北京新機場線時速160公里架空剛性接觸網(wǎng)成功試運行。經(jīng)濟日報 記者 王軼辰 攝
我國架空剛性接觸技術(shù)日前取得新突破，填補了此領(lǐng)域國內(nèi)外的技術(shù)空白，為地鐵建設(shè)打開了新空間。該技術(shù)可以最大程度減小隧道的開挖斷面，降低土建投資成本，具有廣闊市場前景。
傳統(tǒng)快速軌道交通建設(shè)通常使用柔性懸掛接觸網(wǎng)給列車供電，但其所需隧道空間大，建筑成本高，無法適應(yīng)城市地鐵隧道小型化的發(fā)展方向。有沒有一種技術(shù)，既可以適應(yīng)小型隧道，還能保障地鐵列車受電平穩(wěn)運行？近日，隨著北京新機場線時速160公里高速地鐵架空剛性接觸網(wǎng)成功試運行，這一技術(shù)取得重大突破，填補了此領(lǐng)域國內(nèi)外的技術(shù)空白，為地鐵建設(shè)打開了新空間。
“架空剛性接觸網(wǎng)由于結(jié)構(gòu)簡單，安裝空間小，可以更好地適應(yīng)低凈空的隧道條件，解決城市地鐵地下隧道牽引網(wǎng)建造問題。”中鐵十二局集團有限公司北京新機場線供電專業(yè)項目負責人韓悌斌說，此前我國僅在低速地鐵上采用過架空剛性接觸網(wǎng)技術(shù)，由于目前國內(nèi)沒有建成時速160公里的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)，國外的相關(guān)建造技術(shù)也處于技術(shù)驗證階段，沒有大面積推廣的經(jīng)驗，國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計、驗收及施工標準均為空白。
目前，我國的快速市域鐵路規(guī)劃的體量達到約3000公里，內(nèi)徑小于8米的盾構(gòu)隧道被廣泛采用，面臨同樣的建造難題，急需加以攻關(guān)和解決。國內(nèi)首條設(shè)計時速160公里的地鐵線路——北京軌道交通新機場線成了突破該技術(shù)的“試驗場”。
據(jù)介紹，北京軌道交通新機場線一期工程線路全長41.36千米，地下區(qū)段21.3千米，全部為地下站。車輛采用市域車，列車最高運行速度每小時160公里。根據(jù)設(shè)計要求，地下區(qū)段采用架空剛性接觸懸掛，地上段、車輛段采用架空柔性接觸懸掛。
“隨著速度的提高，對弓網(wǎng)受流質(zhì)量有了更高的要求，因此對施工誤差的控制精度也有了更嚴格的要求。”中鐵十二局集團有限公司北京新機場線供電專業(yè)項目技術(shù)負責人繆嘉杰表示，北京軌道交通新機場線架空剛性接觸網(wǎng)作為施工的重點及難點，最大的挑戰(zhàn)是解決接觸線平順度控制技術(shù)，國內(nèi)無相關(guān)施工經(jīng)驗可借鑒，其要求精度高，需將一般懸掛點導(dǎo)高誤差控制在2毫米以內(nèi)，關(guān)鍵懸掛點導(dǎo)高誤差控制在1毫米以內(nèi)。
“架空柔性接觸網(wǎng)由于具備一定彈性空間，允許出現(xiàn)一定量的偏差。對于架空剛性接觸網(wǎng)來說，列車速度越快，對精度要求越高，如果誤差過大，就會導(dǎo)致列車的受電弓在和接觸網(wǎng)摩擦?xí)r產(chǎn)生燃弧（冒火花），嚴重時會導(dǎo)致列車瞬間斷電，甚至對列車受電弓造成損傷。”繆嘉杰進一步解釋說。
北京新機場線地下區(qū)段線路長且為單洞單線盾構(gòu)隧道，空間小、專業(yè)多、施工任務(wù)重，更多僅能依靠人力施工，這給技術(shù)攻關(guān)帶來了更高的難度。
項目組經(jīng)過細化施工，有針對性地編寫施工工法，并研發(fā)多項專利，有效提高了施工效率及質(zhì)量，共形成專利11項，形成施工工法4項。通過對架空剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)動態(tài)耦合關(guān)系建模、配套零部件研制、小張力放線條件下的平順度控制、接觸網(wǎng)設(shè)備服役狀態(tài)在線監(jiān)測和檢測平臺搭建等一系列技術(shù)問題攻關(guān)，成功保證列車時速160公里的連續(xù)可靠受流。
該技術(shù)的成功突破可帶來巨大的經(jīng)濟效益。韓悌斌說，在隧道區(qū)段采用架空剛性接觸網(wǎng)可以減小隧道的開挖面積。以一條建設(shè)標準時速160公里的項目來說，采用架空剛性接觸網(wǎng)時，隧道凈空為7200毫米即可滿足安裝要求，而采用傳統(tǒng)的架空柔性接觸網(wǎng)系統(tǒng)，隧道凈空應(yīng)不低于7600毫米，還需要土建預(yù)留下錨洞及絕緣關(guān)節(jié)等位置處的隧道局部開挖。這些土建方面的投資每公里可以節(jié)省2000萬元以上。
目前，我國已有31座城市的軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃得到政府批準，中國人口過百萬的34個城市中，有20個正在建設(shè)或籌建軌道交通，共規(guī)劃線路90多條，規(guī)劃線路總里程約3000公里，其中采用剛性接觸懸掛是我國隧道內(nèi)的主流牽引網(wǎng)模式，按照國內(nèi)目前城市軌道建設(shè)的進度，剛性接觸懸掛有近30億元的市場容量。
“京津冀、長三角、珠三角以及一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)都在規(guī)劃和建設(shè)市域快速軌道交通線路。這些地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，土地資源緊缺，因此相當長的線路將會以地下隧道為主。而隧道建設(shè)成本直接關(guān)系到項目投資的高低?！笨娂谓鼙硎?，快速架空剛性接觸系統(tǒng)可以最大程度減小隧道的開挖斷面，降低土建投資成本。此外，該技術(shù)還可以輻射到新線建設(shè)、舊線提速改造、城際等類似工程的建設(shè)中，具有廣泛的市場前景。
