优化低净空长大隧道刚性悬挂接触网施工工艺

朱小永

（中铁二十二局集团电气化工程有限公司，北京 100040）

1 工程概况

京通铁路电气化改造工程I 标段，正线全长255.8km，始建于1972 年，京通铁路朝阳地至赤峰部分区段线路沿山而行，隧道集中、净空低、断面不规则。为了避免电气化改造工程中对既有低净空长大隧道断面的开挖，低净空长大隧道接触网采用刚性悬挂。

2 刚性悬挂接触网概述

刚性悬挂接触网是目前国内外城市轨道交通最为普遍的接触网悬挂形式之一，它具有整体结构简洁、无断线隐患、安全可靠、维修量小和运营成本低等优点。刚性悬挂在低净空长大隧道使用的优点明显，刚性悬挂相对于柔性悬挂而言，可以不考虑受流时导线的抬升、接触线振动以及链型悬挂结构高度占用的空间。在锚段关节，柔性悬挂需要设置重力式下锚补偿，占用空间大，而刚性悬挂在锚段关节处安装要简单很多，大大节约了隧道净空。

刚性悬挂接触网同一锚段的汇流排由多段连接而成，为了防止汇流排顺线路方向发生窜动，在各锚段中心位置设置有中心锚结装置。在隧道外柔性悬挂向隧道内刚性悬挂过渡过程中，采用刚柔过渡汇流排实现。进入隧道后刚性悬挂设置终端锚固装置，用以固定接触导线。

3 刚性悬挂接触网构成

刚性悬挂接触网包括吊柱、支撑装置（旋转固定底座、复合绝缘子、调整底座）、可调弹性悬挂线夹、汇流排、中间接头、中锚装置、终端锚固装置、接触线、电连接以及附加导线等。

4 刚性悬挂接触网施工流程

刚性悬挂接触网施工流程如图1 所示。

图1 刚性悬挂施工流程图

5 悬挂点测量及打孔

5.1 测量步骤

从隧道口标明的测量起点开始测量，定测出第一个悬挂点的位置，用油漆在钢轨上做好标记。按施工图纸上的跨距，沿钢轨依次测量。一个整锚段测量结束后，对此锚段全长进行复核，无误后继续进行测量。按拉出值方向在对应隧道壁上标记“十”字形标志，记录拉出值、导高、曲线段轨道超高等数据。

5.2 打孔、植入化学锚栓

技术人员根据测量数据，编制悬挂钻孔类型表和钻孔技术要求，按悬挂钻孔类型选用冲击钻头和钻孔模板，根据钻孔深度在钻头上做好标记。使用钢筋探测仪探测钻孔范围内是否有钢筋，以便适当调节避开钢筋。钻孔时电钻应垂直于隧道壁，钻孔完成后，测量孔深、孔距等数据并做好记录。化学锚栓植入后，进行化学锚栓拉拔试验，并做好试验记录。

6 吊柱角度及长度计算

悬挂点吊柱的安装位置分为直线区段、曲线外区段、曲线内区段。吊柱角度计算时应考虑曲线外轨超高及悬挂点处隧道壁仰角角度。

6.1 直线区段吊柱角度的计算

悬挂点处隧道壁仰角角度=α，吊柱生产加工角度=90°-α，当悬挂点位于直线段时，直线区段利用坡度尺在悬挂点位置测量出隧道壁仰角角度，直接计算出吊柱生产加工角度。

6.2 曲线外侧区段吊柱角度的计算

式（1）～式（2）中：α为悬挂点处隧道壁仰角角度；h 为外轨超高值，标准轨距=1435mm。

当悬挂点位于曲线外侧，计算曲线外侧悬挂点吊柱角度时，要考虑外轨超高的影响，吊柱生产加工角度要减掉外轨超高角度。

6.3 曲线内侧区段吊柱角度的计算

式（3）～式（4）中：α为悬挂点处隧道壁仰角角度；h 外轨超高值，标准轨距=1435mm。当悬挂点位于曲线内侧，计算曲线内侧悬挂点吊柱角度时，要考虑外轨超高的影响。吊柱生产加工角度要加上外轨超高角度。

6.4 吊柱长度的计算

结合设计导高、拉出值及支撑装置尺寸等数据，利用接触网激光测量仪测量出悬挂点距离轨面的高度，根据悬挂点高度并综合考虑接触线导高、刚性悬挂受电弓动态包络线左右摆动200mm、吊柱底座与隧道壁的密贴程度（结合现场实际测量、吊柱试验安装经验等因素，吊柱底板与隧道壁间隙一般按照10mm 考虑），计算出吊柱长度，并做好各锚段悬挂点吊柱编号。

7 吊柱安装调节

吊柱安装是接触网刚性悬挂的基础，吊柱安装位置和生产加工角度对整个刚性悬挂会产生很大影响。吊柱的角度和长度种类繁多，对此应根据现场实际测量数据，做好吊柱角度、长度的计算和复核工作。在进行吊柱需求及采购计划提报时，应确保与现场实测数据一一对应。吊柱安装位置无论是在坡道还是曲线，吊柱柱体都应垂直于轨面。顺线路方向不得出现角度偏差，垂直线路方向角度偏差允许在±3°范围内。吊柱安装后，利用接触网激光测量仪测量吊柱底部距离轨面的高度，用以复核是否满足受电弓动态包络线摆动要求[1]。

8 悬挂支撑装置安装调节

刚性悬挂支撑装置由旋转固定底座、复合绝缘子、调整底座组成，悬挂支撑装置是刚性悬挂装置的主要受力部件，承载汇流排及接触导线的重量。调整底座底部的长条孔用于安装可调弹性悬挂线夹，通过改变安装位置调节拉出值，拉出值调节范围为±300mm，满足设计要求最大拉出值±250mm 的要求。

悬挂支撑装置根据测量位置的高度进行安装，但由于悬挂点承载汇流排、接触导线的负荷后，悬挂支撑装置会产生向下的微小挠度，故在施工现场实际安装过程中应适当向上升高约3～5mm，以保证接触导线的导高要求。

9 可调弹性悬挂线夹及汇流排安装调节

可调弹性悬挂线夹用于夹紧和固定汇流排，移动可调弹性悬挂线夹在调整底座中的安装位置能够调节悬挂点拉出值，可调弹性悬挂线夹顶部具有调整螺栓，当导高需要微调时，可通过调节调整螺栓实现。

接触网刚性悬挂的汇流排分为中间汇流排、刚柔过渡汇流排、夹紧力汇流排、中间接头及终端汇流排。

汇流排是铝合金型材，标准长度为12m，通过中间接头连接，起到夹紧、固定接触线和传输电能的作用。刚柔过渡汇流排是采用标准汇流排切槽加工而成，配有夹紧螺栓，用于隧道口刚柔过渡。夹紧力汇流排是由中间标准汇流排配合夹紧螺栓组成，同样用于刚柔过渡。终端汇流排尾部有抬升，用于锚段关节处，实现锚段与锚段的过渡衔接，起到抬高和固定接触导线的作用。架设汇流排的施工要点如下。

一是中心锚结悬挂点处汇流排必须采用标准长度为12m 的汇流排，且汇流排中心必须与中心锚结悬挂点中心对齐，距中心锚结悬挂点两侧各6m。二是因自重影响，中心锚结悬挂点处汇流排两端会自然下垂，安装时应先安装中心锚结悬挂点两侧的汇流排，借助两侧汇流排向上顶起中心锚结汇流排，以提高汇流排安装效率。三是架设汇流排至锚段末端时，应以终端汇流排的设计位置为基准，确定中间汇流排的长度，并进行现场切割制作安装。四是曲线段汇流排安装时，应遵循先对接后安装的操作顺序，保证汇流排间平直顺畅。五是连接汇流排的中间接头的4 个螺栓应对称交替紧固且对接接头缝隙不得超过0.3mm，用塞尺进行检查确认。

10 中心锚结及终端锚固装置安装

中心锚结装置包括中心锚结悬挂线夹、中锚下锚吊柱底座、中锚拉线。电力机车通过时会对接触线和汇流排顺线路方向产生推动力，再加上汇流排会随着温度的变化出现热胀冷缩，为了防止汇流排发生顺线路窜动，每个锚段的中心位置需要设置中心锚结装置，作用是通过中心锚结悬挂线夹将汇流排固定，再利用拉线锚固到隧道侧壁上。刚柔过渡锚段中需要设置终端锚固装置，终端锚固装置包括终端锚固悬挂线夹、下锚吊柱、终锚拉线，目的是固定隧道外柔性悬挂的接触导线，起到平衡张力和锚固的作用[2]。

10.1 中心锚结装置施工要点

一是带电体与隧道接地体的空气绝缘距离不得小于300mm。可利用测量仪器进行复核测量，以保证绝缘距离。二是中心锚结悬挂点两侧的拉线应对称布置。三是拉紧绝缘子应充分受拉，不应松垂或受压，中心锚结悬挂点不得出现负弛度。

10.2 终端锚固装置施工要点

一是终锚拉线应以汇流排中心为轴线对称布置。二是拉紧绝缘子应充分受拉，不应松垂或受压，并保证调整螺栓有足够调节余量。三是下锚高度应比导线高度抬升550mm，保证汇流排至吊柱、绝缘子至吊柱之间的调整螺栓的安全距离大于300mm。

11 接触线架设

接触线架设是利用放线小车将接触线展放并嵌入汇流排底部的夹线口内。汇流排接触线架设属于无张力放线，相比之下，对放线作业要求更高。

11.1 接触线架设施工流程

一是利用放线小车导轮将自身固定在汇流排上，通过定位轮使汇流排夹线口张开，利用托线轮顶起接触线卡入汇流排中，随着放线小车不断前行，汇流排夹线口会依次张开闭合，使接触线连续不断地嵌入汇流排中。二是人工将接触线端头3～5m 调直，接触线不得出现硬弯和扭面。三是接触线端头穿过放线小车，并露出汇流排300mm。四是将接触线与汇流排夹线口对正，轻轻向前移动放线小车，使接触线入槽。

11.2 接触线架设施工技术要点

一是轨道作业车牵引速度不宜大于3km/h。二是轨道车平板线盘应尽量靠近放线小车，以避免接触网松弛太久，造成接触线出现硬弯或者扭面。三是放线过程中，应保证接触线位于汇流排正下方，避免接触线与放线小车发生摩擦而损伤接触线。四是单个锚段接触线架设完毕后，应在终端汇流排处预留150～200mm的接触线，向上弯折并用铁线绑扎牢靠，以防止接触线弹出。五是锚段关节处两支悬挂点应等高，其中一支终端汇流排弯头的第1 个悬挂点接触线底面高度比相邻另一支终端汇流排弯头的第2 个悬挂点高1～3mm。六是接触线与汇流排之间的导电脂应均匀、无遗漏，接触线与汇流排接触面之外应无导电脂污染[3]。

12 整体精调及接触悬挂参数测量复核

12.1 拉出值调节技术要点

一是刚性悬挂每个锚段的拉出值为折线形式，拉出值不得超过±250mm。二是中心锚结悬挂点拉出值为0mm，拉出值允许误差为±30mm。三是非绝缘关节，两支平行汇流排中心间距不得小于300mm。

12.2 导高调节技术要点

一是悬挂点导高应控制在5350mm，允许误差值为±30mm，测量导高不符合设计要求时，可微调可调弹性悬挂线夹，当导高误差较大时，需调节可调旋转底座的安装高度，进行导高调节。二是刚柔过渡锚段应通过调节吊弦的长度，保证隧道外接触线高度低于隧道内接触线高度20mm。

13 电连接安装

刚性接触网中的电连接装置，用于隧道口刚柔过渡锚段中刚性悬挂与柔性悬挂之间，以及非绝缘锚段关节汇流排终端之间的电气连接。

13.1 刚柔过渡锚段电连接

刚柔过渡锚段电连接由承力索电连接线夹、电连接线、汇流排电连接线夹组成，隧道口处承力索电连接线夹连接柔性悬挂承力索本线和电连接线，汇流排电连接线夹连接汇流排和电连接线，实现刚柔过渡锚段与隧道外承力索之间的连接[4]。

电连接线不得出现散股、断股现象，连接时应均匀涂抹导电膏。

13.2 非绝缘锚段关节电连接

刚性悬挂非绝缘锚段关节通过电连接实现电气连接，非绝缘锚段关节电连接通常设置2 组，在施工现场利用电连接线与设备线夹进行压接，再利用汇流排线夹与汇流排进行连接。

电连接线应留有足够的长度，以保证汇流排能够正常伸缩，电连接线的最低高度应比接触线高，并且高差不小于60mm。

14 结语

刚性悬挂接触网的结构形式具有安全可靠、易于维护、节约投资等特点，在电气化铁路低净空长大隧道和城轨交通领域应用越来越广泛。优化低净空长大隧道刚性悬挂接触网的施工工艺，确保刚性悬挂各项数据参数的准确性，可为后期的竣工验收提供根本保障，更可为设备管理单位后续的运营、维护提供极大的便利。