连接电缆，避免承力索与接触线下锚距离过远而加剧吊弦偏移，本工程考虑接触线及承力索在同一里程下锚。刚柔过渡处的净空考虑承力索下锚及承力索在隧道内的悬挂安装。隧道净空根据结构形式的不同，按照 5 100～5 500 mm进行预留。
3.2 刚柔过渡位置的选择
受轨道超高的影响，受电弓在该区段与水平面存在夹角。刚柔过渡处的切槽汇流排没有既能实现弹性的均匀过渡，又能实现其与水平面夹角自由调整的较为合适的方案。此时，当受电弓通过切槽汇流排时，弓、网之间存在一定的偏磨。当没有找到一种更合适的方式避免时，需要最大限度地减小其带来的影响。
本工程的刚柔过渡数量多、情况复杂，经归纳大致有以下4种情况[2]。第1种情况，刚柔过渡处的隧道位于直线区段。由于刚柔过渡处的悬挂及下锚安装较为密集，一般均利用隧道空间过渡安装。隧道内的直线区段是理想的刚柔过渡安装空间。本工程有5处刚柔过渡处的隧道位于直线段，可就近进行刚柔过渡。第2种情况，刚柔过渡处的隧道位于缓和曲线区段。当刚柔过渡处位于缓和曲线时，应首先核实轨道的超高。经核实，本工程的7处位于缓和曲线段的刚柔过渡处，轨道超高较小，一般在50 mm以下。接触网平面布置时，将刚柔过渡的切槽汇流排尽可能设置于靠近直线的区域，尽量减小超高带来的影响。第3种情况，刚柔过渡处的隧道位于圆曲线段，有条件将过渡点移至直线段。明挖矩形断面的净空增大时，对结构造价的影响很小。本工程有2处刚柔过渡处的隧道口有足够长度的明挖矩形断面，一直延伸至直线段。设计中，结合土建的实际情况，将明挖矩形断面的净空增加到6 000 mm，保证柔性悬挂在隧道内、外的导线高度及结构高度一致。第4种情况，刚柔过渡处的隧道位于圆曲线段，没有条件将过渡点移至直线段。当刚柔过渡处的隧道位于圆曲线段、隧道口为马蹄形隧道或圆形隧道时，一般不再考虑将刚柔过渡移至直线段安装，因为由此引起的隧道断面增加可能会大幅增加结构造价。此时，不宜付出过高的土建代价获取弓网的优化。
设计中采取减小柔性悬挂锚段长度的方法，尽可能减小曲线段刚柔过渡偏磨引起的后果[3]。本工程中的2处曲线段刚柔过渡，柔性悬挂采用小于200 m的锚段长度。若后期接触线偏磨过大，可在一个封闭施工点内完成更换，换线成本较低，便于运营维护。
3.3 刚柔过渡段跨距的设置
图3为典型的刚柔过渡平面布置，柔性锚段的跨距须适当考虑较小的跨距比，以保持弹性均匀。本工程一般按跨距比小于2来设置。综合切槽式汇流排的构造，关节处的跨距设置为2 m，远离下锚一般按照 4.2 m、8.0 m、15.0 m设置，既兼顾零件构造，又保证了弹性的均匀变化。
3.4 安装方式的选择
如图3所示的刚柔过渡平面，一般悬挂点均选择常规的安装方式，即链型悬挂采用三角腕臂装置悬挂，汇流排采用双层槽钢方案安装。但是，图3中R-03、G-03及G-04悬挂点为了避免柔性悬挂工作支接触线与非带电体的距离过近，一般可采用水平腕臂进行悬挂，如图4所示。刚柔过渡处大多存在一定程度的超高，若采用水平腕臂悬挂方案，很难保证汇流排与轨平面之间平行[4]。经综合考虑，本工程采用三角腕臂悬挂方案，以方便汇流排的角度调整，如图5 所示。
图3 典型刚柔过渡平面布置
图4 水平腕臂悬挂方案
图5 三角悬挂方案
根据经验，提取施工现场较容易出现错误的地方进行论述。
4.1 工作支接触线的定位测量
图3典型的刚柔过渡平面应保证R-04悬挂点与工作支接触线下锚点之间呈一条直线。R-01、R-02、R-03悬挂点只对汇流排进行悬挂，不应在水平方向上对汇流排进行定位。
在施工现场的定位测量中，可采用经纬仪进行测量。首先，应对R-02悬挂点拉出值进行精确的定位测量，将经纬仪定位于R-02悬挂点的投影；
其次，结合R-04悬挂点的拉出值，锁定经纬仪的角度；
最后，结合经纬仪锁定的角度和工作支接触线下锚的里程，对工作支下锚点的位置进行精确定位。安装完成的汇流排终端与切槽汇流排位于一条直线，没有水平方向的转角。
4.2 下锚吊柱的长度
下锚吊柱长度的测量应考虑足够的富余，以避免吊柱过短引起接触线坡度过大而对汇流排终端产生竖向弯矩。因此，建议工作支与非工作支接触线下锚吊柱的底部标高，以保证吊柱与汇流排之间的高差大于150 mm 为宜[5]。
刚柔过渡时架空接触网的关键技术，通过对重庆轨道交通六号线支线二期工程刚柔过渡的实施分析，首先应结合实际的线路、行车及结构形式等选择合适的刚柔过渡方案，其次不可避免在曲线段设置刚柔过渡时应可尽量减小柔性锚段长度，再次合理选择跨距及安装方案以优化弓网关系，最后准确测量能保证设计意图的正确表达。
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