接触网单跨型无交叉线岔技术提要:通过分析单跨型无交叉线岔弓网运行机理,介绍了一种接触网单跨型的新型无交叉线岔技术。
1.单跨型无交叉线岔定位接触线布置技术(见下图1)铁四院在京沪线上海—安亭段设计了一种250km/h网新型无交叉线岔技术,平面及安装技术要求如下图1:侧线接触线高度H1j侧= H1j正+300mm;H2j侧= H2j正+120mm;H3j侧= H3j 正+20mm;(图 1)⑴适应18号提速道岔;采用UIC608Annex4a标准受电弓宽度1950mm,水平摆动≤250mm、抬升≤100mm;定位器限位间隙应满足接触线动态抬升300mm的要求;岔前2#悬挂定位柱距离理论岔心10m∽15m;距离理论岔心25m∽30m的岔后悬挂定位柱3#处,侧线接触线对正线受电弓中心偏出值要求不小于1380mm > 1950/2+250+100=1325mm。
⑵按照18号提速道岔计算在3#处,线路间距约为1390mm(对应距理论岔心25m的纵向距离)∽1670mm(对应距理论岔心30m 的纵向距离);正线接触线对侧线受电弓中心的偏出值约为1280mm(对应1390mm线间距时)∽1570mm(对应1670mm线间距时);侧线接触线对正线受电弓中心偏出值约为1190mm(对应1390mm线间距时)∽1470mm(对应1670mm线间距时),设计要求取不小于1380mm > 1950/2+250+100=1325mm。
2.单跨型无交叉线岔弓网关系机理2.1正线电机从岔前向岔后运行过线岔时⑴当运行至2#处及至始触点前:侧线接触线始终比正线接触线高100mm以上(始触点的理论最低高度),所以正线受电弓不接触侧线接触线。
⑵当运行接近始触点C11时:在受电弓顶面宽度d可能开始接触侧线接触线(横向间隙≤d + 200+100如下图2)的C11点时,受电弓可能开始同时接触正线接触线和侧线接触线而取流。
其计算原理如下。
C11示侧线的近始触点; C1示侧线的远始触点;立面示意图3●距岔前最远端始触点C1的位置计算(如上图3):·BC间距≈(1190mm—1470mm),取小值1190mm(或设计要求的最小值1380mm);·对国产受电弓,当正线受电弓远离侧线接触线B1侧摆动200mm,同时侧线接触线远离正线线路中心C1侧风偏、振动、受电弓水平偏转等不利因素都出现达到100mm的理论最不利条件下,B1C1间距≤d/2+200mm+100mm=1200/2+200mm + 100mm = 900mm;·C1D间距≤(B1C1间距-AD间距)×CD间距/(BC间距-AD间距)=(900-150)×45m /(1190或1380-150)= 32.45m(或27.44m)。
●C1处侧线接触线对正线接触线的抬高计算(在上图3中):·AD高差值≈120mm;CD间距≤45m;·C1D间距≤32.45m(或27.44m);BC高差值20mm;·B1C1高差(接触网静态下)≤(AD间距-BC间距)×(CD间距-C1D 间距/CD间距)+BC间距=(45m–32.45m 或27.44m)×(150mm—20mm)/45m+20mm=12.55m×130mm/45m+20mm=56.26mm或70.73mm。
●C11位置计算(如上图2、3):·AA1高差值= AD高差值–100mm = 20mm;·A1B11间距≤A A1高差值×CD长/(AD高差值- B C长)=20mm×45m/(120mm-20mm)=9m;·推理就可得C11 B11 ∠B1 C1;●小结:对国产受电弓,在岔区正线受电弓顶面d可能涉及的横向范围(如上图)C1至C11之间,静态下因该段接触线侧线仅比正线高56.26mm 或70.73mm以下,故在可能达到100mm抬升(概率极小、作用力接近零)下,可能同时以受电弓顶面接触正线和侧线(见下图4所示)。
⑶当运行进始触区时:因侧线接触线横向位于受电弓宽度范围内,且与正线接触线不同侧;故受电弓可能开始处于以顶面中心两侧同时接触两支接触线的状态;且由于受电弓的抬升作用,这种受电弓可能以中心两侧同时接触两支接触线而两侧同时受流的状态可能存在一段距离(即始触区),直运行过C1点后,侧线接触线因其横向位置逐渐远离正线受电弓中心而逐渐能从正线受电弓的倒角外缘脱离正线受电弓(见图5)。
始触区受电弓、接触线动态关系示意图5虽侧线接触线始终位于正线受电弓上方,但因仅存在非常小概率与受电弓顶面接触,所以机车受电弓按照线路设计允许速度通过正线时,基本不受侧线接触线的不利影响能够较顺利通过道岔区。
⑷当运行过始触区后:受电弓恢复仅在正线接触线取流的正常状态。
2.2当正线电机从岔后向岔前运行过道岔时⑴当运行接近C1时:因接触线的侧线比正线仅高57mm或71mm以下,小于受电弓倒角结构高h–100mm,故受电弓在摆动到200mm、抬升到100mm、侧线接触线风偏振动到100mm的极不利情况(非常小概率)下,可能出现其顶面接触正线同时其倒角外缘某处接触侧线的情况(如下图6)。
⑵当运行进始触区时:由于侧线接触线与正线接触线各位于受电弓两侧,受电弓可能非常小概率地开始处于其两侧同时接触两支接触线而受流的状态,直运行过C 11点后,侧线接触线因逐渐比正线接触线高出100mm 以上,侧线接触线才逐渐从正线受电弓顶面脱离正线受电弓(见下图7所示);这样正线受电弓也能够顺利通过道岔区。
⑶在运行过始触区后:受电弓恢复仅在正线接触线下取流的正线运行状态。
⑷小结:●受电弓虽出现顶面接触正线的同时以其倒角外缘接触侧线的情况,但在抬升≤100mm 控制下,C 1处侧线接触线只能接触正线受电弓倒角外缘某部位,故理论上不会出现穿弓现象。
正线受电弓从岔后端向岔前端运行接近始触点的弓网关系示意图6 或71mm)从岔后向岔前运行的始触区受电弓、接触线动态关系示意图7●若岔区内不能把受电弓抬升控制在h+57mm以内,则当正线电机从岔后向岔前运行接近C1处时,可能因受电弓抬升到其倒角底部高于侧线接触线而发生穿弓现象。
故将岔区正线受电弓抬升值控制在h+57mm以内,是单跨无交叉线岔弓网关系控制的安全关键技术之一。
2.3当电机在限速条件下从正线进入侧线时⑴当接近始触点前:因接触线侧线始终比正线高100mm以上;故受电弓在抬升≤100mm时始终处于仅接触正线接触线而取流状态。
⑵当接近始触点时:因该处接触线正线比侧线低≈100mm,同时侧线接触线还在受电弓的横向范围内,故受电弓在≤100mm抬升下可能开始接触侧线接触线(见前图4所示)。
⑶当运行进始触区时:因侧线接触线还在正线受电弓横向范围内,同时接触线正线比侧线低≤100mm,故正线受电弓可能同时接触正线与侧线。
⑷当电机过始触区后:虽接触线正线比侧线低≤100mm,但因正线接触线对侧线受电弓中心偏出值S1≥d/2+200mm+100mm,故随着运行受电弓跟随侧线接触线升高,同时正线接触线开始沿着受电弓倒角外缘逐渐脱离受电弓;这样受电弓能顺利实现从正线过渡到侧线(见下图8)。
从正线向侧线运行时动态等高段的受电弓、接触线动态关系示意图82.4在允许限速条件下电机从侧线进入正线时⑴当接近始触点时:受电弓倒角外缘某部位可能开始接触正线,由于该处接触线侧线比正线高≤h+100mm,故在≤100mm抬升下,受电弓处于顶面接触侧线的同时其倒角外缘某部位可能开始接触正线(见下图9)的状态。
●A 1始触点的纵向位置(如图9,应用于18号提速道岔时,B C 水平间距取1280mm ∽1570mm 的大值1570mm ;A 1D 1水平间距取d 1/2-300mm )计算:·以正线线路中心线为参照(忽略正线接触线远离正线线路中心线的平面夹角为tg -10.2/45),对于国产受电弓(d 1=1350mm ),B 1 B 长约为:B 1 B 长 <(1570 –d 1/2+300)×18 = 21510mm ≈ 12m ;·以正线线路中心线为参照,计算正线接触线远离正线线路中心线按照100mm 考虑时,对国产受电弓,A 1 B 长值约为:A 1B 长>(1570mm –d 1/2+400mm )×18=23310mm ≈24m ; ·可判定,在正线接触线对侧线受电弓的始触点中,距岔后端最远的始触点A 1距岔后定位柱距离大于12m 、小于24m ;●A 1始触点接触线的侧线相对正线的抬高值(见下图10):正线接触线对侧线受电弓的距岔后端最远始触点处侧线接触线抬高计算原理图10 AB120mm A1·CD长≤45m;AD高差值120mm;BC高差值20mm;A1 B长24m;·A1 D1高差<(AD 长- BC长)×A1B长/ CD长+ BC高差值=24m 或12m×(120mm-20mm)/45m+20mm≈74mm或47mm。
·即始触点D1处侧线接触线静态抬高小于100mm;故可判定,始触点A1为侧线受电弓在抬升≤100mm作用下可能同时接触正线的最远端位置(见图11)。
●小结·以始触点D1处侧线接触线静态抬高≤100mm可推理,始触点C1处侧线接触线静态抬高肯定∠100mm;故在侧线受电弓运行接近始触点时,侧线受电弓在其顶面接触侧线的同时,完全可能以其倒角外缘某个部位开始接触正线(见图11)。
·虽始触点接触线的侧线与正线完全可能同处受电弓顶面的一侧,但在电机从侧线进正线的技术限制低速控制下,在≤100mm抬升作用下,此处受电弓倒角外缘某个部位接触正线接触线的瞬间接触作用不会对其弓网关系形成大不利影响,仅可能会使受电弓产生轻微水平偏转、振动现象。
·但若受电弓在岔区侧线上的最大抬升不能限制在h-74mm以内,则当侧线受电弓从岔后向岔前运行接近始触点C1处时,完全可能因受电弓抬升至其倒角底部高于正线接触线时而发生侧线受电弓穿入正线接触线上方的穿弓现象。
因此,将岔区侧线受电弓抬升值限制在h-74mm以内,是该接触网无交叉线岔弓网关系控制的安全关键技术之一,设计岔区受电弓包络线和施工时都应重点测量、试验、检查控制。
从侧线进入正线受电弓接近始触点的弓网关系示意图11侧线接触线⑵在允许限速下当电机运行进始触区(动态等高段)内时虽正线接触线对侧线受电弓偏离值S1∠d1/2+200mm+100mm,但接触线侧线比正线越来越高,所以受电弓在正线接触线降低制约下随之逐渐脱离侧线接触线(见下图12);这样受电弓能够顺利实现从侧线向正线的技术过渡,不会产生大的不利现象。