地铁接触网技术取得新突破

我国架空刚性接触技术日前取得新突破，填补了此领域国内外的技术空白，为地铁建设打开了新空间。该技术可以最大程度减小隧道的开挖断面，降低土建投资成本，具有广阔市场前景。
传统快速轨道交通建设通常使用柔性悬挂接触网给列车供电，但其所需隧道空间大，建筑成本高，无法适应城市地铁隧道小型化的发展方向。有没有一种技术，既可以适应小型隧道，还能保障地铁列车受电平稳运行?近日，随着北京新机场线时速160公里高速地铁架空刚性接触网成功试运行，这一技术取得重大突破，填补了此领域国内外的技术空白，为地铁建设打开了新空间。
“架空刚性接触网由于结构简单，安装空间小，可以更好地适应低净空的隧道条件，解决城市地铁地下隧道牵引网建造问题。”中铁十二局集团有限公司北京新机场线供电专业项目负责人韩悌斌说，此前我国仅在低速地铁上采用过架空刚性接触网技术，由于目前国内没有建成时速160公里的刚性接触网系统，国外的相关建造技术也处于技术验证阶段，没有大面积推广的经验，国内外相关设计、验收及施工标准均为空白。
目前，我国的快速市域铁路规划的体量达到约3000公里，内径小于8米的盾构隧道被广泛采用，面临同样的建造难题，急需加以攻关和解决。国内首条设计时速160公里的地铁线路——北京轨道交通新机场线成了突破该技术的“试验场”。
据介绍，北京轨道交通新机场线一期工程线路全长41.36千米，地下区段21.3千米，全部为地下站。车辆采用市域车，列车最高运行速度每小时160公里。根据设计要求，地下区段采用架空刚性接触悬挂，地上段、车辆段采用架空柔性接触悬挂。
“随着速度的提高，对弓网受流质量有了更高的要求，因此对施工误差的控制精度也有了更严格的要求。”中铁十二局集团有限公司北京新机场线供电专业项目技术负责人缪嘉杰表示，北京轨道交通新机场线架空刚性接触网作为施工的重点及难点，最大的挑战是解决接触线平顺度控制技术，国内无相关施工经验可借鉴，其要求精度高，需将一般悬挂点导高误差控制在2毫米以内，关键悬挂点导高误差控制在1毫米以内。
“架空柔性接触网由于具备一定弹性空间，允许出现一定量的偏差。对于架空刚性接触网来说，列车速度越快，对精度要求越高，如果误差过大，就会导致列车的受电弓在和接触网摩擦时产生燃弧(冒火花)，严重时会导致列车瞬间断电，甚至对列车受电弓造成损伤。”缪嘉杰进一步解释说。
北京新机场线地下区段线路长且为单洞单线盾构隧道，空间小、专业多、施工任务重，更多仅能依靠人力施工，这给技术攻关带来了更高的难度。
项目组经过细化施工，有针对性地编写施工工法，并研发多项专利，有效提高了施工效率及质量，共形成专利11项，形成施工工法4项。通过对架空刚性接触网弓网动态耦合关系建模、配套零部件研制、小张力放线条件下的平顺度控制、接触网设备服役状态在线监测和检测平台搭建等一系列技术问题攻关，成功保证列车时速160公里的连续可靠受流。
该技术的成功突破可带来巨大的经济效益。韩悌斌说，在隧道区段采用架空刚性接触网可以减小隧道的开挖面积。以一条建设标准时速160公里的项目来说，采用架空刚性接触网时，隧道净空为7200毫米即可满足安装要求，而采用传统的架空柔性接触网系统，隧道净空应不低于7600毫米，还需要土建预留下锚洞及绝缘关节等位置处的隧道局部开挖。这些土建方面的投资每公里可以节省2000万元以上。
目前，我国已有31座城市的轨道交通近期建设规划得到政府批准，中国人口过百万的34个城市中，有20个正在建设或筹建轨道交通，共规划线路90多条，规划线路总里程约3000公里，其中采用刚性接触悬挂是我国隧道内的主流牵引网模式，按照国内目前城市轨道建设的进度，刚性接触悬挂有近30亿元的市场容量。
“京津冀、长三角、珠三角以及一些经济发达地区都在规划和建设市域快速轨道交通线路。这些地区经济发达，土地资源紧缺，因此相当长的线路将会以地下隧道为主。而隧道建设成本直接关系到项目投资的高低。”缪嘉杰表示，快速架空刚性接触系统可以最大程度减小隧道的开挖断面，降低土建投资成本。此外，该技术还可以辐射到新线建设、旧线提速改造、城际等类似工程的建设中，具有广泛的市场前景。