地鐵與公路合建橋接觸網(wǎng)特殊設(shè)計(jì)方案

王 正

0 引言

隨著國內(nèi)城市建設(shè)步伐的加快，城鄉(xiāng)間以及城市間交通出行需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的城市步入到地鐵建設(shè)中來。由于受到城市線網(wǎng)規(guī)劃、地域環(huán)境等因素的制約，地鐵與公路在高架橋上分層合建已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到地鐵建設(shè)模式中。

由于地鐵供電具有電壓等級(jí)低、電流大的特點(diǎn)，在考慮高架橋接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合整個(gè)供電系統(tǒng)特點(diǎn)及建筑結(jié)構(gòu)整體要求進(jìn)行綜合考慮。下面對(duì)于地鐵與公路合建的高架橋區(qū)段接觸網(wǎng)懸掛方式及特殊設(shè)計(jì)方案進(jìn)行淺析。

1 合建區(qū)段接觸網(wǎng)懸掛方式

一般情況下，需考慮特殊設(shè)計(jì)的地鐵與公路合建的高架橋區(qū)段均為地鐵運(yùn)營(yíng)使用層位于公路層下方，在該種形式下，一般地鐵運(yùn)營(yíng)使用層凈空較低，接觸網(wǎng)系統(tǒng)在考慮懸掛安裝方案時(shí)，首先應(yīng)盡量結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)型式，利用橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)置接觸網(wǎng)懸掛及相關(guān)安裝，減少設(shè)置接觸網(wǎng)獨(dú)立支柱以便于降低橋梁施工難度并達(dá)到優(yōu)化高架橋區(qū)段整體視覺效果的目的。

根據(jù)地鐵最高時(shí)速多低于 120 km的運(yùn)行要求，接觸網(wǎng)懸掛方式可選擇架空懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)或者第三軌系統(tǒng)。

1.1 第三軌系統(tǒng)

第三軌系統(tǒng)可采用上部授流方式或下部授流方式，安裝在列車行進(jìn)方向一側(cè)的橋梁面或者道床結(jié)構(gòu)上，并通過導(dǎo)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(xì)論述。

1.2 架空懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)

1.2.1 架空柔性懸掛接觸網(wǎng)方案

目前國內(nèi)地鐵架空柔性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)普遍采用的是全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛及彈性補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛的接觸網(wǎng)懸掛安裝方式。

（1）全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛接觸網(wǎng)。結(jié)合安裝凈空情況，可采用旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)情況下，采用旋轉(zhuǎn)腕臂結(jié)構(gòu)鏈形懸掛安裝方式，跨距受到最小吊弦不小于300 mm的結(jié)構(gòu)限制，一般跨距不超過35 m，普遍采用的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)。凈空較低情況下，同樣可以考慮采用在公路橋梁底面進(jìn)行安裝的彈性補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)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(jié)構(gòu)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(wǎng)方案

架空剛性懸掛具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝凈空需求低、維護(hù)工作量少的優(yōu)點(diǎn)，地鐵與公路合建的高架橋區(qū)段可考慮在公路橋梁底面進(jìn)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(jìn)行安裝固定，懸掛組成為單根匯流排+單根接觸線。

2 合建區(qū)段接觸網(wǎng)預(yù)留（埋）方式

進(jìn)行懸掛安裝的公路橋梁可分為現(xiàn)澆梁及預(yù)應(yīng)力梁2種。采用現(xiàn)澆梁形式的公路橋梁，可考慮在橋梁結(jié)構(gòu)立柱及橫（蓋）梁的側(cè)面與底面進(jìn)行后植錨栓安裝接觸網(wǎng)各類懸掛及下錨設(shè)備，僅需結(jié)合懸掛安裝形式預(yù)留安裝位置、空間及提供相關(guān)荷載要求即可。

采用預(yù)應(yīng)力梁的公路橋梁，需在橋梁施工的同時(shí)進(jìn)行接觸網(wǎng)預(yù)埋件施工。該工作包含：接觸懸掛及下錨安裝預(yù)埋底板、附加導(dǎo)線懸掛及下錨安裝預(yù)埋底板、接觸網(wǎng)上網(wǎng)開關(guān)及分段隔離開關(guān)安裝底板以及接地預(yù)埋鋼板等。因接觸網(wǎng)安裝精度需求較高，故接觸懸掛安裝點(diǎn)可結(jié)合平面布置方案采用預(yù)留槽道形式或預(yù)埋鋼板形式，以提高后期橫向及縱向調(diào)整范圍，降低施工誤差給接觸網(wǎng)安裝調(diào)整帶來的不利影響。

3 接觸網(wǎng)系統(tǒng)特殊設(shè)計(jì)方案

3.1 接觸線懸掛高度

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

3.2 簡(jiǎn)單鏈形懸掛特殊腕臂支持結(jié)構(gòu)

采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛方案，勢(shì)必要盡量增高結(jié)構(gòu)高度以便取得較好的弓網(wǎng)授流效果，由于橫（蓋）梁在橋梁結(jié)構(gòu)立柱處均設(shè)有約400 mm高的倒角，故需特殊考慮水平腕臂應(yīng)設(shè)計(jì)成與結(jié)構(gòu)倒角一致的弧形結(jié)構(gòu)，這樣，既滿足了接觸網(wǎng)腕臂底座安裝在平直的橋梁結(jié)構(gòu)立柱上的要求，又可滿足盡量增大接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度的要求。

3.3 絕緣特殊設(shè)計(jì)方案

無論是采用架空柔性懸掛接觸網(wǎng)還是架空剛性懸掛接觸網(wǎng)方案，均需對(duì)絕緣問題進(jìn)行特殊處理，以防止軌道交通雜散電流泄漏，對(duì)橋梁鋼筋造成腐蝕。為此，合建區(qū)段接觸網(wǎng)系統(tǒng)需采用雙重絕緣方式，即在支持結(jié)構(gòu)主絕緣子串后增加設(shè)置一片輔助絕緣子，主輔絕緣子之間的金屬導(dǎo)體部分與架空地線進(jìn)行連接，以進(jìn)行絕緣子閃絡(luò)保護(hù)。同時(shí)，為防止地鐵獨(dú)立段雜散電流通過架空地線向合建區(qū)段結(jié)構(gòu)鋼筋泄漏，該區(qū)段架空地線通過絕緣子與合建區(qū)段土建結(jié)構(gòu)隔絕，接觸網(wǎng)不帶電金屬底座部分可單獨(dú)設(shè)置接地保護(hù)。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(jìn)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(qū)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(shè)計(jì)方案示意圖

3.4 補(bǔ)償下錨

由于沒有單獨(dú)設(shè)立接觸網(wǎng)獨(dú)立錨柱，補(bǔ)償下錨可結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)立柱進(jìn)行安裝設(shè)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(bǔ)償下錨安裝，并設(shè)置檢修平臺(tái)及通道，便于搶修及檢修。安裝示意圖如圖2所示。

3.5 上網(wǎng)隔離開關(guān)設(shè)置

由于在區(qū)間設(shè)置上網(wǎng)隔離開關(guān)，為滿足限界要求橋梁欄板需進(jìn)行加寬處理，對(duì)視覺效果影響較大，需在變電所處或站臺(tái)端部設(shè)置2處5 m×3 m×5 m（長(zhǎng)×寬×高）的接觸網(wǎng)隔離開關(guān)室作為3臺(tái)上網(wǎng)隔離開關(guān)安裝房間，區(qū)間渡線處單臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)利用橋梁結(jié)構(gòu)立柱安裝并預(yù)留檢修平臺(tái)及通道。

圖2 雙串墜鉈結(jié)構(gòu)立柱上補(bǔ)償下錨安裝示意圖

4 合建區(qū)段需要注意的問題

（1）應(yīng)結(jié)合合建區(qū)段地鐵工程的工程位置，相銜接地鐵獨(dú)立段接觸網(wǎng)系統(tǒng)所采用的懸掛類型與該段工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采用方案銜接的難易程度。

（2）采用架空剛性懸掛接觸網(wǎng)，需結(jié)合風(fēng)荷載對(duì)剛性接觸網(wǎng)的影響進(jìn)行重點(diǎn)考慮，以避免因風(fēng)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(nèi)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(chǎn)品及其應(yīng)用，為此，需結(jié)合受力及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件需求對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)及試掛。

5 結(jié)束語

地鐵與公路合建的高架橋區(qū)段采用架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及實(shí)施時(shí)，首先應(yīng)分析土建結(jié)構(gòu)情況，根據(jù)土建設(shè)計(jì)方案，結(jié)合相關(guān)專業(yè)（含供變電所、限界、聲屏障等）要求進(jìn)行綜合考慮，既要保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠，又要利于相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)方案的合理優(yōu)化，同時(shí)亦要考慮軌道交通整體視覺效果的美觀性。因此，對(duì)于不同的土建結(jié)構(gòu)型式，應(yīng)具體綜合分析比較，確定適合于該工程的接觸網(wǎng)系統(tǒng)懸掛及相匹配的接觸網(wǎng)特殊設(shè)計(jì)方案。

[1]GB50157-2003.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版杜，2003.

[2]CJJ 49-92.地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京，1993.

[3]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.