石武客運專線鄭州東站信號綜合防雷實施方案研究

張 宇

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司通信信號設計研究處,武漢 430063)

1 概述

隨著我國鐵路信號技術的不斷發展和鐵路高速化、信息化、智能化建設的需要,列車對信號設備運行的安全性、可靠性提出了更高的要求,信號設備的防雷問題變得越來越重要。近年鐵道部先后頒布了鐵運(2006)26號文件《鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見》[1]、運基信號[2007]535號文件《鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護舉例設計》[2]等技術規范,但由于綜合防雷涉及的專業多,綜合站房式樣多,站臺構筑的多樣性等因素,這些規范執行仍然存在一些具體的問題,如何結合鄭州東站的具體情況,把規范的要求貫徹到工程設計中,并同站房、站臺很好地結合是一個難點。本文僅針對石武客運專線上的鄭州東站部分特殊的防雷實施方案,以相關的鐵路信號防雷規范為依據,提出一些切實可行的方案。

2 鄭州東站簡介

鄭州東站位于石武客運專線鄭州樞紐內,分為京廣場和徐蘭場,屬于樞紐大站,共有道岔118組,股道32個,站臺長450m,股道架空558m,具體見圖1。

3 綜合接地系統方案

3.1 貫通地線及橫向連接

鄭州東站站內貫通地線走向見圖2。

圖1 鄭州東站平面布置

圖2 鄭州東站站內貫通地線

貫通地線采用70mm2的鉛包多股銅絞線,并滿足貫通地線上任意一點接地電阻≤1Ω的要求。鄭州東站進站內路基地段貫通地線埋設于信號干線電纜槽下,分支引接線的設置以接觸網支柱為間隔設置,暫按每隔50m向信號電纜槽引一接線。橋梁地段貫通地線敷設于通信信號電纜槽內,并采取砂防護措施,當貫通地線的接地電阻＞1Ω時,可另設附加接地極。站臺兩端分別將上下行貫通地線橫向連接1次,連接線采用與貫通地線相同材質[3～4]。

3.2 橋梁綜合接地

鄭州東站橋結構采用雙向框架橋。

3.2.1 梁體綜合接地

在梁體上表面(或保護層)設縱向接地鋼筋,縱向接地鋼筋設于防護墻下部及上、下行無砟軌道板間的1/3和2/3處,并縱向貫通整片梁。每片梁兩端各預留2個接地端子,梁之間接地端子用分支引接線相互連接,橋兩端的接地端子用與貫通地線同材質的分支引接線相連,最后與貫通地線連接。如圖3所示。

3.2.2 橋墩綜合接地

圖3 梁體綜合接地布置

每個橋墩內部的接地鋼筋要與梁體內的接地鋼筋可靠連接,如圖4所示。每個橋墩下部預留2～3個接地端子,與橋下的鋼筋網可靠連接,并與綜合站房的等電位網也要連接。具體連接方式由各專業協商解決。

圖4 橋墩綜合接地布置

3.3 站臺綜合接地

站臺墻的臺面上層靠線路側60cm范圍內的所有縱向結構鋼筋均須接地,站臺墻臺面上層的縱向接地鋼筋與站臺墻內的部分橫向、豎向結構鋼筋及接地端子連接構成站臺墻接地裝置,并以每片梁長為單位,在站臺內部其接地鋼筋與橋梁接地鋼筋可靠焊接2處。站臺通過橋梁結構鋼筋達到與貫通地線連接的目的。站臺上每隔100m預留1處接地端子。站臺兩端預留2處接地端子。站臺墻內的接地鋼筋應充分利用站臺墻非預應力結構鋼筋。接地鋼筋之間要求可靠焊接。中間站臺兩側站臺墻的接地裝置通過接地連接線與相鄰站臺的站臺墻接地裝置在站臺兩端實現等電位連接[5]。

4 信號房屋綜合防雷方案

根據目前中南院站房設計方案,信號設備用房位于鄭州東站綜合樓的出站層,下方為進站層,上方為站臺層(與股道平齊),在綜合站房具體位置見圖1。靠近綜合站房邊緣,京廣場和徐蘭場共用信號電源及繼電器室。鄭武線和徐蘭線綜合值班室分開設置,預留徐蘭客運專線RBC機房。信號用房布置見圖5。

圖5 信號用房平面布置(單位:mm)

信號房屋綜合防雷防護范圍為信號計算機室、信號電源及繼電器室、綜合值班室、電纜引入室。由于綜合站房的防雷要求遠遠達不到鐵路信號房屋防雷要求,故信號房屋的防雷需做特殊處理。內容包括屋面的避雷網和引下線、綜合地網以及各室內的等電位連接,室內設備防雷匯集線、等電位匯集線的安裝,信號電源防雷、分線盤防雷匯集線安裝,各匯集線引出接地,微機室法拉第籠屏蔽。信號綜合防雷示意如圖6所示。

圖6 信號用房綜合防雷示意

4.1 避雷網

避雷網采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼,在綜合樓頂層屋面焊接成不大于3m×3m的網格,覆蓋信號屋面。避雷網覆蓋范圍應擴展6m。平屋頂的避雷網應位于屋面或隔熱層上方,架空50～100mm,防止積水腐蝕避雷網。

4.2 避雷帶

避雷帶沿信號房屋女兒墻環繞設置,坡屋面的屋脊和突出部分也要設置。

4.3 引下線

靠近信號用房設置引下線4～6根,按四角及長邊中間基本均勻分布,引下線與地網連接處必須設置垂直接地極。根據綜合站房裝修特點,引下線暗敷在外墻裝飾面層與墻體空隙內,穿PVC管防護。上端與避雷帶焊接,下端與綜合接地網焊接。

4.4 綜合接地網

綜合接地網由水平接地極和垂直接地極構成。綜合接地網環繞信號房屋成閉合環形,距墻1.5～2m。如條件限制,綜合接地網也可做成“U”形開口或“L”形、直線形。并保證與貫通地線有3～4處連接。

4.5 接地匯集線

匯集線有等電位匯集線、設備防雷匯集線、電源防雷匯集線、分線盤防雷匯集線。

4.6 機房屏蔽(法拉第籠)

由于綜合樓內采用框架結構,在電源及繼電器室、計算機房、RBC機房四面墻及屋頂,應在混凝土墻內用不小于φ8mm的鋼筋焊成不大于0.6m×0.6m的網格作法拉第屏蔽籠[6～8]。

4.7 室內走線注意事項

(1)外電源線,配電箱位置盡量靠近電源屏,由于電力線電磁干擾比較嚴重,需要離其他信號設備保持一定安全距離。

(2)室外電纜線:屬于臟線,電纜引入口盡量靠近防雷分線柜。

(3)如果接口架至計算機房屏蔽線與電源線有交叉,盡量一個采用下走線方式,一個采用上走線方式,如果無法實施,在交叉部分范圍1m左右,電源線要用鐵皮槽罩住,屏蔽線要穿鋼管防護,并且鐵皮槽與鋼管要分別接地[9～10]。

5 結語

石武客運專線上的鄭州東站位于鄭州樞紐,規模大,站型復雜,目前已經在施工階段,由于通用圖并不完善,信號綜合防雷和綜合接地無法完全參照通用圖執行。在對鐵路信號防雷規范以及其他線路工程實踐分析總結后,就鄭州東信號綜合防雷和綜合接地實施方案進行了深入研究,提出了安全、經濟、可行的防雷方案,對高速鐵路上的高架車站的綜合防雷設計具有重要的工程參考意義。

[1] 鐵運(2006)26號,鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見[S].

[2] 運基信號[2007]535號,鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護舉例設計[S].

[3] 鐵集成[2006]220號,客運專線綜合接地技術實施辦法(暫行)[S].

[4] 工管[2006]18號,客運專線綜合接地系統設計原則(暫行)[S].

[5] 通號(2009)9301,鐵路工程建設通用參考圖鐵路綜合接地系統[S].

[6] 運基信號(2008)362號,關于對鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護進行補充規定的通知[S].

[7] 鑒信[2007]96號,關于印發《鐵路防雷、接地工程設計專業分工及文件編制研討會議紀要》的通知[S].

[8] 鐵建設[2007]39號,鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定[S].

[9] TB10007—2006,鐵路信號設計規范[S].

[10] TB10621—2009G971—2009,高速鐵路設計規范(試行)[S].