黃 勇，杜清全，吳佳軒

0 引言

高速鐵路提質(zhì)改造工程是推動地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)，優(yōu)化運輸結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“碳中和目標”，增強人民幸福感、獲得感，全面提升客運服務(wù)質(zhì)量的重要保證。

本文針對國內(nèi)某條既有高速鐵路接觸網(wǎng)提質(zhì)改造工程的必要性和工程卡控點進行分析，重點介紹提質(zhì)改造工程項目接觸網(wǎng)參數(shù)前期仿真測算、首錨段驗證、現(xiàn)場施工，總結(jié)現(xiàn)場相關(guān)施工經(jīng)驗，為以后類似施工提供經(jīng)驗借鑒。

1 既有高速鐵路接觸網(wǎng)提質(zhì)工程主要內(nèi)容

既有高速鐵路接觸網(wǎng)提質(zhì)工程需完成的主要工程內(nèi)容為：

（1）分相磁感應(yīng)器調(diào)整。既有分相磁感應(yīng)器強迫點距離中性區(qū)360 m，預(yù)告點與強迫點磁感應(yīng)器相距140 m。提質(zhì)改造工程根據(jù)《列車過分相系統(tǒng)車載控制自動過分相裝置（TB 3197—2018）》[1]要求進行改造施工。

（2）變電所、分區(qū)所、AT所貫通地線增加回所電纜。

（3）增加接觸線張力及更換吊弦。將接觸線張力由28.5 kN增加至30 kN，并同步更換錨段內(nèi)整體吊弦。

2 增加接觸線張力和更換吊弦必要性

2.1 增加接觸線張力必要性

該既有高速鐵路接觸線張力為28.5 kN，承力索張力為21 kN。對不同工況下接觸網(wǎng)相關(guān)參數(shù)進行仿真分析。

（1）工況一：兩架DSA380型受電弓以 350 km/h速度通過原設(shè)計接觸網(wǎng)，受電弓靜態(tài)接觸力為70 N。該工況下雙弓接觸力的最小值大于0，最大值小于350 N，0.3倍平均值減標準偏差大于0，均滿足標準要求[2]。定位點最大抬升為103 mm，滿足標準要求[2]。仿真結(jié)果見圖1。

圖1 工況一雙弓接觸力仿真

（2）工況二：兩架DSA380型受電弓以 350 km/h速度通過原設(shè)計接觸網(wǎng)，受電弓靜態(tài)接觸力為90 N。該工況下雙弓接觸力的最小值大于0，0.3倍平均值減標準偏差大于0，但最大值大于350 N，不滿足標準要求[3]。說明當動車組雙弓以350 km/h速度通過該高速鐵路時，弓網(wǎng)動態(tài)性能不滿足標準要求[2]。定位點最大抬升為116 mm，滿足標準要求[2]。仿真結(jié)果見圖2。

圖2 工況二雙弓接觸力仿真

（3）工況三：兩架 DSA380型受電弓以 350 km/h速度通過提質(zhì)方案接觸網(wǎng)，受電弓靜態(tài)接觸力為90 N。該工況下雙弓接觸力的最小值大于0，最大值小于350 N，0.3倍平均值減標準偏差大于0，均滿足標準要求[2]。仿真結(jié)果見圖3。

圖3 工況三雙弓接觸力仿真

仿真結(jié)果表明，接觸線張力增加至30 kN后，動車組雙弓以350 km/h速度通過時，弓網(wǎng)動態(tài)性能可滿足標準要求，定位點最大抬升為111 mm，滿足標準要求。

2.2 更換吊弦必要性

為了解接觸線張力增加后接觸網(wǎng)幾何參數(shù)變化情況，選取該既有高速鐵路951 m的錨段進行實際驗證。測量數(shù)據(jù)表明接觸線加張后，中錨附近出現(xiàn)最大抬升量約18 mm，后續(xù)施工時實際抬升量也在20 mm左右。接觸線加張后，墜砣b值伸長為74 mm，后續(xù)施工墜砣b值變化普遍在80～120 mm，表明接觸線最大橫向偏移量在27～40 mm。數(shù)據(jù)表明，為保證吊弦高差及導(dǎo)高滿足《高速鐵路接觸網(wǎng)運行維修規(guī)則》[3]中“相鄰吊弦高差10 mm以內(nèi)，接觸網(wǎng)導(dǎo)高在5 270～5 330 mm以內(nèi)”的要求，必須對吊弦進行更換并精調(diào)。

通過現(xiàn)場反復(fù)計算及驗證發(fā)現(xiàn)，加張并更換吊弦后，彈性吊索張力變化不大，但彈性吊索張力的大小對吊弦長度計算影響較大。現(xiàn)場彈性吊索張力在2.5～5 kN范圍內(nèi)不等，若全部按標準值3.5 kN計算，更換吊弦后兩相鄰吊弦實際高差在±5 mm內(nèi)占比為60%，若以實際彈性吊索張力值計算可以控制在97%以內(nèi)。仿真結(jié)果表明：彈性吊索張力需控制在3～5 kN；彈性吊索長度為18 m時，第1吊弦至定位點距離為7 m。對彈性吊索張力不符合要求的處所進行調(diào)整，經(jīng)試驗驗證，調(diào)整某定位處的彈性吊索張力時，對相鄰兩定位點彈性吊索張力和導(dǎo)高影響不大，可以忽略不計。

3 接觸線增加張力和更換吊弦施工組織

為保證該高速鐵路接觸網(wǎng)提質(zhì)改造工程按期順利完成，如何組織作業(yè)人員安全高效更換吊弦，并保證一次達標，成為接觸線張力增加及同步更換吊弦關(guān)鍵點。路局站段聯(lián)合施工單位組成6個作業(yè)大組對該既有高速鐵路K10—K184正線174 km線路進行分解施工?？紤]全線每隔2～3 km有通道門進入網(wǎng)內(nèi)，同時避免因軌道車運行導(dǎo)致天窗浪費，相關(guān)施工全部考慮采用梯車作業(yè)，接觸線張力增加及更換吊弦施工同步進行。

人員組織。以某段施工為例，需更換114個錨段吊弦，涉及正線55.5 km。施工單位在駐扎地附近設(shè)置吊弦預(yù)配中心，組織梯車32臺，測量儀器20臺，一次作業(yè)共計約260人。路局站段配置網(wǎng)工34人，管理人員5人。

天窗組織。每日天窗約360 min，施工天窗組織按300 min組織，具體時間節(jié)點如表1所示。

表1 施工天窗組織 min

4 吊弦更換施工關(guān)鍵點

既有高速鐵路接觸線張力增加及吊弦更換施工由接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量、計算、預(yù)制及安裝幾個環(huán)節(jié)組成，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯，都無法保證安全且一次性將吊弦安裝到位。

4.1 吊弦計算參數(shù)測量

吊弦計算參數(shù)測量需注意以下問題：

（1）測量時測量至承力索座上將導(dǎo)致錯誤。中間柱承力索高度一般在6 900 mm左右，錨段關(guān)節(jié)內(nèi)多在6 900～7 000 mm，若發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)明顯偏低或偏高，現(xiàn)場需再次進行復(fù)核比對。

（2）上、下行測量人員應(yīng)對每一跨內(nèi)吊弦根數(shù)進行比對，避免吊弦遺漏。

（3）參數(shù)測量方向不統(tǒng)一，易導(dǎo)致計算和安裝時方向混亂，現(xiàn)場測量統(tǒng)一按照小里程向大里程方向測量。

4.2 吊弦計算

本次施工采用西南交通大學提供的吊弦預(yù)制軟件，將吊弦測量參數(shù)輸入至軟件窗口中，得到吊弦預(yù)配參數(shù)。計算時需重點注意以下兩點：

（1）將彈性吊索張力不符合要求的處所張力進行手動設(shè)置，并進行現(xiàn)場調(diào)整。

（2）避免測量參數(shù)錄入錯誤。測量參數(shù)錄入、計算分兩次進行，比較兩次計算結(jié)果有無差別。

4.3 吊弦預(yù)制

（1）避免吊弦長度預(yù)制錯誤、線鼻子或鉗壓管漏壓接、標識錯誤。在吊弦預(yù)配中心安排專人對吊弦預(yù)制的長度及壓接工藝進行復(fù)核檢查，確保預(yù)制正確，并采用防水標簽，確保標識清晰可見。

（2）建立材料追溯制度，將不同批次吊弦線及線夾對應(yīng)安裝錨段作好記錄，做到源頭可溯。

4.4 吊弦安裝

（1）入網(wǎng)時對每個梯車組進行編號，接地及防護組最先入網(wǎng)，再按照施工點至入網(wǎng)口距離從遠至近依次入網(wǎng)。該方式可節(jié)約入網(wǎng)時間近40 min。

（2）入網(wǎng)前，將清點后的材料分人、分包管理，避免入網(wǎng)過程中遺漏網(wǎng)外而影響作業(yè)，同時根據(jù)計算數(shù)據(jù)復(fù)核防水標簽上的區(qū)間（站）、錨段號、支柱號、吊弦數(shù)、吊弦預(yù)制長度，確認無誤后方可入網(wǎng)。出網(wǎng)時，從作業(yè)組兩端分別安排5人向出網(wǎng)口進行全覆蓋檢查，杜絕遺留工具材料。

（3）施工前現(xiàn)場復(fù)測承力索高度誤差在 10 mm內(nèi)，確認吊弦計算正確。

（4）作業(yè)時，梯車組均按照奇數(shù)錨段先安裝下行吊弦，偶數(shù)錨段先安裝上行吊弦的方式進行，并保證吊弦安裝從小里程向大里程方向進行。該組織方式能保證錨段關(guān)節(jié)內(nèi)吊弦安裝和測量互不影響，提高天窗利用率。

（5）上網(wǎng)平推時，盯控人員應(yīng)使用橡膠榔頭敲擊線夾，觀察有無滑動；檢查力矩是否到位，根據(jù)經(jīng)驗，標準力矩緊固后的吊弦線夾螺桿外露約為3絲扣。為確保作業(yè)人員扭力扳手力矩準確到位，安排專人每天對扭力扳手力矩進行校驗，使用膠帶將調(diào)節(jié)鈕封死，并將符合要求的力矩扳手進行標識。

（6）應(yīng)急措施。提前將每臺梯車的高度進行標識，當施工過程中遇大雨，無法利用激光測量儀進行參數(shù)測量時，人工量取導(dǎo)線與梯車框架距離。更換吊弦時，原吊弦只解開接觸線端，待所有新吊弦更換完畢且參數(shù)達標后，再拆除舊吊弦（新吊弦加裝完，拆除全部舊吊弦后，整體導(dǎo)高抬升約 10 mm）。遇突發(fā)或偶然因素導(dǎo)致大面積吊弦預(yù)制錯誤時，拆除增加墜砣和新加吊弦，恢復(fù)原吊弦。

（7）關(guān)節(jié)式分相、上網(wǎng)點三支電連接處載荷難以計算，應(yīng)采用現(xiàn)場壓接和調(diào)整的方式進行。

（8）不同梯車組銜接處，參數(shù)容易被忽略。在Excel中編輯相關(guān)條件，將導(dǎo)高控制在5 315～5 280 mm范圍內(nèi)，相鄰吊弦高差控制在10 mm以內(nèi)，兩定位高差控制在15 mm以內(nèi)，超出相應(yīng)值自動標紅。同時利用釘釘軟件協(xié)同功能，作業(yè)完畢后各組利用5 min時間在釘釘中同時編輯相關(guān)數(shù)據(jù)，并同步生成波形圖（圖4），可快速找出 6個錨段中的問題參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場快速復(fù)核調(diào)整。

圖4 接觸線導(dǎo)高波形

5 結(jié)語

通過介紹既有高速鐵路接觸網(wǎng)提質(zhì)工程相關(guān)項目，分析接觸線增加張力及更換吊弦的必要性，總結(jié)了調(diào)整彈性吊索張力對相鄰定位彈性吊索張力的影響，對相關(guān)施工過程中存在的問題及措施進行總結(jié)歸納，為類似工程施工提供參考。