既有电气化铁路接触网渡线及分段绝缘器整体更换

引言

我国普速铁路接触网整体设备寿命周期一般为20～25年,随着铁路运能的不断增长及列车时速的不断提高,接触网整体设备的损耗加大,使得部分铁路接触设备运行年限提前达到了寿命周期。目前京广、石太、丰沙大、沪昆等干线、繁忙干线铁路,均已展开接触网整体设备更换工作。

既有电气化铁路接触网渡线及分段绝缘器更换施工涉及铁路上、下行同时停电,必须利用"垂直天窗"进行施工。该项施工工艺复杂,施工影响范围大,安全隐患较多,是既有电气化铁路接触网改造施工的重难点工程。

1既有电气化铁路接触网渡线及分段绝缘器更换传统施工技术

我国运行时速≤160km的电气化铁路,接触网上、下行间渡线多数采用站场站线锚段替代。传统接触网渡线及分段绝缘器更换,涉及站场上、下行间渡线锚段架设及分段绝缘器更换,通常采取"垂直天窗"内整锚段架设的方式。先进行新承力索架设、新接触线架设（涉及分段处用绝缘子替代）,待接触网参数调整就位后,再进行分段绝缘器安装,同步拆除既有渡线及设备。新承力索、接触线整锚段架设,既有渡线承力索、接触线拆除所需"垂直天窗"有效施工时间长,每处渡线及分段绝缘器更换均需利用3个"垂直天窗"才能完成。

2国内现状

因既有电气化铁路繁忙干线、干线行车数量较多,"垂直天窗"需上、下行同时停电,对铁路运输影响较大。丰沙大线每月批复"垂直天窗"封锁时间60min,停电施工时间约为40min,每月每个车站仅批复2个"垂直天窗"。

传统接触网渡线及分段绝缘器更换施工需要"垂直天窗"封锁时间长,天窗点数量多。线索更换过程中因既有分段绝缘器仍在投入运营,涉及分段绝缘器处新旧线索绝缘距离需精确控制。受目前批复"垂直天窗"数量少、经常取消影响,新渡线架设与既有渡线拆除施工周期长,新旧线索长期投运安全隐患多,渡线施工涉及上、下行线路安全压力大:受目前批复"垂直天窗"封锁停电时间短影响,采用传统施工工艺在较短"垂直天窗"时间内难以完成渡线及分段绝缘器更换。另因接触网硬横跨架设、固定绳安装、软横跨更换均需利用"垂直天窗"进行,受渡线及分段绝缘器更换影响,整体节点工期难以保证。

3既有电气化铁路接触网渡线及分段绝缘器整体更换施工技术

既有电气化铁路接触网渡线及分段整体更换施工技术,由中国铁建电气化局集团丰沙大线扩能改造工程项目部创新并推广应用。

该施工技术先利用"V型天窗"将既有渡线锚段以该锚段在相邻两个道岔间的接触线非工作支处为分解点进行分解,将新渡线锚段以分段绝缘器中心为分解点进行分解架设。既有渡线锚段、新渡线锚段均分解为两个独立锚段。待新渡线锚段分解后长锚段架设、调整完成后,同步拆除既有锚段分解后长锚段。再利用"垂直天窗"做到既有渡线短锚段承导线张力卸载与新渡线短锚段承导线穿线、起锚同步进行,既有渡线短锚段、既有分段绝缘器拆除与新渡线长/短锚段对接、新分段绝缘器安装同步完成。新渡线长、短锚段对接后,即可完成新分段绝缘器安装,全面确保了施工安全质量。

该施工技术能够避免新渡线锚段架设、既有渡线锚段拆除对较长"垂直天窗"的需求:避免在较短"垂直天窗"时间内新分段绝缘器安装与既有分段绝缘器拆除无法同步完成的问题:避免因"垂直天窗"批复时间间隔长,引起新旧线索长期运营,造成接触网设备长期超负荷运行,影响接触网设备状态,产生安全隐患。

3.1施工工艺

道岔定位更换一既有渡线锚段分解下锚一新渡线锚段分解后长度测量一新渡线分解后长锚段架设,既有渡线分解后长锚段拆除一新分段绝缘器安装位置终端头制作一新渡线短锚段张力预制一新渡线短锚段及新分段绝缘器整体更换一悬挂调整,送电运营。

3.2施工方法

既有电气化铁路接触网渡线及分段绝缘器整体更换施工技术,施工过程中根据现场实际情况,合理选择既有渡线锚段分解点,布置临时锚柱:新渡线锚段分解架设,既有渡线锚段分解拆除。"V型天窗"进行新渡线分解后长锚段架设,既有渡线分解后长锚段拆除:"垂直天窗"进行新渡线长短锚段对接、分段绝缘器安装及调整,同步拆除既有渡线分解后短锚段及分段。

3.2.1道岔定位更换

先利用"V型天窗"对既有道岔定位新腕臂进行安装,因传统道岔定位采用单腕臂安装形式,新道岔定位采用双腕臂安装形式,线岔的交叉点、道岔定位点拉出值均发生变化,更换完成后需保证分段绝缘器参数满足行车要求。若采用软横跨定位,利用"垂直天窗"进行新软横跨安装,将既有岔区悬挂点倒移至新软横跨上,并调整达标。

3.2.2既有渡线锚段分解下锚

上行、下行间渡线采用站场站线锚段替代时,站线锚段通常需经过两组道岔,分别为:站线与正线间相连接道岔,上、下行正线间相连接道岔。在两组道岔定位间,站线锚段接触线抬高,为非工作支。既有渡线锚段示意图如图1所示。

利用"V型天窗"先进行既有锚段分解（分解点选择在既有渡线锚段两组道岔定位间且该处渡线锚段接触线抬高并为非工作支,分解点周边跨距内选择两个锚柱作为临时锚柱进行下锚,分解后渡线短锚段需延长一跨下锚,便于分解后既有分段绝缘器调整）,将既有渡线锚段分解为独立的长锚段和短锚段,分解后延长区段利用区间拆除后既有承力索,锚段分解后接触网参数不发生变化。

既有渡线分解后示意图如图2所示,分解后既有渡线长锚段临时下锚采取全补偿下锚方式,既有渡线短锚段临时下锚采取无补偿下锚方式（分解后短锚段长度约200m）。

既有渡线锚段分解过程中弛度控制:利用"V型天窗"进行分解时,因分解后既有渡线锚段线索长度、重量、下锚位置均发生变化,线索分解后下锚过程中,需观察道岔定位柱定位器受力情况,并随时观察和测量分段绝缘器参数、垂直投影点位置。

若因分解过程中线索长度缩短、下锚角度及安装方式变化等原因造成分段绝缘器轻微偏移、相关参数发生变化,通过接触网激光测距仪配合控制分解点终端头制作位置:调整分解后既有渡线短锚段下锚补偿坠砣数量改变线索张力:调整无补偿侧接触网延长下锚非支拉出值控制线索转角分力,保证分解后渡线短锚段既有承力索弛度将维持既有状态,避免分解过程中道岔定位柱导高、拉出值、分段绝缘器参数发生变化。

3.2.3新渡线锚段分解后长度测量

新渡线以设计分段绝缘器安装位置为中心进行分解,将待架设新渡线分解为对应的长锚段和短锚段。需测量新渡线短锚段长度,测量过程中,按照线索走向进行模拟,先利用接触网激光测量仪标示出设计分段绝缘器中心拉出值投影点、既有道岔定位点拉出值投影点、下锚锚柱中心点,再利用50m纤维卷尺进行分段长度测量。测量总长需扣除补偿装置总长、分段绝缘器中心至终端头（承力索部分）或分段绝缘器中心至接头线夹处长度（接触线部分）,同时考虑新渡线线索延伸和锚柱向拉线侧倾斜值对新渡线短锚段长度产生的影响。

3.2.4新渡线分解后长锚段架设,既有渡线分解后长锚段拆除

新渡线锚段分解后长锚段起锚（下锚）支柱改为与股道内锚段部分同一侧,采取"V型天窗"进行线索架设,为满足新分段绝缘器安装的需要,分解后新渡线长锚段需加长并延长下锚,保证分段绝缘器安装需要。

如图3所示,新渡线长锚段采取延长下锚的方式,延长区段的长度需满足线索调整后分段绝缘器安装需要（图中②表示新分段绝缘器接点）,临时锚柱可利用岔区其余锚柱替代。利用"V型天窗"进行新渡线长锚段承力索架设,架设完成后投入运营,同步拆除分解后既有渡线长锚段承力索。利用"V型天窗"进行新渡线长锚段

接触线架设,架设完成后投入运营,同步拆除分解后既有渡线长锚段接触线,完成该项施工共需要2个"V型天窗"。

采取"V型天窗"进行新渡线长锚段架设,既有渡线长锚段拆除,施工作业项目单一,线索架设完成后有较充足的时间进行施工调整、参数复查,确保送电前接触网参数满足行车要求。"V型天窗"作业,可使接触网施工作业具有连续性,避免出现新线架设后,既有线索不能及时拆除,导致接触网悬挂装置负载增大,长期投运影响接触网状态,安全隐患大的问题。

3.2.5新分段绝缘器安装位置终端头制作

新渡线长锚段承导线更换完成后,将所有定位点承力索、接触线拉出值调整就位,避免后期因拉出值调整造成新分段绝缘器产生位移。测量已调整达标道岔处渡线锚段定位点投影点至设计新分段绝缘器中心位置投影点的水平距离,结合分段绝缘器与承力索终端、接触线接头线夹连接情况进行扣料,进行新分段绝缘器接点处终端头安装(在距接头线夹2m处预制接触线终端接头,方便后期"垂直天窗"内新分段绝缘器对接、接触线断线）。

新分段绝缘器安装位置精确测量:为保证新分段绝缘器安装位置符合设计要求,已架设长锚段终端头制作需考虑引起线索变化的两个影响因素:(1）温度引起的的变化量:(2）新线初伸长引起的变化量。结合道岔处渡线锚段定位点投影点至设计新分段绝缘器中心位置投影点的水平距离以及引起线索变化的影响因素,对距离值进行修正,从而确定终端头的准确位置。

3.2.6新渡线短锚段张力预制

采用新渡线长锚段架设完成后线盘剩余线索,根据测量的新渡线短锚段长度,选择开阔平整场地按设计张力进行预制。预制过程中在链条葫芦末端加装张力测量仪,保证线索张力满足设计要求,对预制长度进行反复复核,在线索上用油漆标记出吊弦安装位置。待分段绝缘器承力索终端头、接触线接头线夹预制完成后,需与新分段绝缘器连接进行试装,确保准确无误。

3.2.7新渡线短锚段及新分段绝缘器整体更换

在"垂直天窗"开始前,将预制完成的新渡线短锚段线材转运至施工现场摆放就位,检查现场材料工具准备情况,避免侵限。"垂直天窗"内新渡线短锚段承导线人工架设进行穿线同时,同步拆除与既有渡线短锚段相连的电连接线夹、定位线夹、线岔,然后卸载既有渡线短锚段承导线下锚坠砣,将既有分段绝缘器用大绳拴牢,随线索慢慢放下,待既有渡线短锚段线索下锚张力全部卸载完成后,分段剪断既有渡线。

既有渡线承导线卸载张力的同时,同步进行新渡线短锚段承导线的穿线、起锚工作。新渡线穿线完成后先与下锚装置连接进行起锚,再利用两组滑轮组同时进行新分段绝缘器两端锚段承导线对接,安装新分段绝缘器完成。对接过程为:将滑轮组一端通过紧线器连接至新渡线长锚段承力索终端处线索(接触线接头线夹处线索）,另一端通过紧线器连接至新渡线短锚段承力索终端处线索(接触线接头线夹处线索）。紧线过程中根据线索弛度情况,同步进行新渡线长锚段延长区段下锚坠砣卸载。对接过程中严格控制线索穿向,及时调整接触线线面方向,防止出现接触线扭面。

调整过程中接触网非工作支可安装E型可调整体吊弦方便现场调整,新分段绝缘器对接完成后,立即检查接触线线面方向,进行新分段绝缘器、线岔调整,定位器、线岔、吊弦、电连接安装(图4）。

图4渡线及分段绝缘器整体更换

3.2.8悬挂调整,送电运营

新分段绝缘器及相邻线岔调整达标后,采用接触网激光测量仪复查新分段绝缘器、线岔参数、线索硬弯、接触线扭面、电连接安装等情况。复查完成后,待人员、机具撤离至安全地带,方可拆除临时接地线,进行送电开通。

4结语

既有电气化铁路接触网渡线及分段整体更换施工技术,有效解决了丰沙大线"垂直天窗"数量少、有效施工时间短、兑现率低,既有渡线锚段分解安全卡控要点多,渡线及分段绝缘器整体更换施工工艺复杂、施工难度大、安全隐患多等相关难题:确保了在"垂直天窗"40min的有效时间内完成渡线及分段绝缘器整体更换,施工过程中施工作业影响范围缩小,渡线更换的施工效率提高,摆脱了该项施工对较长"垂直天窗"的完全依赖性,实现了接触网渡线及分段绝缘器整体更换一次达标,真正做到了"一个垂停、一条渡线"。丰沙大线扩能改造工程已顺利完成标段内32个锚段渡线及分段绝缘器更换,所有施工均正点送电开通,施工合格率l00%,缩短了整体施工工期,保证了既有电气化改造施工安全生产的顺利进行。