剛性懸掛接觸網設計若干技術問題探討論文
摘 要 結合工程實際，對改建鐵路焦柳線石門北至懷化段擴能工程隧道內剛性懸掛接觸網設計中遇到的若干問題進行探討，提出設計原則，對解決工程設計中的實際問題和豐富剛性懸掛接觸網的設計經驗，提高工程質量有一定的意義。
關鍵詞 隧道 剛性懸掛 接觸網設計
剛性懸掛接觸網是我國近幾年從國外引進的一種新型懸掛類型，廣州地鐵二號線剛性懸掛接觸網已于2003年6月建成并投入運行。干線鐵路25kV接觸網也開始了試驗和局部采用。無論從理論分析還是從實際運行情況來看，剛性懸掛具有比較明顯的特點和優勢。改建鐵路焦柳線石門北至懷化段（以下簡稱石懷段）擴能工程有6座隧道內需設錨段關節，既有隧道改造困難大，造價高，采用剛性懸掛不失為一個好的解決方案。
1 剛性懸掛的形式
地鐵設計規范指出剛性懸掛架空接觸網用T形或型匯流排。型匯流排采用鋁合擠壓制造，單根長度可達12m以上，采用接頭板和螺栓連接滿足任意長度要求。匯流排通過對材料的優化設計，巧妙利用其彈性，通過專用放線小車可方便地架設和夾緊接觸線，比T形匯流排采用螺栓和夾板夾緊接觸線更為方便和可靠。型匯流排具有技術的成熟性和先進性，廣州地鐵二號線、三號線和寶蘭線（寶雞—蘭州）25kV試驗段以及石懷段隧道試驗段的剛性懸掛接觸網均采用了型匯流排。型和T形匯流排示意如圖1所示。
2 懸掛定位安裝方式
剛性懸掛定位安裝方式有垂直和懸臂懸掛定位2種。如何選定剛性懸掛接觸網的懸掛定位安裝，應根據隧道凈空高度和斷面情況，考慮安裝結構簡單可靠。
地鐵1500V剛性懸掛接觸網采用垂直懸掛定位方式安裝結構比懸臂懸掛定位方式結構簡單，可靠性高。但在懸臂懸掛定位方式下絕緣子受彎矩較大。廣州地鐵二號線選用了垂直懸掛定位方式。25kV干線鐵路剛性懸掛接觸網采用垂直懸掛定位安裝方式和懸臂懸掛定位安裝方式均可。
石懷段幾座隧道為既有隧道，斷面形式為ZSOO01，是不同心的3段圓弧構成的尖拱隧道，凈空高度不相等，為6390~7080mm，接觸線高度確定為5700mm，列車運行速度為80~120km/h。設計了2種安裝方式。
（1）垂直懸掛定位安裝方式。采用角鋼焊接底座，隧道頂部安裝，用4根螺栓調整接觸線的空間位置，適用隧道凈空高度為6390~6700mm；當隧道凈空高度為6700~7080mm時，需改用厚度為400mm角鋼焊接底座。
（2）懸臂懸掛安裝形式。在距受電弓中心線650mm的隧道頂部安裝吊柱，采用通用的高強度瓷質支柱絕緣子或硅橡膠棒形絕緣子傾斜懸臂懸掛剛性懸掛，采用300~1000mm長度的吊柱，可適用隧道凈空高度為6390~7080mm，通過懸臂偏離垂直受電弓方向安裝，適應拉出值在±150mm范圍變化的需要。
考慮到石懷段隧道凈空高度低于6450mm的懸掛定位點不多，建議：如果采用懸臂懸掛定位形式，在隧道凈空高度大于6700mm時，吊柱中心線與受電弓中心線的距離為1085mm，懸臂改為可隨匯流排的伸縮旋轉方式，靠懸掛定位調節架來保證剛性懸掛的拉出值，以避免懸掛線夾卡滯匯流排。
3 剛性懸掛的跨距
由于剛性懸掛不施加張力，剛性懸掛的允許跨距和運行速度有關，并受限制。根據國外試驗和運行經驗，速度和跨距的對應關系見表1。
廣州地鐵二號線的最高車速為80km/h，因首次使用，跨距取8m；石懷段設計的最高車速為120km/h跨距取8m，弛度不超過跨距的1‰。
4 錨段長度
地鐵設計規范規定：剛性架空接觸網和接觸軌的錨段長度，應根據環境溫度、載流溫升、材料線脹系數、伸縮要求確定。
按照石懷段隧道外設計氣溫最高為40℃，最低為—10℃，隧道內接觸網計算溫差可取70℃；選用已有運行經驗的伸縮量為500mm的膨脹接頭，考慮安裝下料的溫度變化，取允許伸縮量為±0。2m，錨段長度可為300m，考慮到國內設計、制造、施工安裝調整、運行管理等經驗不足，參照廣州地鐵二號線錨段長度最大為250m，三號線錨段長度最大為300m，寶蘭線試驗段錨段長度最大為222m的情況，結合拉出值和膨脹接頭應安裝在受彎最小處的要求，石懷段隧道內剛性懸掛錨段長度設計300m。選用伸縮量為1000mm的膨脹接頭，待今后取得運行經驗后，再設計更長的錨段。
5 剛柔過渡設計
由于隧道外采用柔性懸掛接觸網而隧道內采用剛性懸掛接觸網，彈性相差太大的2種懸掛必然存在剛柔過渡問題，地鐵設計規范要求必須在其結合處采取剛柔過渡措施。從國內外的資料看，剛柔過渡的方式有多種，但都是安裝一段剛度逐漸變化的剛性梁（或叫做切槽鑲嵌式剛柔過渡體）。
廣州地鐵二號線和寶蘭線試驗段設計安裝關節式剛柔過渡，這種剛柔過渡措施適用于較低速度（80km/h），錨段關節采用剛性懸掛。當速度高于100km/h，宜采用貫通式剛柔過渡措施。
石懷段設計采用了貫通式剛柔過渡，柔性懸掛接觸網的承力索在隧道洞門拱圈上下錨，接觸線嵌入12m切槽式剛性漸變匯流排和12m加強夾緊力匯流排及整個錨段的匯流排，在加強夾緊力匯流排上安裝了下錨裝置，使剛性懸掛接觸網不受接觸線張力的影響。值得注意的是，剛柔過渡段應該設在與接觸線同一條直線上，并且滿足隧道外接觸線在受電弓工作范圍之內。
6 中心錨結設計
國外剛性懸掛中心錨結有2種形式，一種是“V”形中心錨結，絕緣棒與水平線的夾角約為45°；另一種是帶拉線“V”形中心錨結，絕緣棒與水平線的夾角約為10~15°。石懷段設計采用了帶拉線“V”形中心錨結，能夠承受很大的意外拉力，不會產生負弛度問題。在帶拉線“V”形中心錨結的安裝設計和平面布置中，注意要保證空氣絕緣間隙，在隧道凈空較低時尤其要精心設汁，精心施工。在平面布置時，盡量將中心錨結設在受電弓中心線上方，并且分別在受電弓中心線兩側下錨。
7 結束語
剛性懸掛接觸網設計在我國經驗尚少，本文針對石懷段隧道內剛性懸掛接觸網設計中遇到的若干問題進行了探討，提出設計原則，希望能對解決工程設計中的實際問題和豐富剛性懸掛接觸網的設計經驗、提高工程質量提供參考。
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