王哲浩

0 引言

高速鐵路運(yùn)行速度高，要求軌道和接觸網(wǎng)必須具有精確的集合線性參數(shù)。高速鐵路電力牽引供電工程施工時(shí)，通常利用精密精測(cè)網(wǎng)資料（CPII、CPIII），采用全站儀、無(wú)接觸接觸網(wǎng)激光靜態(tài)測(cè)量?jī)x等進(jìn)行精確測(cè)量和計(jì)算，并將設(shè)計(jì)布點(diǎn)與實(shí)地測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行三維標(biāo)定。在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，根據(jù)CPIII 精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)和線路擬合參數(shù)判定軌道與接觸網(wǎng)耦合狀況，使其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究和建立一套接觸網(wǎng)精密工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系是實(shí)現(xiàn)高速鐵路列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。

國(guó)內(nèi)既有鐵路接觸網(wǎng)工程測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只適用于普速鐵路工程建設(shè)，測(cè)量工作及其精度指標(biāo)如何確定才能滿足高速鐵路建設(shè)要求，目前的測(cè)量技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)這些要求，采取什么樣的測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，必須通過(guò)研究及工程實(shí)踐加以解決。隨著在高速鐵路建設(shè)過(guò)程中對(duì)精密測(cè)量技術(shù)的認(rèn)識(shí)不斷深入，結(jié)合高速鐵路建設(shè)特點(diǎn)和現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，精密測(cè)量網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)高速鐵路建設(shè)中廣泛應(yīng)用，并在京津線、武廣線、鄭西線、哈大線、合寧線、合武線、石太線等高速鐵路工程測(cè)量中得到實(shí)施，逐步形成了具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速鐵路工程測(cè)量技術(shù)體系。為實(shí)現(xiàn)高速鐵路接觸網(wǎng)的高精確度，必須將高速鐵路精密測(cè)量網(wǎng)技術(shù)引入到工程實(shí)踐當(dāng)中。

1 接觸網(wǎng)精密測(cè)量指標(biāo)的研究

研究及制定高速鐵路接觸網(wǎng)的精密測(cè)量指標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的核心，進(jìn)而保證高速鐵路的安全平穩(wěn)運(yùn)行。與普通鐵路相比，高速鐵路工程測(cè)量系統(tǒng)性更強(qiáng)，精度要求更高。

結(jié)合國(guó)內(nèi)高速鐵路工程建設(shè)實(shí)際，研究確定接觸網(wǎng)工程在設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收的相關(guān)精度指標(biāo)，成為解決高速鐵路建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

接觸網(wǎng)精密測(cè)量主要包括3 個(gè)階段：勘察設(shè)計(jì)階段、施工階段和接觸網(wǎng)精調(diào)。其中接觸網(wǎng)施工階段需要對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)線索部分，基礎(chǔ)部分，支持結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測(cè)量。最大程度地控制測(cè)量誤差以達(dá)到誤差最小，滿足高速鐵路運(yùn)行需要。

2 接觸網(wǎng)線索參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 接觸線

接觸線是保證電氣化鐵路正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵器材，它通過(guò)與受電弓滑板之間的滑動(dòng)摩擦將電能從牽引變電所傳輸給電力機(jī)車，接觸線的空間幾何尺寸直接影響高速動(dòng)車組受流質(zhì)量。

接觸線應(yīng)使用接觸線專用檢測(cè)尺和塞尺對(duì)接觸線平直度進(jìn)行檢測(cè)，最大間隙不大于0.1 mm/ m。在線路軌道調(diào)整完成后，接觸線懸掛點(diǎn)距軌面的高度允許偏差±30mm，偏差要求如下：

（1）定位點(diǎn)兩側(cè)第1 吊弦處接觸線高度應(yīng)等高，相對(duì)該定位點(diǎn)的接觸線高度允許偏差為±10 mm，但不得出現(xiàn)“V”字形。

（2）接觸線工作支懸掛點(diǎn)高度變化時(shí)，時(shí)速250 km其坡度不大于1‰，坡度變化率不大于0.5%；時(shí)速300 km及以上坡度為0。

（3）兩相鄰懸掛點(diǎn)的高度差不得大于10 mm。

（4）兩相鄰定位點(diǎn)的高度差不得大于20 mm，且不能形成誤差峰值的倒“V”字形。

文獻(xiàn)[1]根據(jù)激光相位測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)接觸線高度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，激光測(cè)距的設(shè)計(jì)精度達(dá)0.3 mm，接觸線高度測(cè)量的精度為±5 mm。

2.2 承力索

承力索懸掛點(diǎn)距軌面的高度宜采用激光測(cè)量?jī)x測(cè)量，精確到mm，允許偏差±100 mm。承力索吊弦線夾與接觸線吊弦線夾在垂直方向的相對(duì)允許偏差±20 mm，岔區(qū)及無(wú)交叉線岔區(qū)2 支承力索垂直間隙均不得小于60 mm。

非絕緣錨段關(guān)節(jié)2 承力索接觸線水平間距允許偏差±30 mm，承力索、接觸線的絕緣子應(yīng)對(duì)齊，允許偏差為±50 mm，承力索、接觸線2 絕緣子中心應(yīng)對(duì)齊，允許偏差為±30 mm。

2.3 整體吊弦和彈性吊索

在整體吊弦測(cè)量與計(jì)算時(shí)，承力索懸掛點(diǎn)的高度宜采用激光測(cè)量?jī)x測(cè)量，精確到mm；支柱跨距宜采用激光測(cè)距儀測(cè)量，精確到cm。

吊弦安裝偏差要求如下：

（1）吊弦安裝位置的測(cè)量從懸掛點(diǎn)向跨中測(cè)量，其偏差在跨中調(diào)整，允許偏差±50 mm。

（2）吊弦在任何溫度下均垂直安裝，承力索吊弦線夾與接觸線吊弦線夾在垂直方向的相對(duì)允許偏差±20 mm。

彈性鏈形懸掛的彈性吊索安裝偏差要求如下：

（1）彈性吊索安裝時(shí)從懸掛點(diǎn)平分，彈性吊索的中心位置標(biāo)記與腕臂管中心對(duì)齊，允許偏差20 mm。

（2）中心錨結(jié)方向的彈性吊索線夾外露，以線夾外沿為基準(zhǔn)不大于30 mm；復(fù)核各吊弦點(diǎn)的安裝位置符合設(shè)計(jì)要求，偏差為±50 mm。

文獻(xiàn)[2]運(yùn)用有限元軟件對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)彈性進(jìn)行仿真分析，為研究接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性和制定高速鐵路彈性鏈形懸掛的安裝標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

另外，簡(jiǎn)單鏈形懸掛同一跨內(nèi)相鄰吊弦處的接觸線高度差應(yīng)符合設(shè)計(jì)預(yù)留弛度的要求，激光測(cè)量?jī)x測(cè)量檢查允許偏差不得大于5 mm，彈性鏈形懸掛相鄰吊弦點(diǎn)處接觸線的高度差應(yīng)不大于10 mm。

3 接觸網(wǎng)基礎(chǔ)工程

3.1 路基地段接觸網(wǎng)基礎(chǔ)

線路兩側(cè)和線路中間的基礎(chǔ)頂面高程應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，使用水準(zhǔn)儀測(cè)量檢查允許偏差±20 mm。

樁基深度允許偏差±100 mm，杯形基礎(chǔ)深度允許偏差±50 mm，使用鋼卷尺測(cè)量檢查。

支柱基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓與線路中心線的距離應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，允許偏差為±50 mm。預(yù)留基礎(chǔ)螺栓順線路方向中心線應(yīng)與線路中心線平行，垂直線路方向中心線應(yīng)與線路中心線垂直，2 個(gè)方向的允許偏差均不大于1.5°。預(yù)埋鋼板應(yīng)與基礎(chǔ)面齊平或略高，允許偏差0～5 mm。預(yù)埋鋼板中部預(yù)留孔中混凝土略高于預(yù)埋鋼板頂面，允許偏差0～5 mm。預(yù)埋鋼板應(yīng)水平，允許偏差不大于5 mm。

3.2 橋隧部分接觸網(wǎng)基礎(chǔ)

文獻(xiàn)[3]具體闡述了接觸網(wǎng)橋隧構(gòu)件基礎(chǔ)施工的特點(diǎn)及措施，但其技術(shù)要求不適用于現(xiàn)在高速鐵路的發(fā)展。由工程實(shí)踐總結(jié)出橋上H 形鋼柱基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板應(yīng)符合預(yù)埋鋼板與基礎(chǔ)面平齊或略高的要求，允許偏差+5/0 mm。預(yù)埋鋼板中部預(yù)留孔中混凝土略高于預(yù)埋鋼板頂面，允許偏差+5/0 mm。預(yù)埋鋼板應(yīng)水平，高低偏差允許5 mm。

隧道內(nèi)預(yù)埋滑槽質(zhì)量采用游標(biāo)卡尺、鋼卷尺測(cè)量。同組滑槽中心線與隧道中心線的垂直度、平行度偏差為槽道長(zhǎng)度的±5‰。同組滑槽兩槽間距允許偏差±5 mm。同組滑槽順線路方向定位允許偏差±500 mm?；鄣膬A斜允許偏差不大于3 mm?；勐袢肷疃仍试S偏差0～5 mm。

3.3 接觸網(wǎng)支柱

為了實(shí)現(xiàn)支柱裝配安裝一次到位，文獻(xiàn)[4]對(duì)全補(bǔ)償鏈形懸掛接觸網(wǎng)支柱裝配的各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)和數(shù)學(xué)分析，為建立和制定接觸網(wǎng)支柱安裝標(biāo)準(zhǔn)提供了借鑒。

其中環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱埋設(shè)深度施工允許偏差0～50 mm，同一組硬橫梁環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱應(yīng)等高，允許偏差0～50 mm。

H形鋼柱端面應(yīng)與線路平行，支柱扭面允許偏差±2°。硬橫跨2根支柱中心連線均應(yīng)垂直于正線，偏差不應(yīng)大于2°。同一組硬橫跨2根支柱間距應(yīng)符合橫梁跨長(zhǎng)，允許偏差0～20 mm。

3.4 支持結(jié)構(gòu)

3.4.1 腕臂結(jié)構(gòu)

腕臂按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行預(yù)配，預(yù)配完畢后應(yīng)采用力矩扳手、鋼卷尺復(fù)測(cè)預(yù)配的各項(xiàng)長(zhǎng)度尺寸，測(cè)量檢查偏差不大于5 mm。腕臂安裝應(yīng)符合腕臂安裝曲線，在平均溫度時(shí)應(yīng)垂直于線路中心線。腕臂無(wú)彎曲，承力索懸掛點(diǎn)距軌面的高度符合設(shè)計(jì)要求，激光測(cè)量?jī)x測(cè)量檢查允許偏差±100 mm。

3.4.2 硬橫梁結(jié)構(gòu)

硬橫梁的質(zhì)量經(jīng)力矩扳手、鋼卷尺測(cè)量檢查，硬橫梁的安裝高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，允許偏差為+100/0 mm。

4 接觸網(wǎng)精調(diào)

為實(shí)現(xiàn)高速鐵路接觸網(wǎng)的高精確度，必須加強(qiáng)施工測(cè)量工作，將接觸網(wǎng)精調(diào)工作與精測(cè)網(wǎng)有機(jī)結(jié)合，主要工作如下：

（1）施工時(shí)應(yīng)充分利用精測(cè)網(wǎng)資料（CPⅡ、CPⅢ），采用全站儀、無(wú)接觸接觸網(wǎng)激光靜態(tài)測(cè)量?jī)x（長(zhǎng)度測(cè)量應(yīng)使用鋼尺）等進(jìn)行精確測(cè)量和計(jì)算，將設(shè)計(jì)布點(diǎn)與實(shí)地測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行三維標(biāo)定。

（2）根據(jù)CPⅡ精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，測(cè)量核定高速鐵路接觸網(wǎng)車站、區(qū)間分段測(cè)量起點(diǎn)，樁基一次準(zhǔn)確定位。

（3）根據(jù)CPⅡ精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，測(cè)量核實(shí)隧道預(yù)留槽道、后植錨栓、下錨斷面位置，路基、橋梁接觸網(wǎng)支柱及拉線基礎(chǔ)位置符合設(shè)計(jì)要求。

（4）根據(jù)CPⅢ精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，測(cè)量核定接觸網(wǎng)支柱垂直線路中心線偏差及上部孔位準(zhǔn)確性、隧道內(nèi)的吊柱及錨栓安裝偏差，對(duì)支柱、吊柱（含各種安裝底座）統(tǒng)一編號(hào)。

（5）根據(jù)CPⅢ精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，測(cè)量計(jì)算吊弦長(zhǎng)度。

（6）在聯(lián)調(diào)聯(lián)試過(guò)程中，根據(jù)CPⅢ精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)和線路擬合參數(shù)，進(jìn)一步分析、判定軌道與接觸網(wǎng)耦合狀況并使其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)高速鐵路的快速發(fā)展，為進(jìn)一步確保高速鐵路列車安全運(yùn)行，建立完善的高速鐵路接觸網(wǎng)精密測(cè)量技術(shù)越來(lái)重要。本文詳細(xì)論述國(guó)內(nèi)高速鐵路接觸網(wǎng)線索部分，基礎(chǔ)部分的主要施工測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和施工檢測(cè)方法，以期對(duì)以后的高速鐵路接觸網(wǎng)工程的高精度、高平順性起到重要作用。

[1] 彭朝勇，王黎，高曉蓉，等.接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)[J].電氣化鐵道，2004（31）：91-97.

[2] 彈性鏈形懸掛接觸網(wǎng)彈性計(jì)算與測(cè)量[D].成都：西南交通大學(xué)，2010.

[3] 新線接觸網(wǎng)橋隧構(gòu)件基礎(chǔ)施工的特點(diǎn)及措施[J].電氣化鐵道，1998（3）：28-33.

[4] 接觸網(wǎng)支柱裝配計(jì)算數(shù)學(xué)模型[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，1999（1）：85-91.