大胜关大桥杂散电流防护及监测方案研究

周月芳（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

大胜关大桥杂散电流防护及监测方案研究

周月芳
（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

南京地铁宁和城际搭载大胜关长江大桥过江，与高铁京沪铁路客运专线、沪汉蓉专线合建并共桥面运行。地铁与国铁的线间距约为8m，地铁和国铁同桥水平近距离敷设在国内尚属首次，无经验可参考。大胜关大桥区段地铁与国铁长距离并行，研究如何对杂散电流进行防护，减少杂散电流腐蚀，维护桥体结构安全，具有极其重要的意义和需求。本文结合大胜关桥实际情况对本区段进行分析，提出可行可靠的杂散电流防护方案及监测方案。

大胜关大桥；杂散电流防护；监测

南京大胜关长江大桥位于南京长江三桥上游1550m处，同时搭载南京地铁宁和城际、京沪高铁、沪汉蓉通道过江。京沪高铁及沪汉蓉通道已开通运营，宁和城际预计于2015年开通运营。桥上地铁与国铁合建段长度为3674m，合建部分分为三段：北引桥、主桥、南引桥。引桥区段为混泥土预制箱梁，道床为承轨台式整体道床，主桥区段为整体钢桁梁。京沪高铁、沪汉蓉通道位于三片主桁之间，宁和城际上下行分别位于外侧悬臂上。京沪高铁及沪汉蓉通道采用AT供电方式，宁和城际采用DC1500kV架空接触网、钢轨回流供电方式。

一、现状分析

地铁与国铁同桥面敷设在国内尚属首例，无相关经验可参考。大桥主桥为整体钢梁，不利于杂散电流的防护。并且在进行宁和城际设计前，大桥桥体已经施工完毕，可采取的杂散电流防护措施有限。然而本区段杂散电流防护不仅关系到地铁部分桥梁结构，也关系到合建的国铁部分的桥梁结构和安全。除安全因素外，一旦在本区段内发生故障，不利于救援及恢复运行，所以本区段杂散电流防护是整个防护工程中的重点难点。

二、杂散电流防护措施

（一）杂散电流防护措施分析

杂散电流泄露途径复杂，基本防护原则是“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”。常规杂散电流防护措施适用于单一地铁线路，并不完全适用于大胜关大桥区段，但可以从基本原则出发，参考常规措施，制定适合本区段的防护措施。比如“以防为主”，核心思想是从根源上减少杂散电流的产生，常规措施为减小变电所间距、采用双边供电、加强走行轨对地绝缘等。本区段在采用常规措施的基础上，考虑采取进一步加强绝缘的措施，如在主桥段采用绝缘电阻大的合成轨枕，可以进一步减少杂散电流的产生。

图1

（二）杂散电流防护措施

1 以防为主

“防”的目的是从源头上控制和减小杂散电流泄漏量。首先，常规杂散电流堵流措施必不可少，在此基础上，主桥区段轨枕采用合成轨枕。该轨枕材料为合成树脂，绝缘电阻在108Ω数量级，绝缘性能非常好，基本阻止了牵引回流通过钢轨向下扩散成杂散电流。其次，在牵引变电所布点方案和牵引网制式确定的情况下，可在大桥两侧引桥与主桥衔接区段设置轨道绝缘结并装设单向导通装置，限制路基区段钢轨电流通过桥梁区段钢轨回流，这样可以减少桥梁区段杂散电流总量，降低杂散电流泄漏水平。其原理如图1所示。

2 单向导通装置设置示意图

在桥头、桥尾变电所间架设一路贯通的回流电缆，与钢轨并联，使得部分牵引回流能通过回流电缆回变电所，减少杂散电流的泄露。如图2所示。

3 以排为辅

“排”是指保持畅通的杂散电流排流通路，即设置合理的杂散电流收集网，以便随时能为杂散电流提供一条回牵引变电所的畅通的低电阻通路。大胜关大桥主桥采用整体钢梁，无法设置杂散电流收集网。两端引桥为混凝土箱梁，已施工完毕，无杂散电流收集网。在此情况下，采取如下排流措施：

（1）将引桥区段整体道床内的结构钢筋焊接，组成南北引桥两个杂散电流收集网，每段整体道床的两端引出连接端子，用于电气连接及测量。

（2）主桥钢结构的两端通过电缆直接接入邻近牵引变电所，以提供整个主桥钢梁杂散电流回变电所的电气通路。

（3）在桥头和桥尾的变电所内设置杂散电流排流柜，排流柜的一端通过电缆与变电所负极柜相连接，另一端与收集网的排流端子相连接。

经计算，南北引桥段道床杂散电流收集网截面选取为3000mm2，可满足远期运营高峰小时本供电分区整体道床钢筋的平均腐蚀电位校验结果值低于0.5V，符合《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》（CJJ49-92）的规定。

图2并联回流电缆设置示意图

三、杂散电流监测方案

杂散电流防护系统建立之后，可以把杂散电流限制在一定的范围之内。主桥段，于主桥混凝土桥墩处设置监测点，焊接测试端子和埋设参比电极。引桥段，利用靠近主桥预埋的道床测试端子设置监测点，在测试端子顺线路方向1m处埋设参比电极。测量数据通过传感器及测量电缆传输至变电所内杂散电流监测装置。

结语

本次研究，针对南京地铁宁和城际搭载大胜关长江大桥过江，与京沪高铁、沪汉蓉通道合建并共桥面运行的线路现状及施工现状，充分利用可利用的土建条件，考虑采用合成轨枕、增设回流电缆、增设钢轨绝缘节及单向导通装置等特殊防护手段的可行性，对该区段杂散电流进行加强防护。在防护的基础上，研究最优参考电极设置点，解决杂散电流监控问题。

本次研究填补了国内相关领域的空白，可对后续有类似情况的线路提供参考意义。

[1]于松伟，杨兴山，韩连祥，张巍.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].西南：西南交通大学出版社，2008.

[2] CJJ49-92，地铁杂散电流腐蚀防护技术规程[S].

[3] GB50157-2013，地铁设计规范[S].

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