利用綜合接地的工藝工法解決普速鐵路長大橋隧地段信號接地問題

宋志紅

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

在電力牽引區(qū)段,為了減少牽引電流及雷電對軌道電路設(shè)備的干擾,在采用ZPW-2000(UM)系列軌道電路的自動閉塞區(qū)段,信號專業(yè)沿鐵路線敷設(shè)了一條截面積為25 mm2或35 mm2的銅質(zhì)貫通地線,室外的箱、盒及信號機(jī)等所有金屬設(shè)備的安全地線、防雷地線及屏蔽地線都與貫通地線可靠連接。貫通地線的接地電阻要求不大于1Ω。

1 普速鐵路橋隧地段貫通地線接地存在的問題

橋隧地段貫通地線敷設(shè)在通信信號電纜槽中,由于貫通地線不與大地接觸,接地電阻一般不能達(dá)到要求。通常采用單設(shè)接地極的方法降低接地電阻。

橋梁地段：在橋梁兩端路基地段單設(shè)接地極,接地極一般采用角鋼、圓鋼或石墨地極。采用此方法,貫通地線及接地極與大地接觸不充分,接地電阻很難達(dá)到要求。特別是在長大橋梁地段,由于接地電阻大,牽引回流不暢損壞軌旁信號設(shè)備甚至燒毀信號電纜的事故時有發(fā)生。

隧道地段：中小隧道接地極的做法同橋梁地段。長大隧道在設(shè)備洞室增加接地極,通常采用接地鋼筋網(wǎng)連接角鋼的方法增大接地體,采用此方法需要增加大量接地鋼筋及接地角鋼,且根據(jù)多條線路實踐效果并不理想。

由于橋梁、隧道地段接地極設(shè)置需信號專業(yè)提出要求站前工程配合提前預(yù)留,沒有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計原則及施工工法,如果設(shè)置單體接地極過多則會增加工程造價,如果設(shè)置少則接地電阻達(dá)不到要求且在橋隧地段難有補(bǔ)救的措施。

2 采用客運(yùn)專線綜合接地的工藝工法解決普速鐵路長大橋隧信號接地設(shè)計原則

2009年鐵道部針對客運(yùn)專線頒布了《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301),文中對路基、橋梁、隧道等地段的接地施工工藝工法做了詳細(xì)的規(guī)定,經(jīng)過多條客運(yùn)專線運(yùn)用實踐,收到很好的效果。

新建鐵路山西中南部鐵路通道工程是最高行車速度為120 km/h的普速鐵路,洪洞(不含)至日照段正線長約920 km,橋隧總長約394 km,占總線路長度的42.8%。其中最長橋梁為跨東平湖滯洪特大橋,長約24 km；最長隧道為太行山隧道(左右線分線)長約18 km。在長大橋隧地段信號接地如采用慣常的做法,信號接地電阻很難達(dá)到規(guī)范要求。為了很好地解決信號設(shè)備的接地問題,借鑒《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301)中施工工藝工法,根據(jù)普速鐵路的標(biāo)準(zhǔn)及特點進(jìn)行一些特殊的設(shè)計。具體情況如下。

2.1 隧道地段

2.1.1 接地原則

(1)長度大于1 km的隧道要求設(shè)信號接地。信號接地的工藝、工法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參照“鐵路工程建設(shè)通用參考圖鐵路綜合接地系統(tǒng)圖，圖號[通號(2009)9301]”執(zhí)行。接地鋼筋原則上采用構(gòu)筑物非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋,不再增加接地鋼筋。

(2)電力、接觸網(wǎng)等強(qiáng)電的接地盡量不與信號接地鋼筋接觸,如不能避免則用鋼筋絕緣卡隔開。

(3)普速鐵路僅右側(cè)(面向大里程方向)設(shè)置通信信號電纜槽,左側(cè)則設(shè)置為電力電纜槽。隧道內(nèi)僅通信信號電纜槽內(nèi)設(shè)信號接地貫通地線,電力電纜槽不設(shè)貫通地線。

2.1.2 接地極設(shè)置

(1)隧道內(nèi)信號接地極設(shè)置要求同通號(2009)9301,各級隧道接地極設(shè)置如表1所示。

表1 隧道接地極設(shè)置

(2)在通信信號電纜槽及電力電纜槽的線路側(cè)外緣各設(shè)一根縱向接地鋼筋,貫通長度不小于100 m。用于隧道內(nèi)接地極、環(huán)向接地鋼筋連接、接地及接地端子間的等電位連接。

(3)隧道二次襯砌中的接地鋼筋設(shè)置

①二次襯砌中有結(jié)構(gòu)鋼筋的隧道

a.利用二次襯砌的內(nèi)層縱、環(huán)向結(jié)構(gòu)鋼筋作為信號接地鋼筋。

b.接觸網(wǎng)線垂直向上在拱頂?shù)耐队熬€兩側(cè)各1.5 m范圍內(nèi)不設(shè)接地鋼筋。

c.上述投影線兩側(cè)各1.5 m外的其他位置,以1 m為間隔,選擇縱向結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地鋼筋。

d.在每臺車位(作業(yè)段)中部選1根環(huán)向結(jié)構(gòu)鋼筋作為環(huán)向接地鋼筋,環(huán)、縱向接地鋼筋間可靠焊接；縱向接地鋼筋在作業(yè)段間可不連接。

e.每個作業(yè)段的環(huán)向接地鋼筋與通信信號電纜槽及電力電纜槽靠線路側(cè)外緣的縱向接地鋼筋連接。

②二次襯砌中無結(jié)構(gòu)鋼筋的隧道,不再單獨考慮接地鋼筋設(shè)置。

(4)接地端子設(shè)置(圖1)

圖1 隧道接地端子設(shè)置示意

①通信信號電纜槽從隧道進(jìn)口2 m處開始,在通信信號電纜槽底部,每間隔100 m設(shè)置1個接地端子。

②從隧道進(jìn)口2 m處開始,在通信信號電纜槽靠線路側(cè)壁上,每間隔50 m設(shè)置1個接地端子。

③在信號專用洞室兩側(cè)壁下部預(yù)留接地端子,供洞室內(nèi)信號設(shè)備及設(shè)施接地。

④電力電纜槽不設(shè)接地端子。

2.2 橋梁地段

2.2.1 接地原則

(1)長度超過1 km的橋梁要求做信號接地。信號接地的工藝、工法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參照“鐵路工程建設(shè)通用參考圖鐵路綜合接地系統(tǒng)圖,圖號[通號(2009)9301]”執(zhí)行。接地鋼筋原則上采用構(gòu)筑物非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋,不再增加接地鋼筋。

(2)橋梁上僅右側(cè)通信信號電纜槽內(nèi)設(shè)信號接地貫通地線,電力電纜槽不設(shè)貫通地線。

2.2.2 接地極設(shè)置

橋梁地段接地極利用樁基礎(chǔ)及橋墩內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地極。在每根樁中選1根通長接地鋼筋,樁中的接地鋼筋在承臺中環(huán)接,橋墩中設(shè)2根接地鋼筋,一端與承臺中的環(huán)接鋼筋相連另一端與墩帽處的接地端子相連。橋梁的擴(kuò)大基礎(chǔ)橋墩在基底底面設(shè)一層鋼筋網(wǎng)作為水平接地極,水平接地極為大約1 m×1 m的鋼筋網(wǎng)格,網(wǎng)格與橋墩處的接地鋼筋相連。

2.2.3 橋梁體接地設(shè)置及接地端子設(shè)置

普速鐵路橋梁一般采用有砟軌道T形橋梁,橋梁體接地鋼筋設(shè)置及接地端子設(shè)置見圖2。在橋梁預(yù)留的通信信號電纜槽及軌旁預(yù)留接地端子,電力電纜槽側(cè)僅在軌旁預(yù)留接地端子,供同側(cè)軌旁信號設(shè)備接地用,槽內(nèi)則不留接地端子。利用梁端的橫向結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地鋼筋并與梁底的接地端子連接,道砟厚度小于0.3 m的梁體上表面適當(dāng)位置處應(yīng)設(shè)縱向接地鋼筋。

圖2 T形梁接地端子設(shè)置示意

2.2.4 接觸網(wǎng)接地橋墩

根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)接地要求,約1 km以一個橋墩作為接觸網(wǎng)的接地橋墩。對于接觸網(wǎng)要求作為接地的橋墩,橋墩與T梁的不銹鋼連接線不應(yīng)連接,用于接觸網(wǎng)接地橋墩的墩臺號及墩臺里程由接觸網(wǎng)提供給橋梁專業(yè)。

2.2.5 信號接地橋墩

用于信號接地用橋墩接地要求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301),但與接觸網(wǎng)基礎(chǔ)連接鋼筋不應(yīng)連接。

3 結(jié)語

隨著客運(yùn)鐵路高速化、貨運(yùn)鐵路重載化的發(fā)展,電力牽引電流隨之增加,對信號設(shè)備的影響也越來越大。參照《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(2009)9301)綜合接地的工藝工法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使普速鐵路信號接地規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化,特別是在長大橋隧地段,可以使信號接地電阻達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,保證了信號設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

[1]TB10007—2006,鐵路信號設(shè)計規(guī)范[S].

[2]鐵道部令第29號,鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].

[3]鐵運(yùn)[2008]142號,鐵路信號維護(hù)規(guī)則[S].

[4]鐵集成[2006]220號,客運(yùn)專線綜合接地技術(shù)實施辦法(暫行)[S]．

[5]張華志.客運(yùn)專線接地、回流與系統(tǒng)間兼容性淺析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計.2007(11).

[6]馬智芳.電氣化牽引電流對信號軌道電路的干擾及防護(hù)措施[J].鐵路通信信號工程技術(shù),2004(3).

[7]鐵道部工程設(shè)計鑒定中心.鐵路綜合接地和信號設(shè)備防雷系統(tǒng)工程設(shè)計指南[M].北京:中國鐵道出版社,2009.