传统式的快速轨道交通建设通常运用柔性悬挂接触网为列车供电,但其所需隧道空间大,建筑成本费高,不可以适应城市地铁隧道小型化的发展方向。有适应小型隧道的技术吗?另外,地铁列车的电力能够顺利运转吗近日,随着北京新机场线时速160公里的高速地铁架空刚性接触网的试运行,该技术取得了重大突破,填补了该领域国内外技术空白,为地铁建设开辟了新的空间。
架空刚性接触网由于结构简单,安装空间小,能更好地适应低清空的隧道条件,解决城市地铁地下隧道牵引网的建设问题。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水斌表示,迄今为止,中国仅在低速地铁采用虚构刚性接触网技术,目前国内没有建设时速160公里的刚性接触网系统,国外相关建设技术也处于技术验证阶段,没有大面积推进经验,国内外相关设计、检查和施工标准空白。
目前,我国快速市区铁路规划体量达3000公里左右,内径小于8米的盾构隧道被广泛采用,面临同样的建设难题,需要突破和解决。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为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全长41.36公里,地下区21.3公里,均为地下站。车辆采用市区车辆,列车最高运行速度为每小时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,对弓网流量质量有了更高的要求,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和难点,最大的挑战是解决接触线平滑度控制技术,国内无相关施工经验可供参考,其要求精度高,一般悬挂点导高误差在2毫米以内
架空柔性接触网具有一定的弹性空间,允许发生一定量的偏差。架空刚性接触网,列车速度越快,对精度的要求越高,误差越大,列车的电弓在与接触网摩擦时产生燃烧弧(火花),严重时列车瞬间断电,列车的电弓受损。”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。
项目组经细分施工,具体编写施工工法,开发多项专利,有效提高施工效率和质量,共形成11项专利,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的建模、辅助部件的开发、张力放线条件下的平滑度控制、接触网设备的服务状态的在线监视和检查平台的构筑等一系列技术问题的攻击,成功保证了列车时速160公里的连续可靠流动。
该技术的成功突破可以带来巨大的经济效益。韩斌水表示,在隧道区域采用架空刚性接触网可以减少隧道的挖掘面积。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座城市轨道交通近期建设规划获得政府批准,中国人口超过百万的34座城市中,有20座正在建设或建设轨道交通,共计规划线路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,根据国内目前城市轨道建设进度,刚性接触悬挂有近30亿元的市场容量。
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