利用綜合接地的工藝工法解決普速鐵路長大橋隧地段信號接地問題

宋志紅

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

在電力牽引區(qū)段,為了減少牽引電流及雷電對軌道電路設備的干擾,在采用ZPW-2000(UM)系列軌道電路的自動閉塞區(qū)段,信號專業(yè)沿鐵路線敷設了一條截面積為25 mm2或35 mm2的銅質貫通地線,室外的箱、盒及信號機等所有金屬設備的安全地線、防雷地線及屏蔽地線都與貫通地線可靠連接。貫通地線的接地電阻要求不大于1Ω。

1 普速鐵路橋隧地段貫通地線接地存在的問題

橋隧地段貫通地線敷設在通信信號電纜槽中,由于貫通地線不與大地接觸,接地電阻一般不能達到要求。通常采用單設接地極的方法降低接地電阻。

橋梁地段：在橋梁兩端路基地段單設接地極,接地極一般采用角鋼、圓鋼或石墨地極。采用此方法,貫通地線及接地極與大地接觸不充分,接地電阻很難達到要求。特別是在長大橋梁地段,由于接地電阻大,牽引回流不暢損壞軌旁信號設備甚至燒毀信號電纜的事故時有發(fā)生。

隧道地段：中小隧道接地極的做法同橋梁地段。長大隧道在設備洞室增加接地極,通常采用接地鋼筋網(wǎng)連接角鋼的方法增大接地體,采用此方法需要增加大量接地鋼筋及接地角鋼,且根據(jù)多條線路實踐效果并不理想。

由于橋梁、隧道地段接地極設置需信號專業(yè)提出要求站前工程配合提前預留,沒有標準的設計原則及施工工法,如果設置單體接地極過多則會增加工程造價,如果設置少則接地電阻達不到要求且在橋隧地段難有補救的措施。

2 采用客運專線綜合接地的工藝工法解決普速鐵路長大橋隧信號接地設計原則

2009年鐵道部針對客運專線頒布了《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301),文中對路基、橋梁、隧道等地段的接地施工工藝工法做了詳細的規(guī)定,經(jīng)過多條客運專線運用實踐,收到很好的效果。

新建鐵路山西中南部鐵路通道工程是最高行車速度為120 km/h的普速鐵路,洪洞(不含)至日照段正線長約920 km,橋隧總長約394 km,占總線路長度的42.8%。其中最長橋梁為跨東平湖滯洪特大橋,長約24 km；最長隧道為太行山隧道(左右線分線)長約18 km。在長大橋隧地段信號接地如采用慣常的做法,信號接地電阻很難達到規(guī)范要求。為了很好地解決信號設備的接地問題,借鑒《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301)中施工工藝工法,根據(jù)普速鐵路的標準及特點進行一些特殊的設計。具體情況如下。

2.1 隧道地段

2.1.1 接地原則

(1)長度大于1 km的隧道要求設信號接地。信號接地的工藝、工法及技術標準參照“鐵路工程建設通用參考圖鐵路綜合接地系統(tǒng)圖，圖號[通號(2009)9301]”執(zhí)行。接地鋼筋原則上采用構筑物非預應力結構鋼筋,不再增加接地鋼筋。

(2)電力、接觸網(wǎng)等強電的接地盡量不與信號接地鋼筋接觸,如不能避免則用鋼筋絕緣卡隔開。

(3)普速鐵路僅右側(面向大里程方向)設置通信信號電纜槽,左側則設置為電力電纜槽。隧道內(nèi)僅通信信號電纜槽內(nèi)設信號接地貫通地線,電力電纜槽不設貫通地線。

2.1.2 接地極設置

(1)隧道內(nèi)信號接地極設置要求同通號(2009)9301,各級隧道接地極設置如表1所示。

表1 隧道接地極設置

(2)在通信信號電纜槽及電力電纜槽的線路側外緣各設一根縱向接地鋼筋,貫通長度不小于100 m。用于隧道內(nèi)接地極、環(huán)向接地鋼筋連接、接地及接地端子間的等電位連接。

(3)隧道二次襯砌中的接地鋼筋設置

①二次襯砌中有結構鋼筋的隧道

a.利用二次襯砌的內(nèi)層縱、環(huán)向結構鋼筋作為信號接地鋼筋。

b.接觸網(wǎng)線垂直向上在拱頂?shù)耐队熬€兩側各1.5 m范圍內(nèi)不設接地鋼筋。

c.上述投影線兩側各1.5 m外的其他位置,以1 m為間隔,選擇縱向結構鋼筋作為接地鋼筋。

d.在每臺車位(作業(yè)段)中部選1根環(huán)向結構鋼筋作為環(huán)向接地鋼筋,環(huán)、縱向接地鋼筋間可靠焊接；縱向接地鋼筋在作業(yè)段間可不連接。

e.每個作業(yè)段的環(huán)向接地鋼筋與通信信號電纜槽及電力電纜槽靠線路側外緣的縱向接地鋼筋連接。

②二次襯砌中無結構鋼筋的隧道,不再單獨考慮接地鋼筋設置。

(4)接地端子設置(圖1)

圖1 隧道接地端子設置示意

①通信信號電纜槽從隧道進口2 m處開始,在通信信號電纜槽底部,每間隔100 m設置1個接地端子。

②從隧道進口2 m處開始,在通信信號電纜槽靠線路側壁上,每間隔50 m設置1個接地端子。

③在信號專用洞室兩側壁下部預留接地端子,供洞室內(nèi)信號設備及設施接地。

④電力電纜槽不設接地端子。

2.2 橋梁地段

2.2.1 接地原則

(1)長度超過1 km的橋梁要求做信號接地。信號接地的工藝、工法及技術標準參照“鐵路工程建設通用參考圖鐵路綜合接地系統(tǒng)圖,圖號[通號(2009)9301]”執(zhí)行。接地鋼筋原則上采用構筑物非預應力結構鋼筋,不再增加接地鋼筋。

(2)橋梁上僅右側通信信號電纜槽內(nèi)設信號接地貫通地線,電力電纜槽不設貫通地線。

2.2.2 接地極設置

橋梁地段接地極利用樁基礎及橋墩內(nèi)的結構鋼筋作為接地極。在每根樁中選1根通長接地鋼筋,樁中的接地鋼筋在承臺中環(huán)接,橋墩中設2根接地鋼筋,一端與承臺中的環(huán)接鋼筋相連另一端與墩帽處的接地端子相連。橋梁的擴大基礎橋墩在基底底面設一層鋼筋網(wǎng)作為水平接地極,水平接地極為大約1 m×1 m的鋼筋網(wǎng)格,網(wǎng)格與橋墩處的接地鋼筋相連。

2.2.3 橋梁體接地設置及接地端子設置

普速鐵路橋梁一般采用有砟軌道T形橋梁,橋梁體接地鋼筋設置及接地端子設置見圖2。在橋梁預留的通信信號電纜槽及軌旁預留接地端子,電力電纜槽側僅在軌旁預留接地端子,供同側軌旁信號設備接地用,槽內(nèi)則不留接地端子。利用梁端的橫向結構鋼筋作為接地鋼筋并與梁底的接地端子連接,道砟厚度小于0.3 m的梁體上表面適當位置處應設縱向接地鋼筋。

圖2 T形梁接地端子設置示意

2.2.4 接觸網(wǎng)接地橋墩

根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)接地要求,約1 km以一個橋墩作為接觸網(wǎng)的接地橋墩。對于接觸網(wǎng)要求作為接地的橋墩,橋墩與T梁的不銹鋼連接線不應連接,用于接觸網(wǎng)接地橋墩的墩臺號及墩臺里程由接觸網(wǎng)提供給橋梁專業(yè)。

2.2.5 信號接地橋墩

用于信號接地用橋墩接地要求及技術標準同《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301),但與接觸網(wǎng)基礎連接鋼筋不應連接。

3 結語

隨著客運鐵路高速化、貨運鐵路重載化的發(fā)展,電力牽引電流隨之增加,對信號設備的影響也越來越大。參照《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301)綜合接地的工藝工法及技術標準,使普速鐵路信號接地規(guī)范化、標準化,特別是在長大橋隧地段,可以使信號接地電阻達到標準要求,保證了信號設備的穩(wěn)定可靠運行。

[1]TB10007—2006,鐵路信號設計規(guī)范[S].

[2]鐵道部令第29號,鐵路技術管理規(guī)程[S].

[3]鐵運[2008]142號,鐵路信號維護規(guī)則[S].

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

[5]張華志.客運專線接地、回流與系統(tǒng)間兼容性淺析[J].鐵道標準設計.2007(11).

[6]馬智芳.電氣化牽引電流對信號軌道電路的干擾及防護措施[J].鐵路通信信號工程技術,2004(3).

[7]鐵道部工程設計鑒定中心.鐵路綜合接地和信號設備防雷系統(tǒng)工程設計指南[M].北京:中國鐵道出版社,2009.