大型既有高鐵車站改造中接觸網(wǎng)設計方案研究

耿 肖

0 引言

截至2020 年底，我國高速鐵路運營里程達3.8萬公里，2021 年《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出，到2035 年，鐵路規(guī)模達20 萬公里左右，其中高速鐵路約6.1 萬公里[1，2]。隨著越來越多的高速鐵路建成，新建線路引入既有運營高鐵樞紐的情況逐漸增多，如果原樞紐規(guī)劃或建設期間未對相關線路的引入進行預留，勢必引起大量的改造工程。

深圳北站包括11 站臺20 股道，途經(jīng)線路主要有廣深港高鐵、杭深鐵路，車站西北側(cè)設有深圳北動車所，設2 條動走線[3]。為滿足贛深鐵路3 條疏解聯(lián)絡線和2 條新建動走線引入深圳北站的要求，需對深圳北站咽喉區(qū)進行規(guī)模改造。改造過程中，存在行車干擾大、交叉施工、物理隔離多、電纜撥接量大等難點問題[4～6]。本文針對深圳北站改造設計與施工過程，從供電方案優(yōu)化、接觸網(wǎng)改造、供電線改造以及工程過渡等角度，分析總結大型高鐵車站改造的相關設計經(jīng)驗、施工經(jīng)驗及注意事項，為國內(nèi)其他高鐵樞紐站升級改造提供借鑒。

1 工程簡介

新建贛深鐵路采用線路別結合方向別自北向南引入深圳北站，對深圳北站北端咽喉區(qū)進行改造，車站總規(guī)模不變；并行既有動車所增設第二動車所，新建2 條動走線全部接入車站北咽喉西側(cè)；考慮到增加運輸靈活性，在深圳北站南咽喉增設一條至西麗方向徑路。深圳北站改造工程南、北咽喉共新增23 組道岔（其中插鋪無碴道岔7 組，新鋪無碴道岔5 組），北咽喉由4 股道增至7 股道，具體見圖1。與之對應的接觸網(wǎng)改造工程包括咽喉區(qū)掛網(wǎng)新建、拆除和過渡，以及接觸網(wǎng)供電線改造。既有廣深港鐵路正線、站線，廈深鐵路正線，深圳北動車所、動走線等共計12 個回路38 根饋線電纜均由好港牽引變電所供電（表1），電纜改造長度約25 條公里，具體供電分段示意見圖2。

圖1 深圳北站改造平面示意圖

圖2 深圳北站供電分段示意圖

表1 好港牽引變電所饋線回路及電纜根數(shù)

既有廣深港鐵路接觸網(wǎng)采用簡單鏈形懸掛，導線組合為JTMH120+CTSH150，站線接觸網(wǎng)采用簡單鏈形懸掛JTMH95+CTS120；接觸線工作支高度為5 300 mm，結構高度為950 mm，腕臂形式為防風型整體腕臂，腕臂柱一般采用H 形鋼柱，硬橫跨采用圓鋼管硬橫跨。深圳北站接觸網(wǎng)改造維持原設計標準。

深圳北站改造分兩個階段實施：第一階段封鎖咽喉區(qū)西半場，利用動走B 線行車，改造咽喉區(qū)西半場及新建動走C、D 線；第二階段封鎖北咽喉東半場，利用動走A 線行車，完成北咽喉東半場和南咽喉改造工程。北咽喉封鎖施工階段，車站1～6 股道、17～20 股道站線保留杭深方向發(fā)車功能。

2 供電方案研究

既有深圳北站北咽喉有4 條股道，車站到發(fā)線共計20 股道，其中1～6 股道及咽喉區(qū)東半場由好港變電所217 饋線供電，7～11 股道由廣深港正線下行供電單元215 饋線供電，12～16 股道由廣深港正線上行供電單元216 饋線供電，17～20 股道及咽喉區(qū)西半場由好港變電所218 饋線供電。深圳北站每股道站線兩端均設有開關和分段絕緣器，以滿足每股道停電功能，但實際運營中無每股道站線單獨停電需求，運營單位建議結合本次車站改造優(yōu)化站線供電方案。

2.1 供電方案優(yōu)化

根據(jù)運營單位反饋，眾多分段絕緣器和隔離開關增大了運營維護工作量，實際主要按供電單元進行停電，結合本次改造，優(yōu)化車站供電單元。主要優(yōu)化內(nèi)容如下：

（1）優(yōu)化原17～20 股道分束方案，合并為一個分束。原車站內(nèi)17～20 股道8 個分段絕緣器改為3 個絕緣關節(jié)。

（2）優(yōu)化1～6 股道供電分束，由于咽喉區(qū)無絕緣關節(jié)設置條件，因此仍采用分段絕緣器分段，1、2 股道合并分束，3～6 股道合并分束。北端咽喉區(qū)分段絕緣器由12 臺減少為6 臺。

（3）35 與43 號道岔之間新插入67 號道岔，無關節(jié)設置條件，該位置絕緣分段由原關節(jié)形式改為分段絕緣器。

優(yōu)化后供電示意如圖3 所示。

圖3 供電分束優(yōu)化示意圖

2.2 迂回供電方案

根據(jù)車站改造方案示意圖和供電分段示意圖可知，在北咽喉改造期間，217、218 饋線上網(wǎng)點位于封鎖區(qū)域，臨時延長既有電纜上網(wǎng)至車站內(nèi)站線上網(wǎng)，需要延長接觸網(wǎng)供電線徑路約1.6 km，改造之后需要拆除此段電纜，容易造成工程投資浪費。電纜敷設路徑位于土建施工封鎖區(qū)段，不利于線路安全運營。由于封鎖施工期間車站到發(fā)線僅保留南向發(fā)車功能，列車運行對數(shù)減少，根據(jù)行車組織及供電負荷計算，可通過迂回供電方案滿足改造期間的接觸網(wǎng)供電需求。具體如下：

2.2.1 封鎖北咽喉西半場時供電方案

17～20 股道封鎖時，停用218 饋線，閉合3015#隔離開關，通過廣深港福田方向上行（即216 饋線）對17～20 股道及咽喉區(qū)進行迂回供電，同時利用664#聯(lián)絡開關作為應急預案。

動走A 線封鎖時，停用220 饋線供電臂，閉合動車所內(nèi)與存車場之間的聯(lián)絡開關，利用219 饋線單元進行迂回供電。

2.2.2 封鎖北咽喉東半場時供電方案

1～6 股道封鎖時，停用217 饋線，閉合3014#隔離開關，通過廣深港福田方向下行（即215 饋線）對1～6 股道及咽喉區(qū)進行迂回供電，同時利用789#聯(lián)絡開關作為應急預案。

動走B 線封鎖時，停用219 饋線供電臂，閉合動車所內(nèi)與存車場之間的聯(lián)絡開關，利用220 饋線單元進行迂回供電。

通過迂回供電方式，滿足了大型車站分束供電時某供電臂停電施工或退出運行的供電靈活性。

2.3 回流系統(tǒng)過渡方案

原廣深港客專好港變電所分相至香港方向釆用帶回流線的直接供電方式；深圳北站站線采用直接供電方式，直接利用鋼軌回流；動走線及動車所采用直接供電方式，利用鋼軌通過動走A 線、動走B 線并入深圳北站站線。

本次改造原則上維持既有回流系統(tǒng)設計標準，回流系統(tǒng)利用既有吸上線及扼流變位置，預留贛深上行聯(lián)絡線、下行聯(lián)絡線、第三聯(lián)絡線、第二動車所走行線回流線并入廣深港正線回流接入條件。

根據(jù)封鎖施工計劃，封鎖期間，北咽喉軌道回流通路和吸上線扼流變處鋼軌被截斷，為確保回流通暢，需重新梳理軌道回流通路。主要措施如下：

（1）連通車站站線南向發(fā)車絕緣節(jié)扼流變處橫向連接線，利用側(cè)線或渡線保持站線與廣深港正線股道連通。

（2）改移原1 道、20 道旁吸上線至7 股道、16 股道處（未施工區(qū)域），保持吸上線功能正常。

（3）在實施封鎖同時，進行回流線和回流電纜改造，確保至好港變電所主回流通路完整。

3 接觸網(wǎng)改造關鍵方案研究

深圳北站接觸網(wǎng)改造工程分為接觸網(wǎng)改造和供電線改造。

3.1 接觸網(wǎng)改造工程

深圳北站改造拆除掛網(wǎng)約23.7 條公里，新增掛網(wǎng)約30.8 條公里，咽喉區(qū)道岔復雜，股道數(shù)量多，接觸網(wǎng)改造設計需要充分考慮以下幾個原則：

（1）中錨利舊原則。1～6 股道、17～20 股道的中心錨結在站房下方的站臺范圍內(nèi)，采用雨棚柱合建方式。為避免出現(xiàn)中心錨結偏移導致原預留中心錨結無法利用的情況，北咽喉站線股道下錨改移時應優(yōu)先考慮中心錨結利舊原則。

（2）渡線錨段劃分原則。本次深圳北站改造，咽喉區(qū)由4 股道增至7 股道，新增道岔23 組，渡線增多，咽喉區(qū)錨段劃分困難。每股道渡線單獨成錨段容易造成下錨增多、咽喉區(qū)下錨困難的情況。連續(xù)渡線成錨段可減少錨段數(shù)量，但容易引起事故范圍擴大的風險。結合深圳北站供電分束，按如下原則設計：跨越廣深港上下行正線之間、不同供電分束的渡線錨段宜單獨成錨段；同一供電分束內(nèi)的渡線錨段可與其他渡線合并為連續(xù)錨段。

（3）就近下錨原則。對于線位變化不大，僅因為線間距不足導致下錨改移的，可就近設置下錨支柱，一方面可對原錨段進行卡絕緣接長處理，減少導線更換工作量，另一方面實現(xiàn)了對既有中錨及腕臂的利用。

（4）永臨結合原則。深圳北站站線保留南向發(fā)車功能時，需要設計臨時下錨，下錨支柱可與道岔柱合建。咽喉區(qū)跨越多股道過渡施工可采用硬橫跨方案，便于永臨結合。

3.2 供電線改造工程

3.2.1 電纜溝槽設計

好港變電所共計12 回饋線38 根電纜，在變電所電纜出所處電纜數(shù)量多，采用分層、分側(cè)原則，在不同電纜敷設區(qū)段設計不同電纜槽截面，沿擋墻敷設，整體簡潔美觀，效果如圖4 所示。

圖4 電纜敷設

3.2.2 電纜識別及割接

由于新增股道后路基加寬侵占原電纜敷設區(qū)域，導致既有電纜長度不足，38 根電纜涉及大量電纜撥移、割接工程。通過現(xiàn)場調(diào)查，對既有各供電電纜回路進行徑路調(diào)查和標識，繪制了既有電纜徑路圖。根據(jù)既有電纜接頭情況和過軌位置，優(yōu)化分接箱設置位置和每根電纜的割接位置。

根據(jù)每根電纜長度、割接點位置、上網(wǎng)點情況進行分析，采用線芯直連法和銅屏蔽（鎧裝）直連法進行電纜識別，并建立臺賬，根據(jù)臺賬所反映的上網(wǎng)點位置、割接點位置、識別方法進行統(tǒng)籌安排，充分利用天窗點時間有序組織實施。

針對既有電纜過軌預留不足，無法滿足天窗內(nèi)電纜抽換、割接要求的，設計硬橫梁爬架過電纜方案（圖5），滿足電纜跨越廣深港正線的要求。

圖5 硬橫梁過電纜方案

3.2.3 電纜接頭及分接箱設置

深圳北站改造共設計電纜中間接頭61 個、電纜分接箱15 個，結合現(xiàn)場地形條件及電纜徑路長度，采用電纜頭與電纜分接箱相結合的電纜割接方案，以便于檢修和應急搶修。電纜槽與電纜分接箱合設，區(qū)分電纜進出相別，并預留電纜井。

4 施工重難點分析

4.1 接觸網(wǎng)基礎施工

封鎖區(qū)域接觸網(wǎng)基礎采用鉆孔樁基礎，鄰近營業(yè)線區(qū)域采用人工挖孔樁基礎。滿足線間立桿的線間距主要位于既有線與新建股道之間，因此，采用線間立桿方案時會造成基礎施工在既有線旁，施工效率低，且不利于既有線運營安全。本工程優(yōu)先采用大跨度硬橫跨方案，雖然增加了橫梁跨度，但是減少了基礎施工工程量，保障了線路運營安全。

4.2 接觸懸掛及道岔定位

新建硬橫梁架設后，需將影響道岔插鋪的既有支柱、接觸懸掛進行拆除。車站改造中與廣深港正線連接的道岔無改移，新立支柱需盡量考慮既有接觸懸掛形式及道岔定位形式，可在滿足新設硬橫梁與既有腕臂絕緣距離的情況下就近設計硬橫跨，以便接觸懸掛利舊，并保持既有道岔定位形式。

4.3 過渡工程

4.3.1 電纜過渡

既有接觸網(wǎng)供電線電纜占用了新增股道擴寬區(qū)域，在新建電纜槽完成之前，需對既有電纜進行搬遷，為新路基、擋墻施工創(chuàng)造條件。既有電纜過渡可按照以下步驟執(zhí)行：既有電纜搬遷→新建電纜槽完成→新電纜敷設→新舊電纜割接→完成。

既有電纜采用直埋敷設，線纜密集交錯，且既有電纜長度固定，在土建施工場坪及擋墻施工期間，需要多次進行電纜搬遷，可采用臨時電纜槽、臨時過軌（過有碴軌道）等方式進行電纜過渡。

4.3.2 接觸網(wǎng)過渡

深圳北站改造采用封鎖施工，咽喉區(qū)接觸網(wǎng)線索復雜，在保證相關股道通行的情況下接觸網(wǎng)停電范圍盡量與封鎖范圍保持一致，避免帶電范圍擴大，影響封鎖范圍內(nèi)的施工作業(yè)。對于進入封鎖范圍內(nèi)的錨段，可以采取臨時下錨或提前卡絕緣處理措施。接觸網(wǎng)過渡工程施工步驟：附加線改造→支柱組立→橫梁架設→支持結構安裝→接觸網(wǎng)改網(wǎng)和錨段調(diào)整→設備改移→橫梁及支柱拆除。

5 結語

深圳北站改造為國內(nèi)首次對運營中的高鐵樞紐站進行改造升級，接觸網(wǎng)專業(yè)作為站改施工過程中的重要專業(yè)之一，與站改方案緊密結合，經(jīng)過2019 年10—12 月、2020 年10—12 月兩個階段的封鎖施工，安全、順利地完成了車站改造工程，接觸網(wǎng)各項設計方案、過渡方案均滿足現(xiàn)場施工需求。本文結合深圳北站改造的設計方案、施工方案、過渡工程等，從供電方案優(yōu)化、接觸網(wǎng)改造關鍵方案、重難點等多個角度進行分析，總結了大型高鐵車站改造過程中的迂回供電方案、電纜割接及過渡、接觸網(wǎng)過渡等相關設計經(jīng)驗、研究成果及注意事項，為國內(nèi)高鐵樞紐站升級改造提供借鑒。