高鐵車站站臺雨棚四電橋架與鋼結構雨棚一體化系統設計
——四電集成系統設計

李守奎

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 四電系統概述

高速鐵路四電系統一體化設計的核心目標就是尋求鐵路運營安全，通過不斷的技術集成與優化，使其達到技術更新、功能豐富、運行穩定的目標。隨著我國鐵路現代化進程的不斷加快，對高鐵站臺、通信、信號、供電等方面的要求日益苛刻，同時也為四電系統一體化研究帶來了新的挑戰與機遇。系統設計人員需要結合用戶的實際需求進行“四電”系統初步設計，對多方面進行綜合考慮分析，比如優化投資、新技術應用、施工組織設計、系統集成測試、RAMS 評價等方面，構建“四電”綜合服務平臺。通過綜合考慮多方面因素有助于提高建設方案的系統性和全面性，有助于技術咨詢方案優化。

1.1 技術方案服務流程

四電系統從總體技術方案的研究和規劃，到設計制造相關用設備再到開發應用信息化系統軟件，需要涉及到諸多的環節內容，同時工程的設計、建設、運行維護等多個方面都涉及到了系統的設計、建設、調試、運行及維護管理等環節。四電系統是國內首次在電力系統中實現電力自動化的集成，經過兩年多的實踐，取得了較好的效果，并且在高鐵中逐漸得到應用。“四電”一體化是一種全方位的技術方案。這套完整的技術體系，涵蓋了電力電子變流設備、配電自動化設備與控制、集成監測平臺、智能用電管理等多個方面。其技術方案服務流程如圖1 所示。

圖1 四電系統技術方案服務流程

1.2 系統組成及功用

四電系統是一種以創新為核心，以效率為核心，以突破為核心的過程。在鐵路建設過程中，必須有整體思維，有高超的技術水平。具體內容包括諸多方面，比如如何高效管理綜合系統，如何開展綜合性地系統設計，如何合理使用界面以及對系統進行客觀準確評價。這些技術在確保系統檢驗可靠性以及對電磁兼容性進行客觀評價維護方面都發揮著重要作用。

1.2.1 通信系統

通信系統猶如人體中的神經系統，在四電系統中發揮著信號傳遞的作用。在現代社會中，隨著科技的進步和信息化程度的提高，通訊技術也得到了很大的發展。該技術為信息的傳輸與處理提供了必要的平臺與條件。通信線路是我國鐵路網絡建設的重要組成部分，擔負著保證列車正常運行，提高運輸效率和安全的重要職責。在現代化鐵路運行中，信息平臺的正常操控離不開可靠的通信系統，通信系統可以借助多媒體、互聯網等手段確保圖像、數據、語音等信息準確及時地傳遞，只有通信系統精準、及時、可靠才能保證信息平臺正常運轉，才能保證鐵路運行安全。作為現代化鐵路重要的基礎內容，通信系統主要業務包括兩個方面，一是支持鐵路運輸指揮工作，二是為鐵路信號系統、運行調度、旅客服務、牽引供電系統、SCADA 等信息化應用系統的承載服務。隨著信息技術的迅猛發展，鐵路信號系統的應用日益廣泛。當前語音業務、數據業務、圖像業務是高速鐵路通信系統應用中最為主要的三大種類。

1.2.2 信號系統

信號系統是信息傳輸的重要組成部分，是整個系統中信息傳遞與監控的重要環節，是整個系統的核心神經中樞。列車上任何重要信號發生變化，其他相關設備也相應地發生變化，并以各種形式將相應的指令傳達給駕駛員。該系統主要負責對整個列車的信息進行接收與調度，一旦信號系統發生故障，則列車上的所有信息都將無法進出。因此，信號系統作為鐵路安全生產中最重要的一環，關系到鐵路的正常運行。信號系統是軌道交通的核心裝備，扮演著人耳、腦的角色，負責將行車設備的狀態、車輛運行情況以及調度運輸等指令信息向路網傳遞。

高速鐵路的安全運行、線路容量擴充、交通組織優化離不開可靠的鐵路信號系統，工作人員可以借助信息系統完成一些高危工作，有助于降低安全事故發生概率。該系統由站內信號子系統及區間監控子系統兩部分組成。近年來，我國進一步加大了信息科技在高速鐵路中的應用，當前很多計算機、軟件、網絡技術應用于高速鐵路信號系統中，這些先進科技的應用促使鐵路事業逐漸朝著智能化、數字化方向發展。

1.2.3 電力系統

作為鐵路運營必不可少的基礎能源，電力系統是最為核心的內容，是電力系統乃至整個鐵路系統運營的基礎。在系統運行中，電力是保證其正常運行、正常輸入或者輸出能量的基礎，是保證通訊功能正常的前提，如果電能供應不穩定或者出現中斷的情況，那么通信功能會直接喪失。

1.2.4 電氣化系統

電氣化鐵路不僅為高速鐵路的安全、高速運行提供了重要保障，而且為高速鐵路提供了可靠的供電保障。電氣化鐵道由牽引變電所和相關電力系統組成，其中供電系統又可分為供電電子、信號控制和通訊監測三大部分。變電站外供電子系統和變電站系統是電力系統中的兩個子系統。隨著電氣化鐵道技術的發展，牽引供電系統已經成為整個高速鐵路系統中不可缺少的一部分。單相供電是當前電氣化鐵路牽引供電系統最為常用的供電方式，該供電方式是借助接觸網實現電流到列車的傳輸，之后通過鋼軌流向牽引變電所。在這個過程中，外界環境可能會影響到回流電路和虧電回路的穩定運行。

2 高鐵車站站臺雨棚四電橋架與鋼結構雨棚一體化系統設計

2.1 工程概況

當今，隨著我國高速鐵路飛速發展，高速鐵路車站規模建設，同時高鐵車站設計與施工技術亦突飛猛進，目前我國高速鐵路及站房建設技術已非常成熟，且處于不斷更新、創新的過程中，技術創新促使現代化高速鐵路車站更加安全、經濟、舒適、實用，美觀。使得旅客出行更加便捷。而今，高速鐵路車站站臺雨棚在設計過程中，最重要的目標是安全可靠、經濟實用。目前在已經開通運營的高鐵車站的站臺雨棚中，或多或少存在一些功能不夠完善，專業設計之間一體化融合程度較低，以致外觀方面不夠簡潔，功能方面不夠實用。

在江蘇南沿江高速鐵路新建車站設計過程中，為了提高站臺雨棚安全性、實用性，美觀性，進而對站臺鋼結構雨棚進行了精細化設計，高鐵車站站臺鋼結構雨棚電力、信息與鋼結構雨棚一體化系統設計——四電橋架與站臺雨棚鋼結構結構集成系統（簡稱四電集成系統或隱藏式電纜橋架）設計，以下簡稱四電集成系統。

站臺雨棚采用單層鋼框架結構形式，采用H 型鋼柱（H750X350X16X20：）+H 型鋼梁（H400～750 X 300 X 12 X 16：）+H型次梁（H400X200X6X8：）構造形式，其中站臺雨棚邊梁采用箱型鋼梁（箱400X200X6X8：）設計，主鋼梁與鋼柱采用一體式設計，（鋼梁與鋼柱之間采用等截面對接焊接連接方式連接），減少高強螺栓及連接板的使用。

2.2 四電集成系統構造

在鋼結構站臺雨棚縱向次梁（檁條）設計過程中，結合四電（電氣、電力、通信、信息）專業功能布局需要，采用四電與站臺雨棚結構一體化設計代替以往傳統站臺雨棚結構下掛電纜橋架設計。將站臺雨棚檁條下翼緣設置一道通長L 型鍍鋅角鋼（在有電纜路徑處設置），采用鍍鋅L100 mm×75 mm角鋼（Q235B 級）通過角焊縫與站臺雨棚次梁下翼緣進行焊接連接，為避免焊接產生變形，采用間斷焊接方式，焊縫長度50 mm，每間隔200 mm 設置一道，當電纜路徑中遇檁條橫向加勁肋時，將橫向加勁肋下部切除，同時采用80 mm×6 mm 鋼方管（Q355B 級）進行填補強度，避免局部節點強度損失，同時可以確保電纜順利通過。將其余角鋼與次梁下翼緣之間微小縫隙采用原子灰進行填補，表面噴涂50μm 厚度氟碳面漆。

四電（強、弱電管線槽道）布置示意圖，如圖2。

圖2 站臺雨棚剖面圖

四電（強、弱電管線槽道）節點構造示意圖，如圖3。

圖3 四電（強、弱電管線槽道）節點構造示意圖

2.3 四電集成系統使用

根據不同專業布局的需要，將各專業相關電纜布置于上述角鋼（隱藏式電纜橋架）內側，如圖4。

圖4 四電集成系統——隱藏式電纜槽（現場實景圖片）

2.4 四電集成系統特點

四電集成系統的設計，使得高鐵站臺雨棚整體十分整潔美觀，很大程度提高了電纜安裝效率及檢修便利性；同時亦提高四電系統安全可靠性，避免淋雨或吹落。

2.5 四電集成系統經濟性

從四電集成系統構造形式可以看出，采用一道角鋼代替以往傳統電纜橋架，從經濟角度分析，采用該項技術措施，造價僅占傳統電纜橋架60%，很大程度節約了工程造價。

3 結束語

總之，站臺雨棚四電集成系統的設計技術創新，實現鐵路站臺雨棚又一技術革新。“四電”一體化技術作為現代化生產模式集設計、施工、運營于一體，有助于提升高速鐵路系統運行安全，進而促使高速鐵路提供更加優質的服務。