文/王小坤

1 前言

隨著國內(nèi)外電氣化鐵路的快速發(fā)展，速度的不斷提高使得對弓網(wǎng)關(guān)系要求更加嚴(yán)格。線岔作為高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，線索空間幾何參數(shù)關(guān)系和受流質(zhì)量的好壞直接影響著動車組安全、平穩(wěn)通過正線和側(cè)線的進(jìn)出，對高速鐵路的安全、高速運(yùn)行起著舉足輕重的作用。

2 無交分線岔結(jié)構(gòu)形式及工作原理

根據(jù)線岔結(jié)構(gòu)形式的不同，可以將高速鐵路接觸網(wǎng)無交分線岔劃分為“兩支懸掛”無交分線岔和“三支懸掛”無交分線岔兩種形式。

2.1 兩種無交分線岔的區(qū)別

“兩支懸掛”無交分線岔布置時，在道岔區(qū)域側(cè)線相應(yīng)的抬升20mm，使得當(dāng)正線高速通過時，機(jī)車受電弓不與側(cè)線發(fā)生空間關(guān)系；由正線進(jìn)入側(cè)線時，受電弓平滑自然地過渡到側(cè)線接觸懸掛中，由側(cè)線進(jìn)入正線時，受電弓通過“擠壓”方式逐漸過渡到正線接觸懸掛中，始觸區(qū)是客觀存在的。側(cè)向允許通過最大速度85km/h。

“三支懸掛”無交分線岔布置時，在正線和側(cè)線之間增加一個第三輔助錨段，形成關(guān)節(jié)式過渡?；陉P(guān)節(jié)式過渡的原理，當(dāng)電力機(jī)車從正線高速通過時，側(cè)線位于受電弓動態(tài)包絡(luò)線之外，受電弓由正線過渡到輔助錨段接觸懸掛，通過道岔后將再次過渡到正線接觸懸掛。從側(cè)線通過原理類似于正線通過原理。側(cè)線允許通過最大速度160km/h。

針對42號高速道岔比較狹長的特點，“兩支懸掛”無交分線岔的始觸區(qū)內(nèi)不得有除吊弦線夾以外的其他零部件的這一基本布置原則已無法滿足，加之始觸區(qū)的存在，極大地限制了其側(cè)向通過速度。“三支懸掛”第三輔助式無交分線岔很好的彌補(bǔ)了“兩支懸掛”無交分線岔的不足之處，利用第三輔助錨段形成關(guān)節(jié)式過渡，極大的提高了側(cè)向通行速度，滿足安全運(yùn)營的要求。

2.2 第三輔助式無交分線岔過渡原理分析

通過平面圖及通過狀態(tài)進(jìn)行第三輔助式無交分線岔過渡原理的分析，第三輔助式無交分線岔平面布置示意圖如圖1所示。

電力機(jī)車由正線高速依次經(jīng)過1至5狀態(tài)：在電力機(jī)車從 1至2過程中，正線接觸線逐漸被抬高，輔助懸掛的接觸線逐漸降低，實現(xiàn)由正線接觸懸掛到輔助接觸懸掛之間的過渡。在電力機(jī)車由2至3過程工作支為輔助接觸懸掛，在電力機(jī)車由3至4過程輔助懸掛逐漸升高，正線接觸懸掛逐漸降低，受電弓從輔助懸掛逐步過渡到正線接觸懸掛。

在電力機(jī)車由側(cè)線高速通過時，在電力機(jī)車由1至3狀態(tài)過程同上正線高速通過過程一致，此時側(cè)線接觸懸掛位于受電弓動態(tài)包絡(luò)線之外。在電力機(jī)車由6至7過程中，側(cè)線接觸懸掛逐漸降低，受電弓在滑離輔助懸掛的同時靠近側(cè)線接觸懸掛，當(dāng)滑至7過程時輔助懸掛將逐步抬高下錨，受電弓只與側(cè)線發(fā)生空間關(guān)系，實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。

2.3 第三輔助式無交分線岔布置原則

第三輔助式無交分線岔的布置需要滿足如下兩條布置原則

（1）需要合理的設(shè)置過渡區(qū)的拉出值和導(dǎo)高，并分析通過道岔理論中心后等高點位置的弓網(wǎng)安全關(guān)系，保證受電弓正線高速通過時不與側(cè)線接觸懸掛發(fā)生關(guān)系；受電弓側(cè)線高速通過時不與正線接觸懸掛發(fā)生關(guān)系。

（2）根據(jù)高速電氣化鐵路設(shè)計規(guī)范:“受電弓的最大擺動量為250mm，最大抬升量150mm”。則受電弓活動范圍L滿足式于（1）。

在過渡狀態(tài)通過線岔的時候始觸區(qū)范圍L1的需要滿足式（2）的要求。

根據(jù)式（1）和式（2）以及42號第三輔助式無交分線岔布置要求，則在圖1中，D柱與E柱之間即過渡轉(zhuǎn)換區(qū)可得到以下結(jié)論：

（1）當(dāng)正線和輔助懸掛等高點與側(cè)線和輔助懸掛等高點不在同一里程位置時，需滿足正線與側(cè)線在不等高區(qū)段其垂直投影距離相鄰線路中心距離大于L。

（2）當(dāng)正線和輔助懸掛等高點與側(cè)線和輔助懸掛等高點位于同一里程位置時，則在此等高點位置時不得形成始觸區(qū)，即正線與側(cè)線垂直投影距離相鄰線路中心距離大于L1max。

（3）除道岔后過渡區(qū)外的其他接觸網(wǎng)平、立面布置遵循錨段關(guān)節(jié)式過渡原理，起著安全平穩(wěn)過渡到第三輔助錨段的作用。

3 受電弓過渡狀態(tài)及特點

第三輔助式無交分線岔設(shè)置的關(guān)鍵技術(shù)包括平面布置、立面布置、拉出值以及抬升量的確定等內(nèi)容。第三輔助式無交分線岔每項技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)都依賴于線索空間幾何關(guān)系以及受電弓高速通過時弓網(wǎng)關(guān)系來確定。

3.1 過渡狀態(tài)分析

受電弓基本參數(shù)示意圖如圖2所示。

如圖2所示，任何情況下工作支導(dǎo)線不得超出圖2中“區(qū)1”范圍外工作。任何方向通行情況下，正線接觸懸掛與側(cè)線接觸懸掛不得形成始觸區(qū)。當(dāng)相鄰支導(dǎo)線接觸線低于受電弓工作平面時，則該支導(dǎo)線垂直投影距離相鄰線路中心距離須大于1225mm。此時，在岔心附近的跨距中，正線與輔助懸掛等高點同側(cè)線與輔助懸掛等高點不在同一里程位置。其示意圖如圖3中圖II所示。

在上述情況下，需要D支柱向道岔開口方向移動，且在距離岔心距離大于15m的范圍之外安可調(diào)整實現(xiàn)。調(diào)整過程中將輔助懸掛作為共用工作支，其他兩支遵循一般錨段關(guān)節(jié)調(diào)整方式即可實現(xiàn)。

但面對圖1所示通用定位方式，要求三支接觸懸掛在過渡轉(zhuǎn)換點三支等高點位于同一里程位置，才能夠調(diào)整滿足要求。

3.2 第三輔助式無交分線岔特點

（1）引入第三輔助錨段形成關(guān)節(jié)式過渡，改善了受流質(zhì)量以及側(cè)向通行能力。但同時面臨著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整不易等挑戰(zhàn)；

圖1：第三輔助式無交分線岔平面布置示意圖

圖2：受電弓基本參數(shù)示意圖

圖3：第三輔助式無交分線岔過渡分析示意圖

（2）從輔助錨段過渡到正線和從輔助錨段過渡到側(cè)線時是關(guān)鍵要素，要求在保證任何情況下接觸線不得滑離受電弓中心400mm的前提下三支等高點位于同一里程位置，并且在正線和側(cè)線不會形成始觸區(qū)。

（3）通過調(diào)整D支柱與E支柱處三支腕臂的對應(yīng)的抬升量來促成等高點的縱向移動，調(diào)整三支對應(yīng)的拉出值來滿足于線索空間幾何關(guān)系的要求。

4 施工及調(diào)整操作要點

面對施工現(xiàn)場復(fù)雜多變的施工環(huán)境，在進(jìn)場作業(yè)區(qū)應(yīng)對原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確測量并利用專業(yè)軟件進(jìn)行計算。隨著施工現(xiàn)場里程的縱向偏差，需更多的利用專業(yè)化三維軟件進(jìn)行仿真與參數(shù)優(yōu)化分析，確保一次到位。

鑒于42號第三輔助式無交分線岔“狹長”且至少存在三處三支腕臂懸掛的特點，每處三腕臂抬高值應(yīng)設(shè)置為階梯狀，即限界參數(shù)越小者其對應(yīng)的抬升量越高，最大程度上減少線索之間的相互穿插。在采用T型定位器后確保坡度，防止由于上拔力的作用導(dǎo)致線索扭面。

第三輔助式無交分線岔的核心點在于通過道岔后由輔助懸掛過渡到正線和側(cè)線過程中等高點位置的確定以及在該跨距中三支線索的空間幾何關(guān)系。為了滿足于運(yùn)營要求，此等高點位置垂直投影必須位于線間距小于800mm的范圍之內(nèi)，并且正線與側(cè)線不得形成始觸區(qū)。

5 結(jié)論

第三輔助無交分線岔布置方式是充分運(yùn)用輔助錨段形成過渡，實現(xiàn)機(jī)車從正線高速通過以及進(jìn)出側(cè)線等各種工作情況下的弓網(wǎng)受力良好，可以滿足側(cè)向通過要求更高的道岔區(qū)域。整個過程中正線過渡與進(jìn)出側(cè)線方式都與相鄰接觸懸掛不發(fā)生作用，因此在過渡過程中不存在對鄰近接觸懸掛的沖擊，這樣既能保障安全性又能顯著提高側(cè)向通過速度。與此同時，此種方式至少需要三支轉(zhuǎn)換支柱進(jìn)行過渡，則此種線岔布置方式至少需要150m～200m的空間位置，且每根轉(zhuǎn)換支柱均需三支腕臂，而三支腕臂的安裝及調(diào)整工作量大大的增加。另外，隨著技術(shù)的不斷成熟，此種布置方式的空間距離的因素的特點，也可做為分相關(guān)節(jié)投入運(yùn)營，減少分相關(guān)節(jié)設(shè)置數(shù)量，尤其是對于兩大干線的聯(lián)絡(luò)線，采用此種布置方式不僅提高運(yùn)營效率，還可以節(jié)約因為單獨設(shè)立分相而產(chǎn)生的成本。