橋隧相連地段接觸網平面布置與安裝圖結合設計要點分析

梁利民

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司太原設計院,太原 030009)

1 概述

電氣化鐵路接觸網是保證電力機車順利運行的關鍵設備之一。我國中、西部地區很多是山區和丘陵地帶,由于地理條件限制橋隧的比例相對較大,接觸網在橋、隧相連地段的平面布置與安裝圖的結合設計尤其重要。如何對平面布置和安裝圖的結合設計進行合理的布置、優化,使得接觸懸掛和附加導線都處于最合適、最穩定的狀態,對此進行詳細的闡述和分析。

2 設計要點分析

橋隧相連地段接觸網平面布置和安裝圖設計要點包括導線高度和坡度的控制、接觸網支柱(懸掛點)的平面布置、錨段關節和中心錨結的位置選擇、設備安裝位置的選擇、附加導線安裝方式的選擇等5個方面。

2.1 導線高度和坡度的控制

對于滿足“隧限-2”的隧道,隧道內導線高度一般為5 700 mm，結構高度一般不大于500 mm,而橋上導線高度一般為6 000 mm，結構高度為1 400 mm,與隧道內的相比要相差很多。接觸線的坡度在設計規范里有明確的要求,即：“接觸線工作支柱懸掛點的高度發生變化時,其坡度不宜大于2‰”,所以在設計時要根據支柱跨距和2‰的坡度要求計算導線高度。這種情況只適用于隧道連接的是特大橋梁或較長的路基。

如果是在橋、隧緊緊相連地段,并且橋梁的長度都不大于300 m的情況下,導線高度從5 700 mm提高到6 000 mm再降低到5 700 mm,整個變化是600 mm,在這種情況下,如果兩相鄰隧道口的距離大于300 m,在平面圖設計中可以將導線高度漸漸提高到6 000 mm,再降低到5 700 mm；如果兩隧道口距離小于300 m,可以適當抬高導線高度,但達不到6 000 mm,另外導線高度也可不做調整而與隧道內保持一致,結構高度根據跨距情況確定[1-3]。

2.2 接觸網支柱(懸掛點)的平面布置

2.2.1 橋梁地段支柱位置的選擇

從工程造價方面考慮,隧道前或后第1支柱應該立在路基上而不是橋上,但這樣就可能出現相鄰跨距比大于2.0∶1，而不滿足《鐵路電力牽引供電設計規范》(TB10009—2005)要求的問題。設計可適當地調整跨距,將第1根支柱調整到橋臺上進行安裝,如果橋梁的孔跨是24 m,可以將出隧道的第1根支柱調整到橋的第1個橋墩上,這樣就可以解決跨距比的問題了；如果隧道和橋梁相距太近,且路基段由于受橋臺基礎和隧道基礎的影響而不能滿足H93的支柱基坑開挖,可以考慮在橋臺上立桿或者做淺埋的基礎鋼柱來解決[1，4，5]。

2.2.2 隧道懸掛點控制部位

對于滿足“隧限-2”標準的直線地段隧道,其凈空滿足“軌面以上6.55 m”。隧道內空間較小導致隧道內接觸導線高度和結構高度較?。阂话銥閷Ь€高度5 700 mm、結構高度500 mm。為了保證結構高度,一般單線隧道內的跨距為20、25、30 m。

由于列車通過時受電弓對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)的懸掛點,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埋點的強度要求[6，7]。

2.3 錨段關節和中心錨結的位置選擇

在日常維修管理中,對錨段關節和中心錨結部位的維修量要遠遠大于普通地段,因此在橋、隧相連地段的錨段關節和中心錨結的布置尤為重要。在進行平面布置設計時,應優先考慮在路基地段布置錨段關節和中心錨結；如果路基無位置布置,則盡量將錨段關節和中心錨結設在橋梁地段,但盡可能避免將半個錨段關節設在隧道內、半個設在橋梁上,橋上的錨段關節補償的方式最好采用棘輪補償,可以縮小事故范圍，縮短搶修時間。

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,這樣可能導致非支下錨轉角過大,可以采用非支繼續向前拉1跨的方式來解決這個問題。

2.4 設備安裝位置的選擇

2.4.1 避雷器的安裝

為了滿足設計規范的要求,對于橋隧相連地段且單個隧道長度小于2 000 m的情況,在設計中可以在橋、隧群相距2 000 m的位置設置避雷器；如果連續很長的橋隧群(如10 km)，就按照每隔2 000 m安裝避雷器。避雷器應裝在橋支柱或路基支柱上,在選擇避雷器的安裝位置時還要考慮附近的地質條件,盡量安裝在土壤電阻率相對較低的地方。

2.4.2 電分相的設置

橋隧相連地段電分相應盡量設在橋上,因為橋梁地段的位置空間大,更適宜設備安裝,維修起來更方便。如果地理位置影響或系統影響必須設置在隧道內,應與隧道專業協調,在安裝電分相的位置新建隧道應預留足夠大的空間,以便分相裝置的安裝。

2.5 附加導線安裝方式的選擇

橋支柱一般都位于橋步行板的外側,側面限界較大,而隧道的側壁側面限界一般為2.44 m(直線段),回流線在這個位置的轉角太大。如果橋支柱肩架上用針式絕緣子來懸掛,可能造成針式絕緣子的綁扎線被拉斷的情況,回流線從絕緣子內脫離開；如果用懸式絕緣子來安裝,會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,時間長了可導致絕緣子破碎[8]。

針對這個問題,設計中可以采用以下2個方案來解決：(1)隧道外的回流線在隧道壁下錨,隧道內的回流線也在隧道口附近下錨,通過跳線來連接2條回流線。這種情況適合新建的電氣化鐵路,在隧道施工時就將下錨螺栓埋設好。(2)出隧道的第1根橋支柱采用回流線在支柱內側懸掛(在兩腕臂底座之間內側),再逐漸地將肩架安裝在支柱外側。

隧道內的架空地線一般貫穿整個隧道,采用螺栓將地線可靠地固定在隧道壁上,并對懸掛點的底座進行連接,隧道的架空地線在出了隧道后單獨做接地極進行接地；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行單獨做接地極安裝。設計中橋梁和隧道都很短的情況下也應該單獨進行各自接地極的制作和安裝。

3 結論和建議

通過對于橋、隧相連地段接觸網安裝圖與平面布置的結合設計的分析、研究,提出了解決問題的方法,可以有效提高設計質量和避免一些事故的發生,也為維管單位的維修管理提供便利的條件。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB10009—2005 鐵路電力牽引供電設計規范[S].北京:中國鐵道出版社,2005．

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10075—2000 鐵路電力牽引供電隧道內接觸網設計規范[S].北京:中國鐵道出版社,2001．

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵道部令第29號 鐵路技術管理規程[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[4] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都：西南交通大學出版社,2003:55-75.

[5] 中華人民共和國鐵道部.鐵路工程預算定額(牽引供電工程)[S].北京：中國標準出版社,2010.

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

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

[8] 魏明鐘,戴國欣.鋼結構[M].武漢：武漢理工大學出版社,2007:71-109.