基于城市景觀化要求的新型有軌電車接觸網設計

□文/賈旭鵬

現代有軌電車接觸網形式脫胎于鐵路、地鐵，組成部分基本一致。在發展過程中根據運行速度，有軌電車接觸網較之地鐵和鐵路進行了相應的簡化，目前國內外現代有軌電車接觸網主要采用簡單彈性懸掛形式，外觀具有以下特征：

1）單接觸線；

2）平腕臂和斜拉線。

在該類型接觸網的景觀化和輕量化探索方面，蘇州有軌電車1號線率先采用了國外進口有軌電車專用零件，做出了有益嘗試，帶動了相關專用零件的國產化進程。但縱觀國內外有軌電車接觸網的主流形式，即使采用了有別于地鐵和鐵路的裝配零件，其外形仍然具有比較明顯的傳統工業特征。

隨著國內城市軌道交通建設水平的提高，不僅是地鐵、有軌電車，乃至市域鐵路都對景觀化提出了較高要求[1]；作為開放式場景中的軌道交通形式，影響現代有軌電車作用發揮的四大重難點之一即線路景觀與規劃發展[2]。為適應國內有軌電車的高標準建設要求，有必要從總體設計思路入手，結合新工藝、新產品，對有軌電車接觸網的形式進行更深入的景觀化研究。陳玲[3]從懸掛類型選擇、支柱配合及與城市景觀結合等幾個方面闡述了考慮景觀化要求的接觸網細節設計；路振鐸等[4]進一步論證了通過合理規劃隔離開關設置、電纜敷設方式和應用新型下錨裝置等途徑實現接觸網景觀化的可行性；夏景輝等[5]提出了接觸網與燈光照明結合的景觀化思路。李娜等[6]從道路使用者的角度出發，研究了有軌電車建設中的景觀化問題，通過問卷調查和模擬評價分析了有軌電車的景觀要素，通過景觀對比提出應減小接觸網對道路景觀的影響。本文結合近年來的接觸網零件研發新進展和有軌電車車輛的新特點，提出有針對性的景觀化設計思路和原則，介紹相應的景觀化設計措施，為今后的類似項目提供借鑒。

1 工程概況

成都市有軌電車蓉2 號線工程呈Y 型布局，起于成都西站站，終于郫縣西站和仁和站，線路全長約39.0 km，共設站47座；設郫溫定修段1座，西站停車場1座，紅光停車場1座。全線設29座牽引變電所，其中正線設26座，郫溫定修段、西站停車場、紅光停車場各1 座。牽引網系統的供電制式為DC750 V 饋電，架空接觸網供電+部分路口車載儲能設備供電，全線接觸網采用簡單彈性懸掛，見表1。最高行車速度70 km/h。

表1 接觸網懸掛組成

2 景觀化設計思路

以往的工程項目,有通過墜坨內置、支柱優化進行景觀化設計的嘗試并且取得了良好的效果，本文擬在這些嘗試的基礎上以工程實際情況為背景，從新型有軌電車接觸網系統的平面布置、支撐懸掛、支柱及外掛設備等方面的景觀化設計進行闡述。

本工程接觸網景觀化設計主要圍繞以下原則開展：局部路口采用無觸網設計；路口范圍內不立接觸網支柱，對路面交通零影響；降低接觸網支柱結構高度，采用新型裝配形式；減少線纜外露，優化設備安裝方式。

3 景觀化設計措施

3.1 部分路口無觸網的平面布置

供電制式主要有接觸網供電和車輛儲能式供電兩種類型。前者具有較高的技術成熟度和優良的經濟性；后者具有景觀性良好的特點，但造價較高，運營期間維護難度和成本較高。

對兩種供電制式進行合理搭配，實現接觸網+儲能式的供電制式，以接觸網供電為主，部分路口采用車載儲能裝置供電，可以有效的取長補短，同時契合本工程線路較長，沿線路口寬度較大的特點。此類型供電制式已在法國尼斯有軌電車、沈陽渾南有軌電車得到成功應用，成都、都江堰等地的有軌電車項目中正在實施。

該類型的供電制式使得接觸網平面布置較為靈活，可在對景觀化要求較高的路口或區段實現無觸網化，在線路轉彎、聯絡線處通過儲能式供電來避免較為復雜的接觸網架設，實現景觀化和經濟性的兼顧。

本工程在進行設計時，對無觸網路口的選擇通?？紤]以下幾個因素。

1）路口處交通現狀?，F狀路口處各方向車流量較大時，宜優先考慮設置為無觸網路口，避免可能出現的超高超限車輛對接觸線的鉤掛。當路口處有城市紀念或景觀雕塑時，也應考慮按照無觸網設置。

2）路口處線路線型。轉彎路口宜采用無觸網布置，有軌電車在正線轉彎路口處的曲線半徑較小，往往只有50 m，如此小的半徑要求接觸線的定位點間距一般≯8 m，如果在此轉彎路口采用有網設計，則接觸網的布置較為復雜，設計難度較大且對景觀有很大影響。見圖1。

圖1 轉彎路口處接觸網繃拉線典型布置

3）路口處寬度?，F狀路口延線路方向寬度大于接觸網最大跨度時，宜考慮設置為無觸網路口[7]，以避免在路口中間立柱影響交通。根據項目所在地的氣候情況和接觸線標準張力確定接觸網最大跨度，一般≯45 m。當人行橫道線之間的凈距大于最大跨距時，可考慮設置此路口為無觸網路口。

4）相鄰無觸網路口之間的距離。車輛在通過無觸網路口是一個釋放儲能設備中電能的過程，隨后在有網區間運行充電。為避免相鄰兩個無觸網路口間距離過短，車輛充電不充分，導致在鄰近的無觸網路口處儲能不足影響車輛運行，應根據車載儲能容量，通過仿真計算并考慮一定的冗余，來確定適合車輛的無觸網路口最小間距值。

從交通安全的角度考慮，無觸網路口處的端部支柱宜設置在人行橫道線遠離路口處的一側，以避免車輛的誤撞。無觸網路口處的接觸線導高應充分考慮受電弓的自然抬升高度，通過合理設置接觸線的抬高實現車輛不降/升弓通過路口。見圖2。

圖2 無觸網路口處接觸網支柱布置

3.2 新型支撐懸掛

傳統的簡單彈性支撐懸掛主要由定位器、水平旋轉腕臂和斜拉線組成，立面呈十字形，高度根據接觸線導高和線間距而定。該類型的支撐懸掛大量應用于地鐵和鐵路，結構簡單、性能可靠，經濟性好，但也因此具有典型的工業化特征，當應用于有軌電車的開放式場景中時，對沿線景觀產生一定影響。

新型接觸網懸掛系統由鋁合金鑄造箱體、彈簧底座、絕緣定位管和滑動模塊組成；采用固定的鋁合金結構箱體作為懸掛定位系統的固定結構件，定位裝置通過其底部槽道與之連接并通過在槽道內的定位實現拉出值的設置；通過可沿線路方向滑動的模塊組實現接觸線的定位和補償，滑動模塊與絕緣定位器連接；絕緣定位器尾部的壓縮彈簧可實現接觸線豎向的活動和限位，通過螺栓與箱體槽道連接。整套裝置結構緊湊、體型較小，由于取消斜拉線，整體高度降低為1.3 m；鑄造鋁合金箱體可以通過不同的造型來實現不同的景觀化要求，具有較大的靈活性和適應性，整體外形脫離了傳統特征，與環境融合度較為優秀。見圖3。

圖3 新型接觸網懸掛系統

3.3 補償下錨

有軌電車補償下錨形式主要有外置式墜坨補償、內置式墜坨補償和恒張力彈簧補償裝置補償。見表2。

表2 不同補償方式對比

外置式墜坨廣泛應用于鐵路和高鐵，具有結構簡單、施工方便、維護便捷及經濟性優良的特點，但其體型較大，環境友好性較差并且當采用中間支柱時對限界要求較高，目前在現代有軌電車領域已應用較少。

內置式墜坨是針對外置式墜坨的缺點進行改良后的產品，其墜坨部分內置于支柱腔體內，僅棘輪（滑輪）部分外露，外觀簡潔能適應景觀化的要求，但是對支柱和墜坨的施工精度要求較高[8]；為實現墜坨的小型化，一般采用金屬材質；當墜坨在支柱內部發生卡滯時，受空間限制，復位困難，對運營期間的維護要求較高。見圖4。

恒張力彈簧補償裝置尤其是渦卷彈簧補償裝置體型較小，安裝形式較為靈活，可橫置也可豎置，可實現在上下行接觸線同柱補償下錨，能適應不同的使用場景，主要性能指標可以滿足有軌電車接觸網使用要求，在景觀方面具有較為明顯的優勢；其安裝調試方便，可維護性好，但價格較高?？筛鶕こ虒嶋H情況在全線或者景觀化要求較高的區段使用。見圖5。

圖4 內置式墜坨補償

圖5 恒張力彈簧補償

綜合以上因素，恒張力的彈簧補償裝置更加適合對景觀化要求較高的有軌電車項目，本工程采用彈簧補償裝置。

3.4 接觸網支柱的景觀化設計

景觀化的接觸網支柱宜采用鋼支柱，根據項目實際情況可考慮H 型鋼柱或鋼管柱，其中鋼管支柱的景觀化效果較好，根據不同的景觀化要求，可加工為變徑鋼管柱或者等徑鋼管柱。

本工程接觸網支柱的景觀化設計主要通過以下措施實現:

1）支柱采用兩段鋼管插焊得到，通過控制粗管段和細管段的長度比例實現協調的觀感；

2）在滿足結構強度和剛度的前提下，為實現造型的統一，各類型支柱（含道岔定位柱、關節轉換柱及下錨柱等）的粗管段外徑均為245 mm，通過不同的壁厚調整不同類型支柱的容量；

3）下錨柱采用無拉線的設計[9]，有軌電車采用簡單彈性懸掛，一般僅考慮接觸線的下錨，本工程接觸線額定張力12 kN，通過合理設計支柱截面可實現支柱無拉線；基礎部分宜采用柱下獨立基礎，宜適當增加基礎底板尺寸，當基礎持力層土質較差時應采取換填墊層處理。見圖6。

圖6 支柱的景觀化設計

鋼支柱防腐措施非常重要，直接影響鋼結構的使用壽命。在眾多防腐措施中，熱浸鋅是一種簡單可靠的方式，在接觸網工程中得到了廣泛的應用。在支柱景觀化設計中，熱浸鋅的涂裝存在顏色單一，表面效果較差的缺點，一般可通過增加樹脂涂層和氟碳涂層的方法來克服。本工程支柱表面采用樹脂涂層，粗管段部分采用深藍色，細管段部分采用和鋁合金箱體較為一致的銀灰色，整體配色協調，表面處理光潔。

3.5 附屬設備的安裝優化

作為整體景觀化設計的一部分，接觸網支柱上攝像頭、天線及各種線纜的安裝也應充分考慮景觀化要求。傳統的安裝方式一般是電纜經由接觸網支柱向上敷設至上網點，通過綁帶和抱箍固定在支柱的外表面，線纜密集、眾多[4]；避雷器、天線、攝像頭等通過抱箍與支柱連接，外觀尺寸較大。根據有軌電車的使用要求，一般200 m 左右設置一個避雷器，路口處和路段一定間隔內設置攝像頭，考慮到各類設備一般不同柱安裝，因此支柱上安裝設備的密度較高，這部分的景觀化設計直接影響了整體的景觀效果。

本工程各類線纜（含上網電纜、避雷器電纜、接地電纜、各類信號線）均內置于圓鋼管內部，在基礎及支柱頂部受力較小處預留出線孔。基礎內的預留孔直徑為180 mm，支柱頂部開孔沿線路方向對稱，滿足上網電纜從預埋管直接穿入基礎并上爬至支柱頂部。各類設備安裝在支柱上時，在支柱上開孔穿線，設備本身通過螺栓或者鋼綁帶與支柱連接；攝像頭通過螺栓和連接板與鋁合金箱體的法蘭連接；避雷器通過螺栓連接在鋁合金箱體的槽道上。通過上述措施，可以較為有效的較少外掛設備對景觀的影響并可對各類線纜實施保護。見圖7。

圖7 外掛設備的景觀化設計

4 結論

1）結合車輛供電制式和儲能裝置的性能，合理的設置無觸網路口是宏觀上改善有軌電車沿線景觀的有效措施。

2）合理的使用新型接觸網懸掛零件可較大幅度提升景觀化的效果。

3）應重視支柱及外掛設備線纜的細節設計，以小見大體現景觀效果。