铁路区间路基电缆槽设置方法分析

张宗堂

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043)

铁路区间路基电缆槽设置方法分析

张宗堂

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043)

结合我国现行铁路标准、运营和在建电气化铁路的现状，对200 km/h及以下客货共线电气化铁路区间路基常用接触网支柱进行分析归纳，提出电气化铁路区间直线地段标准路基面宽度建议值；对区间路基电缆槽设置的4种方案，进行系统优缺点对比分析；给出路肩设置电缆槽时路基面宽度及加宽值的计算公式，指出了最佳设置方案，并计算出最佳组合设置方案的路基面宽度值，给出I级重型200 km/h及160 km/h铁路路基面设计图式，以期为相关规范标准的修编提供参考。

铁路路基；电缆槽；设置方法

1 概述

现行铁路标准未对电缆槽的设置方式做出明确的统一规定，运营和近几年正在修建的200 km/h及以下客货共线电气化铁路，电缆槽的设置方式各不相同、同时路基面的宽度也不尽相同。2010年铁道部经济规划研究院发布了《铁路路基电缆槽》通用参考图(通路(2010)8401)，通用参考图适用于200 km/h(含线下预留)及以上客货共线和客运专线区间路基范围的电缆槽、电缆井、过轨等设计[1]。

200 km/h及以下客货共线铁路区间路基段电缆槽的设置方式、路基面宽度的计算确定很有必要进行系统的研究，使设计更加统一、规范，为相应规范标准的修编提供依据。

2 电气化铁路路基面宽度的确定

对采用大型养路机械的电气化铁路，接触网支柱大都采用横腹杆式支柱或环形等径支柱，横腹杆式支柱在路肩处宽度0.63 m[2]、环形等径支柱直径0.35 m、 0.4 m[3]最为常见。

《铁路路基设计规范》(TB10001—2005)条文说明4.2.3做出如下说明“对采用大型养路机械的电气化铁路，其路基面宽度需满足以下要求：电气化线路接触网立柱内侧距线路中心线不少于3.1 m[4]，接触网立柱直径0.5 m，接触网立柱外侧距路肩边缘的距离不小于0.25 m。根据以上要求计算确定的路基面最小宽度为：单线铁路不小于7.7 m；双线铁路200 km/h不小于12.1 m，160 km/h不小于11.9 m(其他不小于11.7 m)”[5-6]。

以上要求对环形等径支柱没有问题，但对于普遍使用的横腹杆式支柱就显不足，接触网采用横腹杆式支柱时，路肩处宽度按0.7 m计算确定的路基面最小宽度为：单线铁路不小于8.1 m；双线铁路200 km/h不小于12.5 m、160 km/h不小于12.3 m(其他不小于12.1 m)，表1为根据以上要求计算确定的大型养路机械的电气化铁路直线地段标准路基面宽度。

表1 大型养路机械的电气化铁路直线地段标准路基面宽度

电气化铁路电缆槽设置在堑顶或路堤坡脚外，较为经济，但受地形起伏影响，远离线路，施工、养护不便，降低了系统的安全性；电缆槽设置在路肩，施工维护方便、系统的安全性高，但引起路基加宽多、投资增加大，故电缆槽设置位置需系统全面研究。

结合运营和在建电气化铁路电缆槽设置情况，以及对接触网、电力、通信、信号专业充分调研的基础上，研究了以下电缆槽设置方案。

3 铁路区间路基电缆槽设置方案

3.1方案一：电缆槽设置于路肩与接触网支柱纵向同线、接触网基础预留孔洞

电缆槽设置方式见图1。

图1 方案1区间双线直线地段电缆槽设置示意(单位：m)

优点：路基面不需加宽、投资省；

不足体现在以下几个方面。

(1)接触网专业

①接触网采用横腹杆式预应力混凝土支柱配直埋基础。若电缆槽与接触网支柱设在同一直线上，为使电缆贯通敷设，须在支柱上预留孔洞，经与支柱设计方沟通，由于影响支柱容量且路肩面及以下部分为支柱关键受力点，不允许在支柱路肩面以下部位预留孔洞。同时，接触网支柱更换时，由于电缆槽干扰，无法新立支柱，须局部帮宽路肩，在电缆槽外侧挖坑、立柱。

②接触网采用横腹杆式预应力混凝土支柱配法兰盘基础。若电缆槽与接触网支柱设在同一直线上，为使电缆贯通敷设，须在基础上预留孔洞。可在基础路肩面以下部分预留φ300 mm圆形孔1处，孔的底部与电缆槽底面平齐。须采用带法兰盘横腹杆式预应力混凝土支柱，该型号支柱未纳入铁标，与现行《电气化铁路接触网预应力混凝土支柱第1部分横腹杆式支柱》(TB/T 2286.1—2008)和铁路工程建设通用参考图电气化铁路《横腹杆式预应力混凝土接触网腕臂支柱》(通化(2006)1202—I)不符[7]。

③接触网采用环形等径预应力混凝土支柱配直埋基础。接触网支柱外径一般为350 mm或400 mm，无预留孔洞条件。

④接触网采用环形等径预应力混凝土支柱配法兰盘基础。接触网支柱外径一般为350 mm或400 mm，法兰盘基础中地脚螺栓采用环形等距布置，无预留孔洞条件。

(2)通信专业

光缆直径尺寸为：如考虑在接触网基础或支柱上预留孔洞用于穿放光缆，则孔洞的最小直径为100 mm；光缆标准制造长度的标称值为2 000 m或3 000 m，即每盘光缆长度为2 000 m或3 000 m。目前通信光缆施工多为人工布放，采用直线肩扛方式，不能将光缆在地面拖拽，如穿过接触网支柱预留的孔洞，每盘光缆需穿洞40次或60次，施工难度大。在穿几个洞之后，主要依靠外力拉扯光缆，这对光缆的衰减特性影响很大[8]。

(3)信号专业

①按照目前的信号施工要求，区间信号电缆采用整盘配置，电缆长度根据信号设备位置确定，一般情况下信号电缆长度为700～1 400 m。接触网支柱基础约50 m一处，如采用在接触网基础上预留孔洞的方式敷设电缆，每约50 m信号电缆需从预留孔穿过，给信号电缆施工、维护带来较大困难，且穿电缆过程中须拖拽电缆，有可能损伤电缆外皮。已发生过由于电缆外皮损坏电缆放电引起的火灾事故。

②自动闭塞区段信号电缆较多，如采用双侧敷设电缆的方式(即线路两侧均预留信号电缆槽)，信号电缆数量一般在6～9根，如采用单侧敷设电缆的方式(即仅在双线铁路的一侧敷设电缆槽)，信号电缆数量一般在12～15根，单根电缆直径约为40～50 mm。如采用在接触网支柱基础下预留孔洞的方式，需要预留8根φ100 mm的防护管(可采用排管)。

(4)电力专业

铁路区间电缆主要为10 kV贯通线电缆[9]，需于接触网柱基础处预留孔洞时，孔洞应大于200 mm×200 mm；10 kV三芯电缆每盘长度一般控制在800～1 000 m，若在接触网柱基础处预留孔洞敷设电缆，每根电缆需穿网柱基础约16～20次；10 kV单芯电缆每盘长度一般控制在3 000 m，每根电缆需穿网柱基础约60次。因此，电缆经接触网柱基础预留孔洞敷设将造成电缆敷设、检修、维护等工作的困难。

3.2方案二：电缆槽设置于路肩与接触网纵向同线、接触网支柱处绕行

本方案中无接触网支柱地段电缆槽设置方式见图1，有接触网支柱时电缆槽设置方式见图2。

优点：避免了接触网穿孔，较经济。

不足：通信光缆允许的最小静态弯曲半径15D，允许的最小的动态弯曲半径30D[10]，D为光缆外径，普通光缆外径为20～50 mm。最小的静态绕行半径0.5～0.75 m，最小的动态绕行半径1.0～1.5 m。

三芯贯通线电缆直径一般为58～68.9 mm，电缆弯曲半径不应小于电缆直径的15倍，最小的绕行半径0.9～1.1 m。

(1) 电缆槽向线路内侧绕行，会侵入限界，养护维修困难；绕行段位于道床道砟下，大机养护会对电缆槽造成破坏，对电缆、光缆正常使用形成安全隐患[11]。

(2)电缆槽向线路外侧绕行，每处接触网支柱绕行段路基面需加宽，形成一处突出，不利于机械化施工、且路基压实质量难保证，坡面不平整、不美观，且给坡面防护增加了难度。

3.3 方案三：电缆槽设置于路肩接触网支柱外侧

为了避免电缆槽与接触网支柱的干扰，便于各种光缆电缆的施工维护，电缆槽设置于路肩，纵向同线位于接触网支柱外侧，见图2。

图2 区间双线直线地段电缆槽设置示意(单位：m)

区间双线直线地段设置电缆槽后路基面宽度

W′=[3.1+B+0.5×(C-B)+

路基面加宽值按公式(2)计算。曲线地段加宽值和曲线加宽不重复计列，按二者中的大值加宽路基面。

式中W′——双侧设置电缆槽后路基面宽度，m；

W1——路基面加宽值，m；

W——路基面宽度标准值(表1中的值)，m；

B——接触网支柱宽度，m；

C——接触网支柱基础宽度，m；

E——电缆槽结构宽度，m；

D——线间距，m。

单线区间直线地段设置电缆槽(和接触网同侧、路基面双侧等宽)后路基面宽度

时速200 km及以下电气化铁路接触网支柱普遍采用横腹杆式支柱和环形等径支柱、直埋式，横腹杆式支柱在路肩处宽度0.63 m，环形等径支柱直径0.35 m、0.4 m最为常见，基础(坑)宽度按1 m考虑，表2是电缆槽位于路肩接触网支柱外侧时的路基面理论计算宽度。

表2 电缆槽位于路肩接触网支柱外侧时路基面宽度理论计算值 m

注：1.单线路基面宽度为左右半宽等宽值；2.括号内数值为通信、信号、电力电缆槽均位于路肩，电缆槽宽0.72 m时路基面宽度值。

从表2可以看出，环形等径支柱比横腹杆式支柱路基面加宽均小0.1～0.15 m；采用横腹杆式支柱时，通信信号合槽设置(电缆槽宽0.47 m、不设电力电缆槽)200 km/h以下铁路路基面均加宽0.35 m，通信信号合槽、电力分槽设置(电缆槽宽0.72 m)200 km/h以下铁路路基面均加宽0.6 m；200 km/h铁路单双线均加宽0.65 m。

优点：避免了电缆槽与接触网支柱的干扰、便于施工和维护。

不足：路基面加宽较多，投资增加大。

3.4 方案四：组合设置

组合设置方案是电缆槽设置在路肩及附近，满足施工、维护方便，与桥隧电缆槽连接便捷[12]，同时又避免全线路基加宽、能很好地兼顾经济性而提出的。具体设置方法如下：

单线不加宽路基面，在接触网支柱对侧路肩设置电缆槽；

双线路堑不加宽路基面、在双侧侧沟平台设置电缆槽，路堤加宽路基面(160 km/h及以下线路双侧各加宽0.1 m；200 km/h双侧各加宽0.15 m)、改陡双侧护肩坡度(由1∶1.5改为1∶0.50)，双侧设置电缆槽。

按以上原则接触网支柱采用横腹杆式支柱设置电缆槽，计算的路基面宽度见表3，200 km/h路基面见图3～图5，160 km/h路基面详图见图6～图8。

表3 设置电缆槽的电气化铁路直线地段路基面宽度

图3 200 km/h双线路堤标准横断面示意(单位： m)

图4 200 km/h双线土质路堑标准横断面示意(单位：m)(适用软质岩石、强风化的硬质岩石及土质)

图5 200 km/h单线路堤标准横断面示意(单位：m)

图6 160 km/h双线路堤标准横断面示意(单位：m)

图7 160 km/h双线土质路堑标准横断面示意(单位：m)(适用软质岩石、强风化的硬质岩石及土质)

图8 160 km/h单线路堤标准横断面示意(单位：m)

优点：充分利用了单线单侧设置接触网的特点，将电缆槽设置于接触网对侧路肩，路基面不加宽；双线路堑路基面不加宽，电缆槽设置于双侧侧沟平台；只加宽双线路堤，且加宽值较小，经济合理。

不足：要求单线铁路接触网尽可能一侧设置，以方便电缆槽的设置，双线路堤、路堑过渡处，电缆槽需上跨或下穿排水沟。

4 结语

(1)方案一电缆槽位于路肩与接触网支柱纵向同线、在接触网支柱基础预留孔洞，虽然不加宽路基面、节省投资，但接触网、电力、通信、信号专业均存在技术缺陷和施工维护困难；

方案二电缆槽位于路肩与接触网支柱纵向同线、在接触网支柱基础处绕行，有安全隐患、可操作性差；

方案三电缆槽位于接触网支柱外侧路肩，虽整体美观、方便施工和维护，但路基面加宽值大、投资增加多；

方案四电缆槽组合设置，只是加宽双线路堤，且加宽较小，虽有不足，但在现有技术条件下均能很好解决，可操作性强，技术条件好，经济合理，推荐采用电缆槽组合设置方案。

(2)研究制定区间路基地段电缆槽设置相应标准是十分必要的，也是铁路路基标准化建设的组成部分。

(3)区间路基地段电缆槽的设置与接触网、电力、通信、信号等多专业相关，设计、施工阶段均需很好的协调配合统筹兼顾。

[1] 铁道部经济规划研究院.铁路工程建设通用参考图(通路(2010)8401)，铁路路基电缆槽[S].北京：铁道部经济规划研究院，2010.

[2] 铁道部经济规划研究院.铁路工程建设通用参考图(通化(2007)1202—Ⅰ)，电气化铁路横腹杆式预应力混凝土接触网腕臂支柱[S].北京：铁道部经济规划研究院，2010.

[3] 铁道部经济规划研究院.铁路工程建设通用参考图(通化(2007)1201 Ⅰ—Ⅱ)，电气化铁路环形等径预应力混凝土接触网支柱[S].北京：铁道部经济规划研究院，2010.

[4] 中华人民共和国铁道部.铁道部令第29号 铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社，2006．

[5] 中华人民共和国铁道部.TB10001—2005，铁路路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005．

[6] 中华人民共和国铁道部.铁建设函[2005]285号 新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定[S].北京：中国铁道出版社，2005．

[7] 中华人民共和国铁道部.TB10009—2005 铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005．

[8] 中华人民共和国铁道部.TB10007—2006 铁路信号设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006．

[9] 中华人民共和国铁道部.TB10008—2007 铁路电力设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2007．

[10] 中华人民共和国铁道部.TB10006—2005 铁路运输通信设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005．

[11] 沙海柱，李鲁.铁路大型站场既有线接触网改造施工的特点与对策[J].铁道标准设计，2011(12)：93-96．

[12] 铁道第四勘察设计院.铁路工程建设通用参考图(肆信(01)1008)，电缆管道人(手)孔图[S].武汉：铁道第四勘察设计院，2001.

Analysis of cable ditch setting method of running subgrade of railway

Zhang Zongtang

(China Railway First Survey & Design Institute Group LTD; Xi’an 710043， China)

With reference to China’s current railway standards， the current situation of operational and under-construction electrified railway， the recommended value of standard width of subgrade surface on tangent electrified railway line is proposed with analysis and induction of the common catenary mast for the electrified line section where passenger train and freight train travel on the same line at the speed less than 200km/h.The system advantages and disadvantages of the four settings of cable channel in subgrade are contrasted and analyzed， the formula to calculate the width of subgrade and the value of widening is provided with the optimized setting method， where cable channel is located on the shoulder， and the width of the subgrade surface of the best combination setting is calculated. Meanwhile， the design drawing of the subgrade surface of Class I heavy haul railway is presented to serve as a reference for revision of relevant standards．

Subgrade of railway; Cable channel; Setting method

2014-01-04；

：2014-01-09

张宗堂(1968—)，男，教授级高级工程师，1990年毕业于西南交通大学铁道工程专业，工程硕士，E-mail:zhang_zt@126.com。

1004-2954(2014)10-0039-05

U213.1

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.010