接触网整体腕臂吊弦安装及精调技术分析

接触网整体腕臂吊弦安装及精调技术分析

梁健树

济南轨道交通集团第一运营有限公司 山东 济南 250000

摘要：作为电气化工程的主构架，接触网设计施工需要克服诸多极端地理环境和气候条件的挑战，如山岭重丘、高原高寒、风沙荒漠、雷雨雪霜等。某铁路A段接触网支持与悬挂系统采用了国内较少使用的钢结构整体腕臂与刚性吊弦相结合的方式。本文主要针对整体腕臂条件下如何提高定位坡度达标率，达到吊弦安装精调一次到位成优的目标，进行应用研究与分析。

关键词：接触网；腕臂吊弦安装；精调技术

1 相关设计标准

某铁路A段全线采用整体腕臂形式，该腕臂结构由平腕臂、斜腕臂、定位管、承力索座、定位环及弹性限位定位装置等零部件组成。正线、站线承力索及接触线在选型及额定张力上保持一致，其中：承力索线材选用JTMM-95型，额定张力15k N；接触线线材选用CTA-120型，额定张力15 k N。正线、站线均采用刚性滑动整体吊弦，该吊弦结构由尼龙护套、Φ6.0 mm的磷青铜吊弦棒及吊弦线夹等组成。

2 整体腕臂条件下传统安装过程存在问题

2.1 传统接触网工艺施工工序

安装腕臂-架设承力索-架设接触线-安装定位装置-定位测量-吊弦计算-安装吊弦-悬挂调整。

2.2 整体腕臂的技术特点

我国高速铁路常用的接触网铝合金腕臂系统的优点是质量轻、施工方便，现场切割后不需要防腐处理，但缺点也很明显，即结构强度小。

虽然整体腕臂系统较传统铝合金腕臂系统具有诸多优点，但也存在较多施工难点。下文主要对影响施工安装的因素进行分析。

2.2.1 承力索高度调整方面

传统铝合金腕臂系统可以通过调整腕臂底座安装高度和套管双耳的安装位置两种途径来达到调整承力索高度的目的。

整体腕臂系统由于平腕臂及斜腕臂连接方式无法调整，在调整承力索高度时只能通过调整腕臂底座安装高度这一唯一途径实现。

2.2.2 定位装置安装坡度方面

传统铝合金腕臂系统可以通过调整定位环、吊钩及定位器支座安装位置等方式来调整定位坡度。同时，根据工程需要和定位方式的不同，一般情况下传统定位装置定位器开口范围为300～560 mm，且根据定位方式的不同，定位管允许不同程度抬头或低头。

对于整体腕臂系统，首先整体腕臂的定位管安装状态为水平状态，其次整体腕臂所使用的弹性限位定位装置在安装时，定位器开口范围仅为480～520 mm，对现场安装及调整达标提出了更高的要求。

2.3 工艺安装过程中存在的问题

将整体腕臂与传统铝合金腕臂系统的技术特点进行分析对比，不难得出，整体腕臂在安装过程中，无论是在初期保证安装精度、后期调整难度及最终质量技术达标控制上，均有更高的要求，倘若其中一个环节出现偏差或处理不当，将极易出现定位装置安装不满足技术要求的情况。整体腕臂施工过程中必须考虑或达到的条件：

（1）若不考虑施工测量误差及钢材挠度导致轻微形变的因素，腕臂底座安装高度与设计安装高度误差控制在±20 mm以内。

（2）一旦吊弦计算、安装后，若某个悬挂点定位装置开口不满足480～520 mm的技术要求，必须对该悬挂点腕臂高度重新调整，二次计算安装该悬挂点前后各一个跨距的吊弦，保证该悬挂点定位装置坡度满足技术要求。

3 技术控制存在问题分析及工艺改进设想

3.1 传统现有工艺下安装技术标准

现有整体腕臂系统接触网施工时，为确保后期定位装置满足技术要求，施工过程中进行以下技术控制：

（1）严控腕臂底座安装高度，腕臂底座安装时，严格按照轨面红线安装，上底座安装高度误差不大于±20 mm，上下底座间距允许偏差±5 mm，用以控制腕臂最终安装状态。

（2）承力索高度的测量应在承力索及接触线架设且腕臂满负载后进行，承力索高度误差控制在±20 mm以内。

3.2 整体腕臂条件下现有工艺安装中存在的问题

经过某铁路A段施工应用，传统施工方式通过控制承力索高度即接触网结构高度来控制定位器坡度的方式并不能达到预期的施工目标，在扎囊—扎其区间DK85+701～DK88+270.45处3、4锚段接触网吊弦安装后，仍有部分悬挂点定位器开口超出480～520 mm要求，达到440～560 mm。

3.3 工艺改进设想

既然水平腕臂会出现约±54 mm的不可控偏差，通过对整体腕臂形式的研究，不难得出定位管也会出现相应的测量偏差。

测量定位开口的本质是反映定位器的工作状态，以Φ48-1200定位装置为例，其开口为480～520 mm时，定位器的静态安装角度为12，保证定位开口即保证定位器静态安装角度，因此，考虑定位管安装过程中存在的角度偏斜，以直接测量定位管到接触线的垂直距离来控制定位器角度的方法并非十分精准。

为精准控制定位器角度，应从控制定位器支座的安装高度入手，才能更精准地控制定位器静态初装角度。

3.4 定位器支座安装高度确定

BHF-A13-3X-5185B-Φ48-1200定位装置结构总高度H=286 mm。

标准情况下定位开口P=500 mm（定位管到接触线线槽内距离）。令定位器支座高度为X，则X=P+（A-K)-H=222.55 mm。

经计算，定位器支座端部安装高度约为223mm。考虑安装间隙，A段实际控制定位支座安装高度为222 mm，即定位器高度为标准导高+222mm，以标准6 000 mm导高为例，定位器支座安装高度控制在（6 222±15)mm。

3.5 测量验证

为验证对整体腕臂定位器支座安装高度控制的效果，达到吊弦安装精调一次到位成优的目标，以某铁路A段加查—热当区间6锚段（DK218+109～DK219+467）为例，前置悬挂调整利用定位器支座高度控制，进行吊弦数据测量、计算及安装。

3.5.1 现场测量

（1）拉出值测量及调整。首先将光锤（DJJ-8）放置在钢轨上，用木头楔子及水平尺将光锤调平（曲线段将超高调整至设计超高上），模拟测量观察超高值，允许偏差±1 mm，然后启动“测量”键，分别测量承力索拉出值、接触线拉出值，并调整达标。

（2）定位器支座高度测量及调整。首先将光锤放置在钢轨上，用木头楔子及水平尺将光锤调平（水平），允许偏差±1 mm，然后启动“自由测”键，分别测量定位器支座底部高度，并调整达标。

（3）调整过程中，优先保证定位器底部安装高度，再考虑承力索高度（腕臂状态）。

（4）调整顺序：调整承/导线拉出值调整定位支座安装高度复核承力索高度及拉出值复核接触线拉出值。若复核承力索拉出值及接触线拉出值不满足要求，应及时调整并重复上述（1)～（3）过程，直至符合要求。

3.5.2 调整内控标准范围

承力索高度与设计值允许偏差±50 mm，定位器支座安装高度与设计值允许偏差±15 mm。其标准数值如下：

（1）中间柱、转换柱（关节下锚侧第4腕臂）、中心柱（关节下锚侧第3腕臂）处：定位器支座底部高度标准值6 222，即6 207～6 237 mm。

（2）中心柱（关节下锚侧第2腕臂-抬高150）处：定位器支座底部高度标准值6 372，即6 357～6 387 mm。

（3）转换柱（关节下锚侧第1腕臂-锚支卡子）处：接触线高度标准6 300，偏差±30 mm，即6 270～6 330 mm。

4 结语

在钢结构整体腕臂系统下，为使接触线安装高度一次达标，同时定位装置安装满足技术要求，应着重对腕臂定位器支座安装高度进行控制，承力索高度仅作为参考，用以分析腕臂安装状态是否符合要求。

对于前置悬挂调整这一工序，可通过精调定位装置安装高度来确保吊弦安装后定位器状态满足技术要求，同时依托先进的有限元仿真吊弦计算系统，达到吊弦安装精调一次到位成优目标。

某铁路A段采用本文所述接触网钢结构整体腕臂条件下吊弦测量安装方法，并指导现场施工安装，彻底解决了钢结构整体腕臂定位器坡度与接触线高度同时满足施工要求的难题，保证了该工程按期建成并送电开通，工程质量符合设计要求，具有一定推广应用价值。

参考文献

[1] 林德福,古晓东,韩凌青.日式钢腕臂结构性能研究分析[J].铁道工程学报,2013（2):86-89.

[2] 国家铁路局.TB 10421-2018铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社,2019.