梁利民

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司太原設(shè)計(jì)院,太原 030009)

1 概述

電氣化鐵路接觸網(wǎng)是保證電力機(jī)車順利運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一。我國(guó)中、西部地區(qū)很多是山區(qū)和丘陵地帶,由于地理?xiàng)l件限制橋隧的比例相對(duì)較大,接觸網(wǎng)在橋、隧相連地段的平面布置與安裝圖的結(jié)合設(shè)計(jì)尤其重要。如何對(duì)平面布置和安裝圖的結(jié)合設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的布置、優(yōu)化,使得接觸懸掛和附加導(dǎo)線都處于最合適、最穩(wěn)定的狀態(tài),對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

橋隧相連地段接觸網(wǎng)平面布置和安裝圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括導(dǎo)線高度和坡度的控制、接觸網(wǎng)支柱(懸掛點(diǎn))的平面布置、錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)的位置選擇、設(shè)備安裝位置的選擇、附加導(dǎo)線安裝方式的選擇等5個(gè)方面。

2.1 導(dǎo)線高度和坡度的控制

對(duì)于滿足“隧限-2”的隧道,隧道內(nèi)導(dǎo)線高度一般為5 700 mm，結(jié)構(gòu)高度一般不大于500 mm,而橋上導(dǎo)線高度一般為6 000 mm，結(jié)構(gòu)高度為1 400 mm,與隧道內(nèi)的相比要相差很多。接觸線的坡度在設(shè)計(jì)規(guī)范里有明確的要求,即：“接觸線工作支柱懸掛點(diǎn)的高度發(fā)生變化時(shí),其坡度不宜大于2‰”,所以在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)支柱跨距和2‰的坡度要求計(jì)算導(dǎo)線高度。這種情況只適用于隧道連接的是特大橋梁或較長(zhǎng)的路基。

如果是在橋、隧緊緊相連地段,并且橋梁的長(zhǎng)度都不大于300 m的情況下,導(dǎo)線高度從5 700 mm提高到6 000 mm再降低到5 700 mm,整個(gè)變化是600 mm,在這種情況下,如果兩相鄰隧道口的距離大于300 m,在平面圖設(shè)計(jì)中可以將導(dǎo)線高度漸漸提高到6 000 mm,再降低到5 700 mm；如果兩隧道口距離小于300 m,可以適當(dāng)抬高導(dǎo)線高度,但達(dá)不到6 000 mm,另外導(dǎo)線高度也可不做調(diào)整而與隧道內(nèi)保持一致,結(jié)構(gòu)高度根據(jù)跨距情況確定[1-3]。

2.2 接觸網(wǎng)支柱(懸掛點(diǎn))的平面布置

2.2.1 橋梁地段支柱位置的選擇

從工程造價(jià)方面考慮,隧道前或后第1支柱應(yīng)該立在路基上而不是橋上,但這樣就可能出現(xiàn)相鄰跨距比大于2.0∶1，而不滿足《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10009—2005)要求的問(wèn)題。設(shè)計(jì)可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整跨距,將第1根支柱調(diào)整到橋臺(tái)上進(jìn)行安裝,如果橋梁的孔跨是24 m,可以將出隧道的第1根支柱調(diào)整到橋的第1個(gè)橋墩上,這樣就可以解決跨距比的問(wèn)題了；如果隧道和橋梁相距太近,且路基段由于受橋臺(tái)基礎(chǔ)和隧道基礎(chǔ)的影響而不能滿足H93的支柱基坑開(kāi)挖,可以考慮在橋臺(tái)上立桿或者做淺埋的基礎(chǔ)鋼柱來(lái)解決[1，4，5]。

2.2.2 隧道懸掛點(diǎn)控制部位

對(duì)于滿足“隧限-2”標(biāo)準(zhǔn)的直線地段隧道,其凈空滿足“軌面以上6.55 m”。隧道內(nèi)空間較小導(dǎo)致隧道內(nèi)接觸導(dǎo)線高度和結(jié)構(gòu)高度較小：一般為導(dǎo)線高度5 700 mm、結(jié)構(gòu)高度500 mm。為了保證結(jié)構(gòu)高度,一般單線隧道內(nèi)的跨距為20、25、30 m。

由于列車通過(guò)時(shí)受電弓對(duì)接觸線有向上的壓力、并且有上下微小的振蕩,基于這種情況隧道口(隧道最外側(cè))的懸掛點(diǎn),一般距離隧道口1～2 m,這樣不僅可以保證承力索與隧道頂部的安全距離,還可以保證隧道懸掛預(yù)埋點(diǎn)的強(qiáng)度要求[6，7]。

2.3 錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)的位置選擇

在日常維修管理中,對(duì)錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)部位的維修量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通地段,因此在橋、隧相連地段的錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)的布置尤為重要。在進(jìn)行平面布置設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮在路基地段布置錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)；如果路基無(wú)位置布置,則盡量將錨段關(guān)節(jié)和中心錨結(jié)設(shè)在橋梁地段,但盡可能避免將半個(gè)錨段關(guān)節(jié)設(shè)在隧道內(nèi)、半個(gè)設(shè)在橋梁上,橋上的錨段關(guān)節(jié)補(bǔ)償?shù)姆绞阶詈貌捎眉喲a(bǔ)償,可以縮小事故范圍，縮短搶修時(shí)間。

由于受橋欄桿和橋步行板的影響,橋支柱的限界都較大，一般在3.3～4 m,這樣可能導(dǎo)致非支下錨轉(zhuǎn)角過(guò)大,可以采用非支繼續(xù)向前拉1跨的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

2.4 設(shè)備安裝位置的選擇

2.4.1 避雷器的安裝

為了滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,對(duì)于橋隧相連地段且單個(gè)隧道長(zhǎng)度小于2 000 m的情況,在設(shè)計(jì)中可以在橋、隧群相距2 000 m的位置設(shè)置避雷器；如果連續(xù)很長(zhǎng)的橋隧群(如10 km)，就按照每隔2 000 m安裝避雷器。避雷器應(yīng)裝在橋支柱或路基支柱上,在選擇避雷器的安裝位置時(shí)還要考慮附近的地質(zhì)條件,盡量安裝在土壤電阻率相對(duì)較低的地方。

2.4.2 電分相的設(shè)置

橋隧相連地段電分相應(yīng)盡量設(shè)在橋上,因?yàn)闃蛄旱囟蔚奈恢每臻g大,更適宜設(shè)備安裝,維修起來(lái)更方便。如果地理位置影響或系統(tǒng)影響必須設(shè)置在隧道內(nèi),應(yīng)與隧道專業(yè)協(xié)調(diào),在安裝電分相的位置新建隧道應(yīng)預(yù)留足夠大的空間,以便分相裝置的安裝。

2.5 附加導(dǎo)線安裝方式的選擇

橋支柱一般都位于橋步行板的外側(cè),側(cè)面限界較大,而隧道的側(cè)壁側(cè)面限界一般為2.44 m(直線段),回流線在這個(gè)位置的轉(zhuǎn)角太大。如果橋支柱肩架上用針式絕緣子來(lái)懸掛,可能造成針式絕緣子的綁扎線被拉斷的情況,回流線從絕緣子內(nèi)脫離開(kāi)；如果用懸式絕緣子來(lái)安裝,會(huì)造成懸式絕緣子受力后偏角太大,懸式絕緣子裙邊與肩架接觸并憋勁,時(shí)間長(zhǎng)了可導(dǎo)致絕緣子破碎[8]。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)中可以采用以下2個(gè)方案來(lái)解決：(1)隧道外的回流線在隧道壁下錨,隧道內(nèi)的回流線也在隧道口附近下錨,通過(guò)跳線來(lái)連接2條回流線。這種情況適合新建的電氣化鐵路,在隧道施工時(shí)就將下錨螺栓埋設(shè)好。(2)出隧道的第1根橋支柱采用回流線在支柱內(nèi)側(cè)懸掛(在兩腕臂底座之間內(nèi)側(cè)),再逐漸地將肩架安裝在支柱外側(cè)。

隧道內(nèi)的架空地線一般貫穿整個(gè)隧道,采用螺栓將地線可靠地固定在隧道壁上,并對(duì)懸掛點(diǎn)的底座進(jìn)行連接,隧道的架空地線在出了隧道后單獨(dú)做接地極進(jìn)行接地；橋鋼柱的架空地線一般安裝在橋支柱頂部,在橋兩端的路基上落錨后進(jìn)行單獨(dú)做接地極安裝。設(shè)計(jì)中橋梁和隧道都很短的情況下也應(yīng)該單獨(dú)進(jìn)行各自接地極的制作和安裝。

3 結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)于橋、隧相連地段接觸網(wǎng)安裝圖與平面布置的結(jié)合設(shè)計(jì)的分析、研究,提出了解決問(wèn)題的方法,可以有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和避免一些事故的發(fā)生,也為維管單位的維修管理提供便利的條件。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10009—2005 鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005．

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10075—2000 鐵路電力牽引供電隧道內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2001．

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵道部令第29號(hào) 鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006.

[4] 于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2003:55-75.

[5] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路工程預(yù)算定額(牽引供電工程)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[6] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路機(jī)車概要[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2009.

[7] 織田修(日本).接觸網(wǎng)與受電弓特性[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

[8] 魏明鐘,戴國(guó)欣.鋼結(jié)構(gòu)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2007:71-109.