鐵路大型站場施工改造過渡供電方案優(yōu)化

劉君清

（中國鐵路北京局集團有限公司調度所，北京 100860）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，部分地區(qū)鐵路站場設施已不能滿足其經(jīng)濟吸引區(qū)內的客貨運輸需求，需要對既有線路和站場進行升級改造，但在電氣化鐵路上進行線路改造、車站改擴建工程時，供電接觸網(wǎng)施工改造不僅是改造的重要組成部分，而且其過渡供電方案將直接影響到運輸能力和通過能力。

2019年，中國鐵路北京局集團有限公司施工建設任務多、工作量大，主要有新建京張高鐵工程、既有鐵路樞紐豐臺站改建工程、京雄工程、京廣鐵路自閉改造、邢臺站改、京通及京原線電氣化改造等。這些工程中既有鐵路樞紐改造占比較大，同時樞紐內車流密度大，垂直天窗僅預留20～30 min，停電時間因受供電臂長度過大、既有樞紐供電方式為分場分束細分單元供電等影響，停電時間不能滿足施工要求。

1 既有天窗與作業(yè)模式對施工天窗的影響

（1）垂直天窗時間短。天窗是指列車運行圖中不鋪畫列車運行線或調整、抽減列車運行線為施工和維修作業(yè)預留的時間，按用途分為施工天窗和維修天窗［1-2]。施工天窗不少于180 min，維修天窗雙線區(qū)段不少于120 min、單線區(qū)段不少于90 min。雙線V 型天窗區(qū)段一線作業(yè)時不得影響另一線行車設備的正常使用，當上下行渡線設備施工或維修時，需在垂直天窗中進行［3-4]。樞紐地區(qū)垂直天窗在列車運行圖中預留的時間很短，一般為20～30 min，難以滿足施工需求。

（2）樞紐地區(qū)停電倒閘作業(yè)時間長。鐵路樞紐由站場和多條線路交匯而成，其特點是銜接各個方向的線路多、接發(fā)列車徑路多。按照供電單元劃分的原則，由多個所、多條饋線進行供電，供電方式更為復雜［5-8]。在施工改造時，停電倒閘作業(yè)頻繁，倒閘時間長，導致施工天窗內純作業(yè)時間短。

豐臺西樞紐及其供電方式示意分別見圖1 和圖2。豐臺西樞紐包括既有豐臺西站、豐臺站等大型編組站、客運站，京廣、京滬、京九、豐雙、豐沙、京原等繁忙干線以及干線之間的銜接，接發(fā)列車和解編作業(yè)任務繁重。豐臺西樞紐各條線別和各場分別由豐臺變電所、豐西變電所、豐臺西開閉所、南信號開閉所饋線供電。以豐臺變電所213#、214#饋線停電為例，其范圍為：柳村線路所（含）—長陽村線路所（不含）間永豐、京廣上下行線，西道口線路所（含）—豐臺西Ⅴ場（不含）間京滬京廣下聯(lián)線，西道口線路所（含）—石景山南（不含）間豐沙下行線，西信號線路所（含）—豐臺西Ⅰ場（不含）間機車出入庫線，西信號線路所（含）—南信號站內絕緣錨段關節(jié)間京滬京廣聯(lián)線，西道口線路所（含）—石景山南（不含）間一零一線，西道口線路所（含）—豐臺西Ⅰ場（不含）間豐西京廣上聯(lián)線，豐臺（含）—石景山南（不含）間豐沙上行線，柳村線路所內柳廣聯(lián)線接觸網(wǎng)供電臂如果進行豐臺站內京廣線接觸網(wǎng)改造，將直接影響豐臺西站對豐沙線、京原線、京廣線接發(fā)列車作業(yè)，將大大影響豐臺西站解編能力。

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圖1 豐臺西樞紐示意圖

圖2 豐臺西樞紐供電方式示意圖

綜上所述，在大型站場施工改造中，需要接觸網(wǎng)停電配合的施工因供電臂長度過大或既有細分單元供電的影響不能滿足施工要求，如果不優(yōu)化供電方案，對運輸能力產(chǎn)生的影響不可估算，因此大型樞紐改造時對過渡供電方案進行優(yōu)化勢在必行。對豐臺站改增設7 處分相、邯鄲站改加裝2 處分段絕緣器及隔離開關這2項成功案例進行分析，探討優(yōu)化過渡供電方案的必要性和重要性。

2 豐臺站改過渡供電優(yōu)化方案

2.1 總體施工計劃

根據(jù)豐臺站改施工的總體安排，2018年3月初站改工程啟動，至2020年底豐臺站普速場開通，計劃工期分3 個階段：第1 階段（2018年3月1日—8月底），2018年8月底前完成京廣、永豐上下行線及京滬上下行線撥線至過渡線位，為跨西四環(huán)路的六線拱橋下部結構、行包庫與站房等地下結構施工提供施工場地；第2階段（2018年9月初—2019年4月底），2019年4月底前完成京滬上下行線撥線至過渡線位，為豐臺特大橋高架平臺及六線拱橋下部、行包庫等地下結構物施工提供場地；第3 階段（2019年5月1日—2020年底），預計2020年3月底前完成京滬上下行線和京廣、永豐上行線回撥至新建設計線位，京廣、永豐下行線利用新建到發(fā)線過渡運行，為第1、2 階段過渡線位占壓的地下行包庫、站房剩余工程施工提供場地。

2.2 存在的問題

豐臺站改工程進入第1階段施工時，涉及工務、供電、信號3 個專業(yè)，施工涉及封鎖施工Ⅰ級施工1 次、Ⅱ級施工5 次，Ⅲ級施工預計120 min 120 次。其中供電專業(yè)主要工程量有支柱組立120 根、架設承導線15 條公里，均需在天窗點內接觸網(wǎng)停電配合施工。但由于豐臺站內永豐線、京廣線、京滬線接觸網(wǎng)供電臂停電范圍大，樞紐內站場細分供電單元多，接觸網(wǎng)供電臂范圍內車流密度大，列車運行圖預留施工天窗時間短，不能滿足豐臺站改施工需求。

2.3 優(yōu)化方案

分段絕緣器設置在電氣化鐵路車站的上下行渡線、裝卸線、機車整備線及電力機車庫線等線路上方，將接觸網(wǎng)在電的方面分成獨立區(qū)段，便于在獨立區(qū)段中進行裝卸或停電作業(yè)［9]。接觸網(wǎng)電分相一般設置在同一牽引變電所不同的供電臂之間，或2 個不同的牽引變電所末端分區(qū)所處［10]，或樞紐不同相的站場之間。

改造既有電力牽引供電設備時，設計單位提出過渡設計方案，建設單位主持，設計、監(jiān)理、施工、運營各方參加審查通過。在建設單位組織的過渡方案審查時，為了給豐臺站改提供足夠的天窗時間，同時減少對運輸?shù)挠绊懀?jīng)過多次研究，在施工期間增加7處分相，減少接觸網(wǎng)分段的設置，縮小樞紐供電臂的范圍，調整給相鄰所進行供電，弱化樞紐在改造時的分場分束和細分供電單元功能，為施工改造創(chuàng)造出天窗時間。

通過縮小豐臺變電所213#、214#、218#、219#供電臂范圍，在既有列車運行圖中滿足120～180 min 垂直天窗時間，為豐臺站改施工創(chuàng)造條件。具體7 處分相見圖3。

京廣線供電改造：在豐臺站—西道口線路所間京廣上下行線及豐沙上行線增加電分相3處、機務段靠近西信號方向增加電分相1 處、滬廣聯(lián)絡線增加分相1 處，在豐西變電所新增2 路饋線，分別給豐臺站外電分相—南崗洼分相間12 km的京廣上下行接觸網(wǎng)供電。

京滬線供電改造：在豐臺站—豐臺南信號站間京滬上下行線增加電分相2處，短接豐臺南信號站—黃土坡站間電分相，由安定變電所跨區(qū)給豐臺站外電分相—南信號站4.7 km的京滬上下行接觸網(wǎng)供電。

京廣、京滬線供電改造同步開通：供電改造過渡期間豐臺變電所220#供電線拆除，南信號開閉所退出運行；跨區(qū)送電并開通增加7處電分相LKJ數(shù)據(jù)，即豐西變電所新增211#、212#供電臂，豐臺變電所213#、214#、218#、219#供電臂范圍減小，南信號開閉所251#、252#、253#供電臂取消，安定變電所213#、214#供電臂范圍增加。

豐西牽引變電所：新設211#、212#饋線，供電范圍為南崗洼電分相—西信號電分相，上網(wǎng)點距南崗洼電分相10.3 km，距西信號電分相1.7 km。

此次優(yōu)化供電方案改造于2018年7月27日2：10正式完成并啟用，將豐臺站從運輸和供電上打造成一個獨立的供電區(qū)段，封鎖停電時間能滿足120～180 min，為后續(xù)豐臺站改各項施工打下了堅實基礎。

圖3 豐臺站改過渡供電方案示意圖

3 邯鄲站改過渡供電優(yōu)化方案

3.1 總體施工計劃

邯鄲站改擴建工程分為3 個階段：第1 階段為2015年11月9日—2017年5月21日，封鎖6～16 道，進行新建3 站臺及部分站場改造施工。2017年5月21日新建3 站臺投入使用，3 站臺西側10 道開通；第2 階段為2017年5月21日—2018年4月21日，封鎖4 道，進行新建2 站臺、上跨旅客天橋、旅客地道施工。2018年4月21日開通6、8 道，新建2 站臺6 道側、3 站臺8 道側投入使用；第3 階段為2018年4月21日—2019年8月31日，原施工方案封鎖3、Ⅰ、Ⅱ、4 道，進行基本站臺至2站臺Ⅱ道側改造，對京廣線通過能力影響極大。重難點是旅客地道與旅客天橋的施工，經(jīng)多次論證后，新建旅客地道采取線路D 梁加固、明挖現(xiàn)澆的方式，新建及拆除旅客天橋采用350 t 以上汽車吊吊裝的方案。

3.2 存在的問題

第1、2階段改造均在京廣上行側，施工較易組織。第3 階段主要控制性工程及難點是新建旅客天橋吊裝、既有旅客天橋拆除施工，2座天橋均需跨越京廣上下行正線，而既有邯鄲站垂直天窗時間為20～30 min，不能滿足施工條件。

新建旅客天橋：新建站臺進站天橋為第2、第3 站臺進站旅客使用。第3 階段必須完成基本站臺及跨2 站臺天橋，跨度27.9 m、總重54 t。首先新建基本站臺旅客天橋部分，增加在3、Ⅰ道間及既有2 站臺上設置臨時支撐及鋼構防護棚。具備條件后封鎖Ⅰ、Ⅱ道，邯鄲站全站停電360 min，使用350 t汽車吊整體吊裝。

拆除既有旅客天橋：既有旅客天橋跨基本站臺至2 站臺，跨度18.2 m、總重86 t，待既有旅客天橋具備拆除條件后，對3道以東及Ⅱ道以西部分旅客天橋進行拆除。其中：封鎖3、Ⅰ、Ⅱ道48 h，點始，全站封鎖停電120 min，供電專業(yè)將既有旅客天橋兩端Ⅰ道、Ⅱ承導線打斷，在3道臨時過渡鋼柱落錨，調整站場兩端岔區(qū)接觸網(wǎng)；工務專業(yè)在天橋下方線路鋪墊廢舊木枕、橡膠輪胎防護后，利用液壓剪、破碎錘等機械將天橋拆除，盡快清理出線路，清運至基本站臺，鏟運車裝運出車站。供電專業(yè)在旅客天橋拆除后，全站封鎖停電120 min，架設臨時過渡錨段與既有Ⅰ道、Ⅱ道承導線對接，做臨時接頭，并調整站場兩端岔區(qū)接觸網(wǎng)，開通既有旅客天橋段接觸網(wǎng)。

3.3 優(yōu)化方案

經(jīng)過多方論證，利用既有京廣上行V 型天窗在邯鄲站Ⅱ道兩端承導線加裝分段絕緣器及隔離開關（見圖4），將Ⅱ道分隔成一個獨立的供電單元。安裝完成后，在京廣下行V 型天窗內打開邯鄲站Ⅱ道隔離開關，在天橋下方形成無電區(qū)，滿足吊裝時的停電條件。2018年6月12日用210 min 完成了新建旅客天橋吊裝、8月9日用119 min 完成既有旅客天橋吊除，施工期間京廣線上行列車利用邯鄲站側線通過，對京廣線運輸影響為零，最大程度地減少了對鐵路運輸及社會的影響。

圖4 供電改造后的邯鄲站示意圖

4 效果分析

4.1 豐臺站改

增設分相前：共需120次120 min進行接觸網(wǎng)改造，施工時間為0：40—2：40，期間需要停運豐臺西Ⅴ場圖定始發(fā)貨物列車8列、豐臺西Ⅰ場圖定終到貨物列車4列，共計停運圖定貨物列車1440列。

增設分相后：通過增設7處分相，對豐臺西Ⅴ場貨物列車始發(fā)、豐臺西Ⅰ場貨物列車終到的影響降為零。

4.2 邯鄲站改

優(yōu)化前：新建旅客天橋吊裝需要全站封鎖360 min，施工時間為20：30—次日2：30，停運圖定旅客列車約28 對、貨物列車約27 列；拆除既有旅客天橋需要全站封鎖240 min，施工時間為20：30—次日0：30，停運圖定旅客列車約18對、貨物列車約22列。

優(yōu)化后：利用下行V 型天窗、打開Ⅱ道隔離開關，新建旅客天橋吊裝下行封鎖210 min（上行無影響）、拆除既有旅客天橋下行封鎖119 min（上行無影響）。通過優(yōu)化過渡供電方案，在邯鄲站Ⅱ道增設隔離開關，對旅客列車、貨物列車的影響降為零。

5 結束語

在豐臺站改、邯鄲站改工程項目中，通過優(yōu)化過渡供電方案，不僅解決了施工天窗時間不足的問題，同時也避免了巨大經(jīng)濟損失。

（1）在大型站場施工改造工程中，應充分掌握設計和改造目的，結合既有設備狀況及建設項目的整體情況，充分利用既有資源，降低工程成本。采取增加分相或分段絕緣器及隔離開關的方式進行施工過渡方案，以滿足施工改造的天窗要求。

（2）制定施工方案過程中，要充分考慮施工對運輸?shù)挠绊?，對部分設備設施進行改造，滿足垂直天窗靈活設置的條件，將施工對運輸?shù)挠绊懡档阶畹?。通過優(yōu)化大型樞紐站改造的供電方案，在滿足改造施工天窗的同時還會大大減少工程影響造成的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)施工改造與正常運輸兼顧的雙贏效果。