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摘要：無交叉線岔是高速鐵路接觸網(wǎng)較為復(fù)雜、技術(shù)要求較高的單元。我國開始大規(guī)模高速鐵路建設(shè)伊始，因國內(nèi)各設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)理念不同，國內(nèi)高鐵無交叉線岔定位存在大拉出值布置和小拉出值布置兩種方式。十余年高鐵運(yùn)行實(shí)踐證明，這兩種方式均滿足高鐵安全運(yùn)行要求，但在安全可靠性方面存在差異。本文收集和分析了國內(nèi)外高速鐵路無交叉線岔最新理論研究和工程實(shí)踐成果，為進(jìn)一步完善我國高鐵無交叉線岔設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；無交叉線岔；工程實(shí)踐

0引言

無交叉線岔是高速鐵路接觸網(wǎng)較為復(fù)雜、技術(shù)要求較高的單元，其設(shè)計(jì)的基本理念是通過接觸網(wǎng)的拉出值、高度布置，正線通過線岔的受電弓只接觸正線接觸線，不與側(cè)線接觸線接觸，從而使高速通過的動(dòng)車組受電弓在線岔處獲得與區(qū)間正線一致的弓網(wǎng)關(guān)系，滿足高速運(yùn)行要求。同時(shí)，高速鐵路無交叉線岔還應(yīng)滿足動(dòng)車組受電弓以較低速度從正線到側(cè)線以及從側(cè)線到正線安全通過的要求。早在20世紀(jì)90年代，我國在京廣線、廣深線等普速鐵路電氣化改造或提速改造中就已有無交叉線岔的研究和實(shí)踐應(yīng)用，但數(shù)量不多。21世紀(jì)初我國開始大規(guī)模高速鐵路建設(shè)，為消除交叉線岔自身結(jié)構(gòu)缺陷，滿足正線通過的受電弓高質(zhì)量、安全可靠通過，無交叉線岔在我國高鐵正線開始廣泛采用。在開始大規(guī)模高速鐵路建設(shè)伊始，國內(nèi)沒有相關(guān)通用設(shè)計(jì)圖，且由于國內(nèi)各設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)理念的差異，國內(nèi)高鐵無交叉線岔定位存在大拉出值布置和小拉出值布置兩種方式。十余年高鐵運(yùn)行實(shí)踐證明，這兩種方式均滿足高鐵安全運(yùn)行要求，但在安全可靠性方面存在差異。本文收集和分析了國內(nèi)外高速鐵路無交叉線岔理論研究和工程實(shí)踐成果，為我國高鐵無交叉線岔設(shè)計(jì)的優(yōu)化完善提供參考。

1國外無交叉線岔應(yīng)用情況

法國采用的無交叉線岔接觸網(wǎng)布置見圖1。圖中，WM為理論岔心，P為支柱B可以偏離理論岔心的距離，定位支柱一般位于道岔區(qū)兩股道線間距500～600mm處，其具體位置與道岔號大小有關(guān)，18號道岔P為4m左右。在鄰近岔心的支柱處，如果直股設(shè)計(jì)速度小于或等于100km/h，則側(cè)股與直股的導(dǎo)線高度相同，更高速時(shí)則需增加側(cè)股導(dǎo)線的高度。該形式是世界上最早的接觸網(wǎng)兩支式無交叉線岔形式。當(dāng)側(cè)股允許速度超過一定值時(shí)，法國采用了帶輔助懸掛的無交叉線岔。日本無交叉線岔是為了適應(yīng)新干線的高速化（時(shí)速210km以上）而研發(fā)的，其無交叉線岔接觸網(wǎng)現(xiàn)場布置根據(jù)支柱B的位置主要有2種形式：正線側(cè)線平行布置、正線側(cè)線八字形布置，見圖2。2種布置方式采用的原則是每個(gè)定位點(diǎn)處接觸線高度和拉出值是依據(jù)現(xiàn)場道岔型號和支柱位置數(shù)據(jù)，按照滿足受電弓正線通過不接觸側(cè)線接觸線以及受電弓從側(cè)股進(jìn)、出直股2支接觸線安全轉(zhuǎn)換的要求進(jìn)行計(jì)算選取。由于是基于既有接觸網(wǎng)提速改造，用于懸掛點(diǎn)A和B的支柱位置不能改變，當(dāng)支柱B的側(cè)股接觸線位于正線通過的受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線限界以外時(shí)（岔心方向）采用正線側(cè)線平行布置，否則采用八字形布置。八字形布置時(shí)，側(cè)股接觸線在懸掛點(diǎn)A抬高布置。德國高速鐵路道岔上方的接觸網(wǎng)一直采用交叉線岔，但并未停止對無交叉線岔技術(shù)的研究。2018年德國出版的《電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)施工維護(hù)》[1]一書介紹了德國無交叉線岔技術(shù)的研究成果，該書給出了適用于寬度1950mm受電弓和同時(shí)適用于寬度1950mm和寬度1600mm受電弓的兩種無交叉線岔布置方法示例。本文只介紹與我國接觸網(wǎng)和受電弓條件相似的第一種。對于1/18.5道岔，德國適用于寬度1950mm受電弓的無交叉線岔布置方法見圖3。圖中，陰影部分為線岔無線夾區(qū)，PS為理論岔心，接觸線工作支用實(shí)線表示，非工作支用虛線表示，數(shù)值單位為mm，括號內(nèi)數(shù)據(jù)為相對正常高度抬升量，正線接觸線高度設(shè)計(jì)值為5300mm。圖3中線岔區(qū)A處兩支接觸線在受電弓輪廓?jiǎng)討B(tài)位置見圖4，圖中數(shù)值單位為mm。線岔區(qū)定位器受力應(yīng)限定在80～2000N，且為了道岔直股方向接觸線彈性均勻，正線各定位器受力差值越小越好。為保證接觸線位置在冬季和夏季一致，接觸線和承力索分別全補(bǔ)償下錨（其他處所接觸網(wǎng)的接觸線和承力索合用補(bǔ)償裝置）。圖3中u1的最小值應(yīng)由側(cè)股接觸線線密度和張力計(jì)算確定?？缰酗L(fēng)偏對無交叉線岔運(yùn)用狀態(tài)安全的影響應(yīng)予以考慮。值得說明的是，除應(yīng)滿足受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線要求外，還需注重以下幾點(diǎn)：（1）對于寬度為1950mm的受電弓，另一支接觸線可以在距受電弓中心600mm處（半使用區(qū)位置）轉(zhuǎn)換接觸；（2）為了保證兩支接觸線轉(zhuǎn)換時(shí)側(cè)股接觸線在受電弓半使用區(qū)邊界以內(nèi)，圖3的S2支柱處接觸線高度比正常高度低50mm，此處接觸線拉出值為1200mm；（3）從世界各國經(jīng)驗(yàn)看，當(dāng)受電弓從正線到側(cè)線或從側(cè)線到正線過渡時(shí)，只要始觸位置被限定在受電弓工作區(qū)較小范圍內(nèi)，兩支接觸線沒有必要必須在受電弓中心同一側(cè)；（4）運(yùn)行速度超過200km/h時(shí)，由于交叉吊弦反應(yīng)速度慢，其作用不大，不必要設(shè)置；（5）為了消除兩支接觸線間電壓差，無交叉線岔處應(yīng)設(shè)電連接。

2國內(nèi)無交叉線岔應(yīng)用實(shí)踐

2013年4月，原鐵道部發(fā)布時(shí)速250km高速鐵路18號道岔無交叉線岔設(shè)計(jì)通用圖（以下簡稱時(shí)速250km通用圖）。2016年10月，原中國鐵路總公司基于鄭西、武廣等大多數(shù)高鐵采用的無交叉線岔設(shè)計(jì)，改進(jìn)后發(fā)布了時(shí)速350km高速鐵路18號道岔無交叉線岔設(shè)計(jì)通用圖[3]（以下簡稱時(shí)速350km通用圖）。目前我國時(shí)速300～350km高鐵接觸網(wǎng)正線無交叉線岔存在的主要問題是受電弓從正線到側(cè)線和從側(cè)線到正線運(yùn)行時(shí)在過渡處拉出值偏大，存在安全隱患。即使是按時(shí)速350km通用圖設(shè)計(jì)，拉出值也達(dá)到600mm左右，拉出值超過了我國《高鐵接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》要求的動(dòng)態(tài)拉出值不超過450mm的規(guī)定，且道岔區(qū)兩支接觸線過渡處，接觸線均在受電弓邊緣，影響弓網(wǎng)運(yùn)行安全。近年來，國內(nèi)無交叉線岔運(yùn)用實(shí)踐上技術(shù)創(chuàng)新主要有以下進(jìn)展。

2.1對無交叉線岔動(dòng)態(tài)檢測波形圖檢測分析

接觸網(wǎng)檢測車檢測波形圖可以完整地描繪無交叉線岔過渡區(qū)受電弓與兩支接觸線動(dòng)態(tài)關(guān)系。圖5所示為2020年10月10日太焦高鐵上行聯(lián)調(diào)聯(lián)試中接觸網(wǎng)檢測車檢測的焦作車站城際場北咽喉2組無交叉線岔接觸線波形。接觸網(wǎng)檢測車檢測路徑為焦作站3道6號道岔4號道岔2號道岔太原方向上行線，如圖6所示。從圖5可以看出，6號道岔和2號道岔處側(cè)股接觸線過渡處拉出值均接近600mm。

2.2法維萊CX型受電弓過渡點(diǎn)消失現(xiàn)象研究

文獻(xiàn)[2]對法維萊CX型受電弓過渡點(diǎn)消失現(xiàn)象進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究。CX型受電弓為獨(dú)立懸掛弓頭，當(dāng)無交叉線岔兩支懸掛轉(zhuǎn)換過渡時(shí)，存在接觸線位于弓頭中心軸兩側(cè)（以下簡稱異側(cè)）布置和一側(cè)（以下簡稱同側(cè)）布置兩種情況下的受電弓滑板傾斜。在某些極端情況下，當(dāng)滑板端頭高出弓角時(shí)，弓角輪廓與滑板輪廓不再有交點(diǎn)，這種現(xiàn)象定義為過渡點(diǎn)消失現(xiàn)象，如圖7所示。發(fā)生過渡點(diǎn)消失現(xiàn)象時(shí)，受電弓與沿弓角向上滑行的進(jìn)入支接觸線將發(fā)生擦刮，不能實(shí)現(xiàn)接觸線平穩(wěn)過渡。為避免過渡點(diǎn)消失，需滿足以下條件[2]：（1）當(dāng)弓網(wǎng)始觸點(diǎn)控制在距離受電弓中心軸500mm時(shí)，接觸力需小于187.6N；（2）當(dāng)接觸力在100N以內(nèi)時(shí)，其弓網(wǎng)始觸點(diǎn)距弓頭中心需小于623.4mm。

2.3對無交叉線岔非通用圖定位布置研究

如前文所述，我國高鐵大部分采用了時(shí)速300km通用圖設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[3]經(jīng)過對比計(jì)算，A柱位于岔后距離不斷增加時(shí)，在維持A柱設(shè)計(jì)拉出值不變的情況下，機(jī)車側(cè)線通過18號無交叉線岔A、B柱間最大拉出值見表1。綜上所述，在18號線岔A柱位于岔后距離大于27m時(shí)，A、B柱間最大拉出值超過600mm，受電弓側(cè)線通過時(shí)存在脫弓隱患。

2.4成渝高鐵小拉出值布置無交叉線岔提質(zhì)改造

成渝客專設(shè)計(jì)運(yùn)行速度300km/h，原采用全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛設(shè)計(jì)，正線CTMH-150+JTMH-120，(28.5+21)kN，無交叉線岔采用非標(biāo)準(zhǔn)圖的小拉出值布置。2020年進(jìn)行350km/h提質(zhì)改造，正線接觸線額定工作張力由28.5kN增加至30kN。改造時(shí)對正線無交叉線岔幾何參數(shù)進(jìn)行了精調(diào)，改造前后內(nèi)江北站1組無交叉線岔靜態(tài)參數(shù)測量結(jié)果見表2。動(dòng)態(tài)檢測結(jié)果表明，改造精調(diào)后的無交叉線岔滿足了正線時(shí)速350km高速運(yùn)行要求。內(nèi)江北站無交叉線岔調(diào)整前后1C波形圖（道岔開口側(cè)進(jìn)入）見圖8。

2.5修改標(biāo)準(zhǔn)完善維修手段

2021年，為滿足新建高鐵工程驗(yàn)收要求和1C動(dòng)態(tài)檢測質(zhì)量評價(jià)需要，即將頒布執(zhí)行的國家鐵路集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測評價(jià)方法》補(bǔ)充了“無交叉線岔動(dòng)態(tài)拉出值按設(shè)計(jì)值校核，但不應(yīng)超過600mm”的規(guī)定。運(yùn)行維修方面，中國鐵路鄭州局、廣州局等集團(tuán)公司在無交叉線岔維修中推廣使用了模擬受電弓，方便了現(xiàn)場操作人員對無交叉線岔參數(shù)測量和岔區(qū)兩支接觸線的過渡檢查。

3結(jié)語

我國時(shí)速250、350km的無交叉線岔標(biāo)準(zhǔn)圖A柱位置應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，以滿足兩支接觸線過渡安全要求。日本新干線和我國成渝高鐵正線18號道岔的小拉出值布置無交叉線岔的成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)表明，小拉出值布置的無交叉線岔能夠滿足高鐵正線運(yùn)行安全要求，同時(shí)也為工程上非標(biāo)準(zhǔn)圖定位支柱布置的無交叉線岔調(diào)整處理提供了參考方案。法國和德國無交叉線岔設(shè)計(jì)理念也值得我國工程技術(shù)人員在深化研究無交叉線岔時(shí)參考。在無交叉線岔施工調(diào)整和維護(hù)管理方面，模擬受電弓運(yùn)行有助于現(xiàn)場操作人員對無交叉線岔狀態(tài)的確認(rèn)，應(yīng)推廣使用。

作者:張寶奇 唐偉 單位:.中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司工電檢測所