桥隧相连地段接触网平面布置与安装图结合设计要点分析

2012-02-15梁利民

铁道标准设计 2012年3期

梁利民

(中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院,太原 030009)

1 概述

电气化铁路接触网是保证电力机车顺利运行的关键设备之一。我国中、西部地区很多是山区和丘陵地带,由于地理条件限制桥隧的比例相对较大,接触网在桥、隧相连地段的平面布置与安装图的结合设计尤其重要。如何对平面布置和安装图的结合设计进行合理的布置、优化,使得接触悬挂和附加导线都处于最合适、最稳定的状态,对此进行详细的阐述和分析。

2 设计要点分析

桥隧相连地段接触网平面布置和安装图设计要点包括导线高度和坡度的控制、接触网支柱(悬挂点)的平面布置、锚段关节和中心锚结的位置选择、设备安装位置的选择、附加导线安装方式的选择等5个方面。

2.1 导线高度和坡度的控制

对于满足“隧限-2”的隧道,隧道内导线高度一般为5 700 mm，结构高度一般不大于500 mm,而桥上导线高度一般为6 000 mm，结构高度为1 400 mm,与隧道内的相比要相差很多。接触线的坡度在设计规范里有明确的要求,即：“接触线工作支柱悬挂点的高度发生变化时,其坡度不宜大于2‰”,所以在设计时要根据支柱跨距和2‰的坡度要求计算导线高度。这种情况只适用于隧道连接的是特大桥梁或较长的路基。

如果是在桥、隧紧紧相连地段,并且桥梁的长度都不大于300 m的情况下,导线高度从5 700 mm提高到6 000 mm再降低到5 700 mm,整个变化是600 mm,在这种情况下,如果两相邻隧道口的距离大于300 m,在平面图设计中可以将导线高度渐渐提高到6 000 mm,再降低到5 700 mm；如果两隧道口距离小于300 m,可以适当抬高导线高度,但达不到6 000 mm,另外导线高度也可不做调整而与隧道内保持一致,结构高度根据跨距情况确定[1-3]。

2.2 接触网支柱(悬挂点)的平面布置

2.2.1 桥梁地段支柱位置的选择

从工程造价方面考虑,隧道前或后第1支柱应该立在路基上而不是桥上,但这样就可能出现相邻跨距比大于2.0∶1，而不满足《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005)要求的问题。设计可适当地调整跨距,将第1根支柱调整到桥台上进行安装,如果桥梁的孔跨是24 m,可以将出隧道的第1根支柱调整到桥的第1个桥墩上,这样就可以解决跨距比的问题了；如果隧道和桥梁相距太近,且路基段由于受桥台基础和隧道基础的影响而不能满足H93的支柱基坑开挖,可以考虑在桥台上立杆或者做浅埋的基础钢柱来解决[1，4，5]。

2.2.2 隧道悬挂点控制部位

对于满足“隧限-2”标准的直线地段隧道,其净空满足“轨面以上6.55 m”。隧道内空间较小导致隧道内接触导线高度和结构高度较小：一般为导线高度5 700 mm、结构高度500 mm。为了保证结构高度,一般单线隧道内的跨距为20、25、30 m。

由于列车通过时受电弓对接触线有向上的压力、并且有上下微小的振荡,基于这种情况隧道口(隧道最外侧)的悬挂点,一般距离隧道口1～2 m,这样不仅可以保证承力索与隧道顶部的安全距离,还可以保证隧道悬挂预埋点的强度要求[6，7]。

2.3 锚段关节和中心锚结的位置选择

在日常维修管理中,对锚段关节和中心锚结部位的维修量要远远大于普通地段,因此在桥、隧相连地段的锚段关节和中心锚结的布置尤为重要。在进行平面布置设计时,应优先考虑在路基地段布置锚段关节和中心锚结；如果路基无位置布置,则尽量将锚段关节和中心锚结设在桥梁地段,但尽可能避免将半个锚段关节设在隧道内、半个设在桥梁上,桥上的锚段关节补偿的方式最好采用棘轮补偿,可以缩小事故范围，缩短抢修时间。

由于受桥栏杆和桥步行板的影响,桥支柱的限界都较大，一般在3.3～4 m,这样可能导致非支下锚转角过大,可以采用非支继续向前拉1跨的方式来解决这个问题。

2.4 设备安装位置的选择

2.4.1 避雷器的安装

为了满足设计规范的要求,对于桥隧相连地段且单个隧道长度小于2 000 m的情况,在设计中可以在桥、隧群相距2 000 m的位置设置避雷器；如果连续很长的桥隧群(如10 km)，就按照每隔2 000 m安装避雷器。避雷器应装在桥支柱或路基支柱上,在选择避雷器的安装位置时还要考虑附近的地质条件,尽量安装在土壤电阻率相对较低的地方。

2.4.2 电分相的设置

桥隧相连地段电分相应尽量设在桥上,因为桥梁地段的位置空间大,更适宜设备安装,维修起来更方便。如果地理位置影响或系统影响必须设置在隧道内,应与隧道专业协调,在安装电分相的位置新建隧道应预留足够大的空间,以便分相装置的安装。

2.5 附加导线安装方式的选择

桥支柱一般都位于桥步行板的外侧,侧面限界较大,而隧道的侧壁侧面限界一般为2.44 m(直线段),回流线在这个位置的转角太大。如果桥支柱肩架上用针式绝缘子来悬挂,可能造成针式绝缘子的绑扎线被拉断的情况,回流线从绝缘子内脱离开；如果用悬式绝缘子来安装,会造成悬式绝缘子受力后偏角太大,悬式绝缘子裙边与肩架接触并憋劲,时间长了可导致绝缘子破碎[8]。

针对这个问题,设计中可以采用以下2个方案来解决：(1)隧道外的回流线在隧道壁下锚,隧道内的回流线也在隧道口附近下锚,通过跳线来连接2条回流线。这种情况适合新建的电气化铁路,在隧道施工时就将下锚螺栓埋设好。(2)出隧道的第1根桥支柱采用回流线在支柱内侧悬挂(在两腕臂底座之间内侧),再逐渐地将肩架安装在支柱外侧。

隧道内的架空地线一般贯穿整个隧道,采用螺栓将地线可靠地固定在隧道壁上,并对悬挂点的底座进行连接,隧道的架空地线在出了隧道后单独做接地极进行接地；桥钢柱的架空地线一般安装在桥支柱顶部,在桥两端的路基上落锚后进行单独做接地极安装。设计中桥梁和隧道都很短的情况下也应该单独进行各自接地极的制作和安装。