南昌昌北铁路物流基地电气化挂网方案设计

马 进

MA Jin

（南昌铁路勘测设计院有限责任公司 建筑设计所，江西 南昌 330002）

(Building Design Institute, Nanchang Railway Survey and Design Institute Co., Ltd., Nanchang 330002, Jiangxi, China)

南昌昌北铁路物流基地电气化挂网方案设计

马 进

MA Jin

（南昌铁路勘测设计院有限责任公司 建筑设计所，江西 南昌 330002）

(Building Design Institute, Nanchang Railway Survey and Design Institute Co., Ltd., Nanchang 330002, Jiangxi, China)

阐述南昌昌北铁路物流基地供电方式和接触网主要技术参数等电气化挂网工程概况，针对物流基地走行线与京九铁路乐化站接轨处、走行线下穿昌九城际低净空高架处、咽喉区及到发场等关键位置的接触网平面布置进行进行优化设计，在保证物流基地电气化设施安全可靠运行的同时，最大限度地降低对既有京九铁路运输的影响。

昌北铁路物流基地；接触网；电气化；挂网方案

1　南昌昌北铁路物流基地电气化挂网工程概况

铁路物流网络是铁路物流活动的实现载体[1]。物流基地作为物流网络的节点之一，对其铁路线路进行电气化挂网将进一步提升铁路通道的运输能力和畅通能力，从而提高整个物流网络的承载能力。新建南昌昌北铁路物流基地设到发场、集装箱区和综合区 3 个功能区。结合站场及货场作业需要，电气化挂网范围为物流基地走行线、到发场内 4 条到发线及 1 条机车整备线，集装箱区内 1 条贯通式货物线挂网至龙门吊走行轨车挡前。

新建南昌昌北铁路物流基地 (以下简称“物流基地”)与京九铁路 (北京西—九龙) 在乐化站九江端接轨。京九铁路为双线电气化铁路，既有牵引供电系统为直供加回流的供电方式，相邻 2 个牵引变电所之间设置分区所，接触网在末端采用上下行并联供电。京九铁路在乐化站设乐化直供牵引变电所，牵引变压器类型为三相 V/v 接线，固定备用方式，主变安装容量为 (31.5+31.5) MVA。

1.1供电方式

物流基地及走行线牵引网供电方式宜与接轨站所处京九铁路标准一致，采用单相工频 25 kV 交流制带回流线的直接供电方式，其运行方式采用单边同相供电。新建接触网悬挂类型采用结构简单、有成功运营经验、施工及维护方便的全补偿简单链型悬挂 (直链形)[2]。牵引网从既有乐化牵引变电所引出一回独立供电线，在供电线架设方式上避免与既有接触网支柱合架，通过合理选择供电线路径及供电线上网位置来减少供电线长度并降低能耗。

采用带回流线的直接供电方式既可以有效提高牵引网电压，同时也起到减少接触网电能损失的作用；接触线和承力索均采用铜合金材质，可以降低接触悬挂的电阻。依据 TB/T 1652—1996《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》，本线牵引网正常末端电压水平大于 20kV，满足正常运营的要求。

1.2接触网主要技术参数

（1）支柱型号及侧面限界。根据现场勘测钻探结果，物流基地到发场内拟电气化的 4 股道之间线间距均为 5 m，如果采用单腕臂悬挂一般在线间立 H 型钢柱，其悬挂荷载方向的宽度为 300 mm，则支柱侧面限界为 (5－0.3) ÷ 2 = 2.35 m，此侧面限界虽然满足规范中“不通行超限货物列车的站线支柱侧面限界必须大于 2 150 mm”的规定[3]，但从改善接触网运行状态的角度考虑，有条件的情况下不宜设置过小的侧面限界；另外线间立 H 型钢柱定位的方式造价较高。因此，到发场内 4 股道拟立支柱宜采用软横跨方案，软横跨钢柱选用热浸镀锌格构式钢柱，可以增强支柱的抗腐蚀能力，钢柱采用现浇混凝土基础。物流基地走行线、机车整备线及集装箱区内贯通式货物线则可采用单腕臂悬挂定位方式，腕臂柱统一采用横腹杆式钢筋混凝土支柱和直埋基础。接触悬挂下锚及中心锚结拉线基础采用钢筋混凝土基础，可以提高下锚支柱的稳定性。在高路堤地段必须在支柱外侧培土及浆砌片石护坡加固，以增加支柱抗倾覆力矩。软横跨钢柱侧面限界设置为不小于 3.3 m，而接触网砼柱侧面限界一般设置为 3.1 m，这样既有助于到发场的美观，同时也满足安全检修的需要[4]。

（2）接触网导线高度及结构高度。由于物流基地设调机，故接触网导线高度按 6 250 mm 设置，接触网的结构高度为 1 400 mm。由于昌九城际铁路(南昌—九江，以下简称“昌九城际”) 高架桥距新建走行线轨面高度 6.8 m，因而走行线下穿该高架桥时采取降低接触网导线高度及结构高度的方式处理[5]，其导线高度按不低于 5 700 mm 设置。

（3）腕臂装配形式。采用平腕臂形式，可以提高接触网的稳定性，降低接触网的故障率；接触网吊弦采用整体式结构，可以避免吊弦烧损，提高施工精度和改善弓网受流质量[6-7]。物流基地电气化设施按重污区标准进行设计，接触网绝缘泄露距离不小于 1 400 mm，旋转腕臂采用高强度瓷质棒式绝缘子，绝缘子弯曲破坏荷载不小于 12 kN。

（4）接地。架空地线两端、绝缘锚段关节处的隔离开关、避雷器设置双接地，接地电阻R≤10 Ω；零散的接触网支柱、距离接触网带电部分 5 m 以内的金属构件均单独接地，接地电阻R≤30 Ω，新建上跨铁路桥梁的桥栏杆及防护网栅两端应通过接地极接地。

2　南昌昌北铁路物流基地电气化挂网工程接触网平面布置

接触网平面布置设计是整个电气化挂网设计的核心内容，如图1 所示。其中，走行线与京九铁路乐化站接轨处、走行线下穿昌九城际低净空高架处、物流基地咽喉区及到发场的平面布置是设计的关键。

2.1走行线与京九铁路乐化站接轨处

物流基地走行线引起乐化站北京端既有支柱侧面限界不足，需要对其进行改造，合理设计电气化支柱的安装位置，以最小的改造量避免废弃工程，减少施工天窗的使用数量，进一步降低对京九铁路的影响。为避免物流基地内电气化线路故障时影响铁路运输，同时也便于物流基地内检修作业，需要对物流基地设置独立电分段。

（1）在走行线与京九铁路接轨处设置四跨绝缘锚段关节，并在来电侧设置电动隔离开关及相应的防雷保护[8-9]，该四跨绝缘锚段关节中的转换柱设计位置距最外道岔岔尖大于 50 m，以便于机车转线。

（2）承力索、接触线下锚补偿方式采用滑轮组补偿装置，由于接触线及承力索线材组合为JTMH95 + CTAH120，张力为 15 kN + 15 kN ，因而传动比采用 1 ∶ 3 + 1 ∶ 3。下锚处及导线非工作支抬高处采用硅橡胶合成绝缘子，以减小集中负荷。

2.2走行线下穿昌九城际低净空高架处

下穿昌九城际低净空高架处的线路是半径为300 m 的曲线地段。而作为特殊困难地段，针对以下方面进行重点设计。

（1）绝缘防护。接触网通过昌九城际低净空跨线桥下方的承力索及回流线加装绝缘护套，以加强辅助绝缘防止闪络。跨线桥两侧腕臂采用复合绝缘子，避免高空坠物砸伤绝缘子。

图1　接触网平面布置示意图

（2）接触网导线高度及结构高度。根据《铁路电力牵引供电设计规范》(TB 10009—2005) 第5.3.2 条规定，27.5 kV 带电体距离跨线建筑物底部的静态间隙应不低于 500 mm，困难时不低于300 mm[3]。物流基地所处地区为高雷区，高雷区的空气绝缘间隙值不能采用困难值，因而降低接触网导线高度和结构高度时，承力索距昌九城际高架桥梁底的绝缘距离应按不低于 500 mm 进行设计。较小的接触线坡度有利于弓网受流，在降低接触网导线高度时其坡度变化率不宜大于 2‰，困难时也不宜大于4‰，为此由区间的第 1 根支柱开始下降悬挂安装高度，每一跨降低 50 mm，使接触网通过昌九城际高架桥时导线高度为 5 700 mm。

（3）小曲线半径地段跨距和拉出值。此处最大跨距取 30 m，支柱拉出值取 300 mm，则计算各跨的跨中最大风偏均小于 450 mm，即风偏校验通过，满足要求[10]。

2.3物流基地咽喉区

接触网平面布置时一般都是由咽喉区的最外端道岔柱开始依次向中心进行布置，并且咽喉区的接触网设计是否合理与弓网受流质量的好坏直接相关，因而南昌昌北物流基地咽喉区的接触网平面布置关系到电气化挂网设计的全局。由于咽喉区道岔密集且接触网各锚段均集中在道岔附近的支柱下锚，因而应重点解决道岔柱的定位设计及避免二次交叉，同时还应做好铁路平交道口及道路附近的接触网设施防护。

（1）物流基地咽喉区钢轨为 50 kg/m，采用辙叉号为 1/9 的道岔，道岔区接触网采用交叉线岔方式设计。根据《铁路电力牵引供电设计规范》(TB 10009—2005) 第 5.4.3 条规定，道岔处接触线交叉布置时，应使 2 接触线的交点位于道岔区线间距为350～700 mm 处[3]。由于支柱位于道岔 2 线间距600 mm 处对应于 2 接触线的交叉点位于 2 线间距690 mm 处，设计时将 29#、32#、33# 道岔柱设置在距理论岔心 1.0 m 处，则支柱位置线间距为 380 mm，此时接触线的交点在规范规定的 350～700 mm 范围内，可以确保受电弓可靠受流。物流基地咽喉区接触网平面布置如图2 所示。

（2）合理设置下锚位置和锚段走向，可以避免在道岔处由于下锚非工作支而出现二次交叉，图2中 2 道、4 道分别在 31#、29# 支柱下锚即符合这一原则。

（3）在机动车和非机动车通行的铁路平交道口通道两侧设置限界门，高度为 4 500 mm，采用钢管硬横梁式，并安装反光标识牌。在道路附近的30#、34#、35#、39#、42# 等支柱设置混凝土防护墩。

2.4物流基地到发场

图2　物流基地咽喉区接触网平面布置图

接触网平面布置时相邻两跨距之比均小于1.5 ∶ 1，直线最大跨距小于 60 m。物流基地到发场的直线地段地形相对开阔，此时应尽量用足经济跨距，即在保证风偏满足要求的前提下设置跨距为60 m，以减少工程所需支柱数量，降低工程造价。在连续数跨 60 m 跨距之后设置几跨 50 m、55 m 跨距作为缓和衔接，这样后续接触网改造时更便于灵活调整。设置四跨非绝缘锚段关节将超过 1 700 m的接触网锚段拆分成一个半锚段形式，非绝缘锚段关节转换跨距设计可以参考《铁路电力牵引供电设计规范》(TB 10009—2005) 第 5.4.5 条针对绝缘锚段关节转换跨距的规定，同样将此处转换跨距按至少缩小 1 级 (5 m) 处理。

到发场的线路是 4 股道并行，统一采用软横跨进行悬挂定位。进行软横跨的平面布置时不能侵入预留场地和股道，并重点考虑张力补偿及拉出值设置。

（1）软横跨采用防窜不防断中心锚结，为使中心锚结两侧与补偿器处的张力差大致接近，设计时将中心锚结向小曲线半径方向或曲线长度较长侧进行偏置，并在软横跨上、下部定位索的松边侧加设弹性补偿器提高可靠性。

（2）对于同一组软横跨而言，各股道拉出值反映的拉出方向避免了向同侧偏置，均是间隔向相反方向拉出，从而保证软横跨支柱受力状态良好，设置合理的拉出值大小和拉出方向也有利于受电弓滑板磨耗均匀。由于设置拉出值时，是先从咽喉区开始向到发场进行布置，而且中间存在道岔区和曲线地段，因而容易出现直线股道上相邻定位点向同方向拉出的情况。解决的方法是将直线地段接触线拉出值用“0”进行过渡，同时将“0”拉出值相邻跨距布置成不等数值，可以使拉出值为“0”处的支柱定位器处于受拉状态。

3　结束语

随着南昌昌北铁路物流基地业务规模不断扩大，如何有效提升其物流通道的运输能力是当前迫切需要解决的难题。采用电力牵引不仅在技术层面具有运输能力强、行驶速度快的优点，而且在经济上还具有能源消耗少、运营成本低的优势，因而结合工程的具体情况对物流基地进行电气化挂网十分必要。接触网平面布置作为整个物流基地电气化挂网设计的核心，对接触网平面布置进行合理、优化的设计可以为物流基地电气化设施安全稳定运行提供可靠保障，也为其他类似物流基地电气化挂网设计提供参考。

[1] 于兆宇，张 诚，姜琳琳. 关于铁路物流能力提升路径的探讨[J]. 铁道运输与经济，2015，37(8)：17-21. YU Zhao-yu，ZHANG Cheng，JIANG Lin-lin. Discussion on Approaches of Increasing Railway Logistic Capacity[J]. Railway Transport and Economy，2015，37(8)：17-21.

[2] 董昭德. 接触网[M]. 北京：中国铁道出版社，2010.

[3] 中华人民共和国铁道部. 铁路电力牵引供电设计规范：TB 10009—2005[S]. 北京：中国铁道出版社，2005：58-61.

[4] 于万聚. 高速电气化铁路接触网[M]. 成都：西南交通大学出版社，2009.

[5] 万国华. 低净空桥梁隧道电化改造的综合处理方案[J]. 电气化铁道，2013，24(2)：44-46. WAN Guo-hua. Comprehensive Handling Scheme of Electrification Renovation on Low Clearance Bridges and Tunnels[J]. Electric Railway，2013，24(2)：44-46.

[6] 中华人民共和国铁道部. 电气化铁路接触网零部件技术条件：TB/T 2073—2010[S]. 北京：中国铁道出版社，2010：6-7.

[7] 方 岩，高仕斌. 高速接触网整体吊弦预配[J]. 西南交通大学学报，2010，45(5)：763-766. FANG Yan，GAO Shi-bin. Integral Dropper Assembly for Overhead Contact Line of High-speed Railway[J]. Journal of Southwest Jiaotong University，2010，45(5)：763-766.

[8] 刘 洋，吴 楠. 接触网锚段关节线形分析与计算[J]. 铁道工程学报，2012，29(5)：49-53. LIU Yang，WU Nan. Linear Analysis and Calculation of Anchor Segment Joint of Catenary[J]. Journal of Railway Engineering Society，2012，29 (5)：49-53.

[9] 李学武，陈乐瑞. 电气化铁路接触网防雷技术研究[J]. 电气化铁道，2015，26(1)：8-10. LI Xue-wu，CHEN Le-rui. Study on Lightning Protection of Overhead Contact System of Electrified Railway[J]. Electric Railway，2015，26 (1)：8-10.

[10] 宋 洋，刘志刚，汪宏睿，等. 接触网三维模型的建立与风偏的非线性求解[J]. 铁道学报，2015，37(4)：30-38. SONG Yang，LIU Zhi-gang，WANG Hong-rui，et al. Establishment of 3D Model for Catenary and Nonlinear Solution for Its Wind Deflection[J]. Journal of the China Railway Society，2015，37(4)：30-38.

责任编辑：刘 新

Design of OCS Engineering of Changbei Railway Logistic Center in Nanchang

Based on expounding general status of OCS engineering of Changbei logistic center in Nanchang, including power supply modes and main technical parameters of OCS, plane layout of OCS in key positions like the junction point between running line of logistic center and Lehua Station of Beijing-Jiulong railway, low-clearance overhead point of the running line under passing Nanchang-Jiujiang inter-city railway, throat area and receiving-departure yard was optimized, so as to minimize the influence on Beijing-Jiulong railway transportation while ensuring safe and reliable operation of electrification facilities in the logistic center.

Changbei Railway Logistic Center; OCS; Electrification; OCS Engineering

1003-1421(2016)06-0011-05

U227.8

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.06.03

2016-02-01

2016-03-06