地鐵與公路合建橋接觸網特殊設計方案

王 正

0 引言

隨著國內城市建設步伐的加快，城鄉間以及城市間交通出行需求的不斷擴大，越來越多的城市步入到地鐵建設中來。由于受到城市線網規劃、地域環境等因素的制約，地鐵與公路在高架橋上分層合建已經越來越多地應用到地鐵建設模式中。

由于地鐵供電具有電壓等級低、電流大的特點，在考慮高架橋接觸網設計方案時，應結合整個供電系統特點及建筑結構整體要求進行綜合考慮。下面對于地鐵與公路合建的高架橋區段接觸網懸掛方式及特殊設計方案進行淺析。

1 合建區段接觸網懸掛方式

一般情況下，需考慮特殊設計的地鐵與公路合建的高架橋區段均為地鐵運營使用層位于公路層下方，在該種形式下，一般地鐵運營使用層凈空較低，接觸網系統在考慮懸掛安裝方案時，首先應盡量結合橋梁結構型式，利用橋梁結構設置接觸網懸掛及相關安裝，減少設置接觸網獨立支柱以便于降低橋梁施工難度并達到優化高架橋區段整體視覺效果的目的。

根據地鐵最高時速多低于 120 km的運行要求，接觸網懸掛方式可選擇架空懸掛接觸網系統或者第三軌系統。

1.1 第三軌系統

第三軌系統可采用上部授流方式或下部授流方式，安裝在列車行進方向一側的橋梁面或者道床結構上，并通過導電軌與列車集電靴接觸向列車授電。該種方式在本文中不作詳細論述。

1.2 架空懸掛接觸網系統

1.2.1 架空柔性懸掛接觸網方案

目前國內地鐵架空柔性懸掛接觸網系統普遍采用的是全補償簡單鏈形懸掛及彈性補償簡單懸掛的接觸網懸掛安裝方式。

（1）全補償簡單鏈形懸掛接觸網。結合安裝凈空情況，可采用旋轉腕臂式鏈形懸掛安裝方式或弓形腕臂式鏈形懸掛安裝方式。

在低凈空土建結構情況下，采用旋轉腕臂結構鏈形懸掛安裝方式，跨距受到最小吊弦不小于300 mm的結構限制，一般跨距不超過35 m，普遍采用的結構高度為600～800 mm，懸掛組成為雙根承力索+雙根接觸線+n根輔助饋線。

如果安裝凈空不超過800 mm，則可考慮采用類似于弓形腕臂式鏈形懸掛安裝方式，該種安裝方式跨距一般不超過20 m，最小結構高度一般約為270 mm，懸掛組成為雙根或單根承力索+雙根接觸線+n根輔助饋線。

（2）彈性補償簡單懸掛接觸網。凈空較低情況下，同樣可以考慮采用在公路橋梁底面進行安裝的彈性補償簡單懸掛接觸網安裝方式，該種安裝方式一般所需要的安裝凈空不超過500 mm，跨距不超過12 m，支持結構為彈性支座，懸掛組成為雙根接觸線+n根輔助饋線。

1.2.2 架空剛性懸掛接觸網方案

架空剛性懸掛具有結構簡單、安裝凈空需求低、維護工作量少的優點，地鐵與公路合建的高架橋區段可考慮在公路橋梁底面進行安裝。

架空剛性懸掛一般跨距不超過12 m，安裝凈空需求不超過500 mm，可采用垂直懸吊安裝或水平腕臂安裝等形式進行安裝固定，懸掛組成為單根匯流排+單根接觸線。

2 合建區段接觸網預留（埋）方式

進行懸掛安裝的公路橋梁可分為現澆梁及預應力梁2種。采用現澆梁形式的公路橋梁，可考慮在橋梁結構立柱及橫（蓋）梁的側面與底面進行后植錨栓安裝接觸網各類懸掛及下錨設備，僅需結合懸掛安裝形式預留安裝位置、空間及提供相關荷載要求即可。

采用預應力梁的公路橋梁，需在橋梁施工的同時進行接觸網預埋件施工。該工作包含：接觸懸掛及下錨安裝預埋底板、附加導線懸掛及下錨安裝預埋底板、接觸網上網開關及分段隔離開關安裝底板以及接地預埋鋼板等。因接觸網安裝精度需求較高，故接觸懸掛安裝點可結合平面布置方案采用預留槽道形式或預埋鋼板形式，以提高后期橫向及縱向調整范圍，降低施工誤差給接觸網安裝調整帶來的不利影響。

3 接觸網系統特殊設計方案

3.1 接觸線懸掛高度

由于土建凈空較低，在滿足弓網授流可靠的前提下，可適當降低接觸線的安裝高度，但最低不應低于4 040 mm。

3.2 簡單鏈形懸掛特殊腕臂支持結構

采用簡單鏈形懸掛方案，勢必要盡量增高結構高度以便取得較好的弓網授流效果，由于橫（蓋）梁在橋梁結構立柱處均設有約400 mm高的倒角，故需特殊考慮水平腕臂應設計成與結構倒角一致的弧形結構，這樣，既滿足了接觸網腕臂底座安裝在平直的橋梁結構立柱上的要求，又可滿足盡量增大接觸網結構高度的要求。

3.3 絕緣特殊設計方案

無論是采用架空柔性懸掛接觸網還是架空剛性懸掛接觸網方案，均需對絕緣問題進行特殊處理，以防止軌道交通雜散電流泄漏，對橋梁鋼筋造成腐蝕。為此，合建區段接觸網系統需采用雙重絕緣方式，即在支持結構主絕緣子串后增加設置一片輔助絕緣子，主輔絕緣子之間的金屬導體部分與架空地線進行連接，以進行絕緣子閃絡保護。同時，為防止地鐵獨立段雜散電流通過架空地線向合建區段結構鋼筋泄漏，該區段架空地線通過絕緣子與合建區段土建結構隔絕，接觸網不帶電金屬底座部分可單獨設置接地保護。安裝螺栓需考慮采用電阻為108Ω及以上的絕緣螺栓（或陶瓷螺栓）進行跳線及底座等的安裝，完全阻斷雜散電流泄漏通路。

合建區段特殊腕臂及雙重絕緣安裝方式如圖1所示。

圖1 懸掛安裝特殊設計方案示意圖

3.4 補償下錨

由于沒有單獨設立接觸網獨立錨柱，補償下錨可結合橋梁結構立柱進行安裝設置。由于接觸線安裝高度的降低，造成單串墜鉈行程距離空間不夠，故需考慮雙串墜鉈棘輪補償下錨安裝，并設置檢修平臺及通道，便于搶修及檢修。安裝示意圖如圖2所示。

3.5 上網隔離開關設置

由于在區間設置上網隔離開關，為滿足限界要求橋梁欄板需進行加寬處理，對視覺效果影響較大，需在變電所處或站臺端部設置2處5 m×3 m×5 m（長×寬×高）的接觸網隔離開關室作為3臺上網隔離開關安裝房間，區間渡線處單臺聯絡開關利用橋梁結構立柱安裝并預留檢修平臺及通道。

圖2 雙串墜鉈結構立柱上補償下錨安裝示意圖

4 合建區段需要注意的問題

（1）應結合合建區段地鐵工程的工程位置，相銜接地鐵獨立段接觸網系統所采用的懸掛類型與該段工程接觸網系統采用方案銜接的難易程度。

（2）采用架空剛性懸掛接觸網，需結合風荷載對剛性接觸網的影響進行重點考慮，以避免因風載過大而引起匯流排撓度過大脫離受電弓工作范圍造成離線甚至鉆弓以及匯流排的諧振。

（3）國內地鐵工程目前尚未有特殊彎型水平腕臂及雙重絕緣型式的絕緣子成熟產品及其應用，為此，需結合受力及現場安裝條件需求對該類產品進行開發并進行相關試驗及試掛。

5 結束語

地鐵與公路合建的高架橋區段采用架空接觸網系統，在進行方案設計及實施時，首先應分析土建結構情況，根據土建設計方案，結合相關專業（含供變電所、限界、聲屏障等）要求進行綜合考慮，既要保證接觸網系統安全可靠，又要利于相關專業設計方案的合理優化，同時亦要考慮軌道交通整體視覺效果的美觀性。因此，對于不同的土建結構型式，應具體綜合分析比較，確定適合于該工程的接觸網系統懸掛及相匹配的接觸網特殊設計方案。

[1]GB50157-2003.地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版杜，2003.

[2]CJJ 49-92.地鐵雜散電流腐蝕防護設計規程[S].北京，1993.

[3]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.