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摘要：無交叉線岔是高速鐵路接觸網較為復雜、技術要求較高的單元。我國開始大規模高速鐵路建設伊始，因國內各設計單位設計理念不同，國內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。十余年高鐵運行實踐證明，這兩種方式均滿足高鐵安全運行要求，但在安全可靠性方面存在差異。本文收集和分析了國內外高速鐵路無交叉線岔最新理論研究和工程實踐成果，為進一步完善我國高鐵無交叉線岔設計提供參考。

關鍵詞：高速鐵路；無交叉線岔；工程實踐

0引言

無交叉線岔是高速鐵路接觸網較為復雜、技術要求較高的單元，其設計的基本理念是通過接觸網的拉出值、高度布置，正線通過線岔的受電弓只接觸正線接觸線，不與側線接觸線接觸，從而使高速通過的動車組受電弓在線岔處獲得與區間正線一致的弓網關系，滿足高速運行要求。同時，高速鐵路無交叉線岔還應滿足動車組受電弓以較低速度從正線到側線以及從側線到正線安全通過的要求。早在20世紀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踐應用，但數量不多。21世紀初我國開始大規模高速鐵路建設，為消除交叉線岔自身結構缺陷，滿足正線通過的受電弓高質量、安全可靠通過，無交叉線岔在我國高鐵正線開始廣泛采用。在開始大規模高速鐵路建設伊始，國內沒有相關通用設計圖，且由于國內各設計單位設計理念的差異，國內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。十余年高鐵運行實踐證明，這兩種方式均滿足高鐵安全運行要求，但在安全可靠性方面存在差異。本文收集和分析了國內外高速鐵路無交叉線岔理論研究和工程實踐成果，為我國高鐵無交叉線岔設計的優化完善提供參考。

1國外無交叉線岔應用情況

法國采用的無交叉線岔接觸網布置見圖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兩股道線間距500～600mm處，其具體位置與道岔號大小有關，18號道岔P為4m左右。在鄰近岔心的支柱處，如果直股設計速度小于或等于100km/h，則側股與直股的導線高度相同，更高速時則需增加側股導線的高度。該形式是世界上最早的接觸網兩支式無交叉線岔形式。當側股允許速度超過一定值時，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新干線的高速化（時速210km以上）而研發的，其無交叉線岔接觸網現場布置根據支柱B的位置主要有2種形式：正線側線平行布置、正線側線八字形布置，見圖2。2種布置方式采用的原則是每個定位點處接觸線高度和拉出值是依據現場道岔型號和支柱位置數據，按照滿足受電弓正線通過不接觸側線接觸線以及受電弓從側股進、出直股2支接觸線安全轉換的要求進行計算選取。由于是基于既有接觸網提速改造，用于懸掛點A和B的支柱位置不能改變，當支柱B的側股接觸線位于正線通過的受電弓動態包絡線限界以外時（岔心方向）采用正線側線平行布置，否則采用八字形布置。八字形布置時，側股接觸線在懸掛點A抬高布置。德國高速鐵路道岔上方的接觸網一直采用交叉線岔，但并未停止對無交叉線岔技術的研究。2018年德國出版的《電氣化鐵路接觸網設計施工維護》[1]一書介紹了德國無交叉線岔技術的研究成果，該書給出了適用于寬度1950mm受電弓和同時適用于寬度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，PS為理論岔心，接觸線工作支用實線表示，非工作支用虛線表示，數值單位為mm，括號內數據為相對正常高度抬升量，正線接觸線高度設計值為5300mm。圖3中線岔區A處兩支接觸線在受電弓輪廓動態位置見圖4，圖中數值單位為mm。線岔區定位器受力應限定在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償下錨（其他處所接觸網的接觸線和承力索合用補償裝置）。圖3中u1的最小值應由側股接觸線線密度和張力計算確定。跨中風偏對無交叉線岔運用狀態安全的影響應予以考慮。值得說明的是，除應滿足受電弓動態包絡線要求外，還需注重以下幾點：（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（半使用區位置）轉換接觸；（2）為了保證兩支接觸線轉換時側股接觸線在受電弓半使用區邊界以內，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）從世界各國經驗看，當受電弓從正線到側線或從側線到正線過渡時，只要始觸位置被限定在受電弓工作區較小范圍內，兩支接觸線沒有必要必須在受電弓中心同一側；（4）運行速度超過200km/h時，由于交叉吊弦反應速度慢，其作用不大，不必要設置；（5）為了消除兩支接觸線間電壓差，無交叉線岔處應設電連接。

2國內無交叉線岔應用實踐

2013年4月，原鐵道部發布時速250km高速鐵路18號道岔無交叉線岔設計通用圖（以下簡稱時速250km通用圖）。2016年10月，原中國鐵路總公司基于鄭西、武廣等大多數高鐵采用的無交叉線岔設計，改進后發布了時速350km高速鐵路18號道岔無交叉線岔設計通用圖[3]（以下簡稱時速350km通用圖）。目前我國時速300～350km高鐵接觸網正線無交叉線岔存在的主要問題是受電弓從正線到側線和從側線到正線運行時在過渡處拉出值偏大，存在安全隱患。即使是按時速350km通用圖設計，拉出值也達到600mm左右，拉出值超過了我國《高鐵接觸網運行維修規則》要求的動態拉出值不超過450mm的規定，且道岔區兩支接觸線過渡處，接觸線均在受電弓邊緣，影響弓網運行安全。近年來，國內無交叉線岔運用實踐上技術創新主要有以下進展。

2.1對無交叉線岔動態檢測波形圖檢測分析

接觸網檢測車檢測波形圖可以完整地描繪無交叉線岔過渡區受電弓與兩支接觸線動態關系。圖5所示為2020年10月10日太焦高鐵上行聯調聯試中接觸網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型受電弓過渡點消失現象研究

文獻[2]對法維萊CX型受電弓過渡點消失現象進行了現場試驗研究。CX型受電弓為獨立懸掛弓頭，當無交叉線岔兩支懸掛轉換過渡時，存在接觸線位于弓頭中心軸兩側（以下簡稱異側）布置和一側（以下簡稱同側）布置兩種情況下的受電弓滑板傾斜。在某些極端情況下，當滑板端頭高出弓角時，弓角輪廓與滑板輪廓不再有交點，這種現象定義為過渡點消失現象，如圖7所示。發生過渡點消失現象時，受電弓與沿弓角向上滑行的進入支接觸線將發生擦刮，不能實現接觸線平穩過渡。為避免過渡點消失，需滿足以下條件[2]：（1）當弓網始觸點控制在距離受電弓中心軸500mm時，接觸力需小于187.6N；（2）當接觸力在100N以內時，其弓網始觸點距弓頭中心需小于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速300km通用圖設計。文獻[3]經過對比計算，A柱位于岔后距離不斷增加時，在維持A柱設計拉出值不變的情況下，機車側線通過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，A、B柱間最大拉出值超過600mm，受電弓側線通過時存在脫弓隱患。

2.4成渝高鐵小拉出值布置無交叉線岔提質改造

成渝客專設計運行速度300km/h，原采用全補償彈性鏈形懸掛設計，正線CTMH-150+JTMH-120，(28.5+21)kN，無交叉線岔采用非標準圖的小拉出值布置。2020年進行350km/h提質改造，正線接觸線額定工作張力由28.5kN增加至30kN。改造時對正線無交叉線岔幾何參數進行了精調，改造前后內江北站1組無交叉線岔靜態參數測量結果見表2。動態檢測結果表明，改造精調后的無交叉線岔滿足了正線時速350km高速運行要求。內江北站無交叉線岔調整前后1C波形圖（道岔開口側進入）見圖8。

2.5修改標準完善維修手段

2021年，為滿足新建高鐵工程驗收要求和1C動態檢測質量評價需要，即將頒布執行的國家鐵路集團有限公司企業標準《接觸網動態檢測評價方法》補充了“無交叉線岔動態拉出值按設計值校核，但不應超過600mm”的規定。運行維修方面，中國鐵路鄭州局、廣州局等集團公司在無交叉線岔維修中推廣使用了模擬受電弓，方便了現場操作人員對無交叉線岔參數測量和岔區兩支接觸線的過渡檢查。

3結語

我國時速250、350km的無交叉線岔標準圖A柱位置應限制在一定范圍內，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用經驗表明，小拉出值布置的無交叉線岔能夠滿足高鐵正線運行安全要求，同時也為工程上非標準圖定位支柱布置的無交叉線岔調整處理提供了參考方案。法國和德國無交叉線岔設計理念也值得我國工程技術人員在深化研究無交叉線岔時參考。在無交叉線岔施工調整和維護管理方面，模擬受電弓運行有助于現場操作人員對無交叉線岔狀態的確認，應推廣使用。

作者:張寶奇 唐偉 單位:.中國鐵路鄭州局集團有限公司工電檢測所