南昌昌北鐵路物流基地電氣化掛網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

馬 進(jìn)

MA Jin

（南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 建筑設(shè)計(jì)所，江西 南昌 330002）

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

南昌昌北鐵路物流基地電氣化掛網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

馬 進(jìn)

MA Jin

（南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 建筑設(shè)計(jì)所，江西 南昌 330002）

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

闡述南昌昌北鐵路物流基地供電方式和接觸網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)等電氣化掛網(wǎng)工程概況，針對(duì)物流基地走行線與京九鐵路樂(lè)化站接軌處、走行線下穿昌九城際低凈空高架處、咽喉區(qū)及到發(fā)場(chǎng)等關(guān)鍵位置的接觸網(wǎng)平面布置進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證物流基地電氣化設(shè)施安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，最大限度地降低對(duì)既有京九鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>

昌北鐵路物流基地；接觸網(wǎng)；電氣化；掛網(wǎng)方案

1　南昌昌北鐵路物流基地電氣化掛網(wǎng)工程概況

鐵路物流網(wǎng)絡(luò)是鐵路物流活動(dòng)的實(shí)現(xiàn)載體[1]。物流基地作為物流網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之一，對(duì)其鐵路線路進(jìn)行電氣化掛網(wǎng)將進(jìn)一步提升鐵路通道的運(yùn)輸能力和暢通能力，從而提高整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的承載能力。新建南昌昌北鐵路物流基地設(shè)到發(fā)場(chǎng)、集裝箱區(qū)和綜合區(qū) 3 個(gè)功能區(qū)。結(jié)合站場(chǎng)及貨場(chǎng)作業(yè)需要，電氣化掛網(wǎng)范圍為物流基地走行線、到發(fā)場(chǎng)內(nèi) 4 條到發(fā)線及 1 條機(jī)車整備線，集裝箱區(qū)內(nèi) 1 條貫通式貨物線掛網(wǎng)至龍門吊走行軌車擋前。

新建南昌昌北鐵路物流基地 (以下簡(jiǎn)稱“物流基地”)與京九鐵路 (北京西—九龍) 在樂(lè)化站九江端接軌。京九鐵路為雙線電氣化鐵路，既有牽引供電系統(tǒng)為直供加回流的供電方式，相鄰 2 個(gè)牽引變電所之間設(shè)置分區(qū)所，接觸網(wǎng)在末端采用上下行并聯(lián)供電。京九鐵路在樂(lè)化站設(shè)樂(lè)化直供牽引變電所，牽引變壓器類型為三相 V/v 接線，固定備用方式，主變安裝容量為 (31.5+31.5) MVA。

1.1供電方式

物流基地及走行線牽引網(wǎng)供電方式宜與接軌站所處京九鐵路標(biāo)準(zhǔn)一致，采用單相工頻 25 kV 交流制帶回流線的直接供電方式，其運(yùn)行方式采用單邊同相供電。新建接觸網(wǎng)懸掛類型采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有成功運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、施工及維護(hù)方便的全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛 (直鏈形)[2]。牽引網(wǎng)從既有樂(lè)化牽引變電所引出一回獨(dú)立供電線，在供電線架設(shè)方式上避免與既有接觸網(wǎng)支柱合架，通過(guò)合理選擇供電線路徑及供電線上網(wǎng)位置來(lái)減少供電線長(zhǎng)度并降低能耗。

采用帶回流線的直接供電方式既可以有效提高牽引網(wǎng)電壓，同時(shí)也起到減少接觸網(wǎng)電能損失的作用；接觸線和承力索均采用銅合金材質(zhì)，可以降低接觸懸掛的電阻。依據(jù) TB/T 1652—1996《牽引供電系統(tǒng)電壓損失的計(jì)算條件和方法》，本線牽引網(wǎng)正常末端電壓水平大于 20kV，滿足正常運(yùn)營(yíng)的要求。

1.2接觸網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)

（1）支柱型號(hào)及側(cè)面限界。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)鉆探結(jié)果，物流基地到發(fā)場(chǎng)內(nèi)擬電氣化的 4 股道之間線間距均為 5 m，如果采用單腕臂懸掛一般在線間立 H 型鋼柱，其懸掛荷載方向的寬度為 300 mm，則支柱側(cè)面限界為 (5－0.3) ÷ 2 = 2.35 m，此側(cè)面限界雖然滿足規(guī)范中“不通行超限貨物列車的站線支柱側(cè)面限界必須大于 2 150 mm”的規(guī)定[3]，但從改善接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的角度考慮，有條件的情況下不宜設(shè)置過(guò)小的側(cè)面限界；另外線間立 H 型鋼柱定位的方式造價(jià)較高。因此，到發(fā)場(chǎng)內(nèi) 4 股道擬立支柱宜采用軟橫跨方案，軟橫跨鋼柱選用熱浸鍍鋅格構(gòu)式鋼柱，可以增強(qiáng)支柱的抗腐蝕能力，鋼柱采用現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)。物流基地走行線、機(jī)車整備線及集裝箱區(qū)內(nèi)貫通式貨物線則可采用單腕臂懸掛定位方式，腕臂柱統(tǒng)一采用橫腹桿式鋼筋混凝土支柱和直埋基礎(chǔ)。接觸懸掛下錨及中心錨結(jié)拉線基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，可以提高下錨支柱的穩(wěn)定性。在高路堤地段必須在支柱外側(cè)培土及漿砌片石護(hù)坡加固，以增加支柱抗傾覆力矩。軟橫跨鋼柱側(cè)面限界設(shè)置為不小于 3.3 m，而接觸網(wǎng)砼柱側(cè)面限界一般設(shè)置為 3.1 m，這樣既有助于到發(fā)場(chǎng)的美觀，同時(shí)也滿足安全檢修的需要[4]。

（2）接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度及結(jié)構(gòu)高度。由于物流基地設(shè)調(diào)機(jī)，故接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度按 6 250 mm 設(shè)置，接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度為 1 400 mm。由于昌九城際鐵路(南昌—九江，以下簡(jiǎn)稱“昌九城際”) 高架橋距新建走行線軌面高度 6.8 m，因而走行線下穿該高架橋時(shí)采取降低接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度及結(jié)構(gòu)高度的方式處理[5]，其導(dǎo)線高度按不低于 5 700 mm 設(shè)置。

（3）腕臂裝配形式。采用平腕臂形式，可以提高接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低接觸網(wǎng)的故障率；接觸網(wǎng)吊弦采用整體式結(jié)構(gòu)，可以避免吊弦燒損，提高施工精度和改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量[6-7]。物流基地電氣化設(shè)施按重污區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，接觸網(wǎng)絕緣泄露距離不小于 1 400 mm，旋轉(zhuǎn)腕臂采用高強(qiáng)度瓷質(zhì)棒式絕緣子，絕緣子彎曲破壞荷載不小于 12 kN。

（4）接地。架空地線兩端、絕緣錨段關(guān)節(jié)處的隔離開(kāi)關(guān)、避雷器設(shè)置雙接地，接地電阻R≤10 Ω；零散的接觸網(wǎng)支柱、距離接觸網(wǎng)帶電部分 5 m 以內(nèi)的金屬構(gòu)件均單獨(dú)接地，接地電阻R≤30 Ω，新建上跨鐵路橋梁的橋欄桿及防護(hù)網(wǎng)柵兩端應(yīng)通過(guò)接地極接地。

2　南昌昌北鐵路物流基地電氣化掛網(wǎng)工程接觸網(wǎng)平面布置

接觸網(wǎng)平面布置設(shè)計(jì)是整個(gè)電氣化掛網(wǎng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，如圖1 所示。其中，走行線與京九鐵路樂(lè)化站接軌處、走行線下穿昌九城際低凈空高架處、物流基地咽喉區(qū)及到發(fā)場(chǎng)的平面布置是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2.1走行線與京九鐵路樂(lè)化站接軌處

物流基地走行線引起樂(lè)化站北京端既有支柱側(cè)面限界不足，需要對(duì)其進(jìn)行改造，合理設(shè)計(jì)電氣化支柱的安裝位置，以最小的改造量避免廢棄工程，減少施工天窗的使用數(shù)量，進(jìn)一步降低對(duì)京九鐵路的影響。為避免物流基地內(nèi)電氣化線路故障時(shí)影響鐵路運(yùn)輸，同時(shí)也便于物流基地內(nèi)檢修作業(yè)，需要對(duì)物流基地設(shè)置獨(dú)立電分段。

（1）在走行線與京九鐵路接軌處設(shè)置四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)，并在來(lái)電側(cè)設(shè)置電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的防雷保護(hù)[8-9]，該四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)中的轉(zhuǎn)換柱設(shè)計(jì)位置距最外道岔岔尖大于 50 m，以便于機(jī)車轉(zhuǎn)線。

（2）承力索、接觸線下錨補(bǔ)償方式采用滑輪組補(bǔ)償裝置，由于接觸線及承力索線材組合為JTMH95 + CTAH120，張力為 15 kN + 15 kN ，因而傳動(dòng)比采用 1 ∶ 3 + 1 ∶ 3。下錨處及導(dǎo)線非工作支抬高處采用硅橡膠合成絕緣子，以減小集中負(fù)荷。

2.2走行線下穿昌九城際低凈空高架處

下穿昌九城際低凈空高架處的線路是半徑為300 m 的曲線地段。而作為特殊困難地段，針對(duì)以下方面進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。

（1）絕緣防護(hù)。接觸網(wǎng)通過(guò)昌九城際低凈空跨線橋下方的承力索及回流線加裝絕緣護(hù)套，以加強(qiáng)輔助絕緣防止閃絡(luò)。跨線橋兩側(cè)腕臂采用復(fù)合絕緣子，避免高空墜物砸傷絕緣子。

圖1　接觸網(wǎng)平面布置示意圖

（2）接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度及結(jié)構(gòu)高度。根據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10009—2005) 第5.3.2 條規(guī)定，27.5 kV 帶電體距離跨線建筑物底部的靜態(tài)間隙應(yīng)不低于 500 mm，困難時(shí)不低于300 mm[3]。物流基地所處地區(qū)為高雷區(qū)，高雷區(qū)的空氣絕緣間隙值不能采用困難值，因而降低接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度和結(jié)構(gòu)高度時(shí)，承力索距昌九城際高架橋梁底的絕緣距離應(yīng)按不低于 500 mm 進(jìn)行設(shè)計(jì)。較小的接觸線坡度有利于弓網(wǎng)受流，在降低接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度時(shí)其坡度變化率不宜大于 2‰，困難時(shí)也不宜大于4‰，為此由區(qū)間的第 1 根支柱開(kāi)始下降懸掛安裝高度，每一跨降低 50 mm，使接觸網(wǎng)通過(guò)昌九城際高架橋時(shí)導(dǎo)線高度為 5 700 mm。

（3）小曲線半徑地段跨距和拉出值。此處最大跨距取 30 m，支柱拉出值取 300 mm，則計(jì)算各跨的跨中最大風(fēng)偏均小于 450 mm，即風(fēng)偏校驗(yàn)通過(guò)，滿足要求[10]。

2.3物流基地咽喉區(qū)

接觸網(wǎng)平面布置時(shí)一般都是由咽喉區(qū)的最外端道岔柱開(kāi)始依次向中心進(jìn)行布置，并且咽喉區(qū)的接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理與弓網(wǎng)受流質(zhì)量的好壞直接相關(guān)，因而南昌昌北物流基地咽喉區(qū)的接觸網(wǎng)平面布置關(guān)系到電氣化掛網(wǎng)設(shè)計(jì)的全局。由于咽喉區(qū)道岔密集且接觸網(wǎng)各錨段均集中在道岔附近的支柱下錨，因而應(yīng)重點(diǎn)解決道岔柱的定位設(shè)計(jì)及避免二次交叉，同時(shí)還應(yīng)做好鐵路平交道口及道路附近的接觸網(wǎng)設(shè)施防護(hù)。

（1）物流基地咽喉區(qū)鋼軌為 50 kg/m，采用轍叉號(hào)為 1/9 的道岔，道岔區(qū)接觸網(wǎng)采用交叉線岔方式設(shè)計(jì)。根據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10009—2005) 第 5.4.3 條規(guī)定，道岔處接觸線交叉布置時(shí)，應(yīng)使 2 接觸線的交點(diǎn)位于道岔區(qū)線間距為350～700 mm 處[3]。由于支柱位于道岔 2 線間距600 mm 處對(duì)應(yīng)于 2 接觸線的交叉點(diǎn)位于 2 線間距690 mm 處，設(shè)計(jì)時(shí)將 29#、32#、33# 道岔柱設(shè)置在距理論岔心 1.0 m 處，則支柱位置線間距為 380 mm，此時(shí)接觸線的交點(diǎn)在規(guī)范規(guī)定的 350～700 mm 范圍內(nèi)，可以確保受電弓可靠受流。物流基地咽喉區(qū)接觸網(wǎng)平面布置如圖2 所示。

（2）合理設(shè)置下錨位置和錨段走向，可以避免在道岔處由于下錨非工作支而出現(xiàn)二次交叉，圖2中 2 道、4 道分別在 31#、29# 支柱下錨即符合這一原則。

（3）在機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車通行的鐵路平交道口通道兩側(cè)設(shè)置限界門，高度為 4 500 mm，采用鋼管硬橫梁式，并安裝反光標(biāo)識(shí)牌。在道路附近的30#、34#、35#、39#、42# 等支柱設(shè)置混凝土防護(hù)墩。

2.4物流基地到發(fā)場(chǎng)

圖2　物流基地咽喉區(qū)接觸網(wǎng)平面布置圖

接觸網(wǎng)平面布置時(shí)相鄰兩跨距之比均小于1.5 ∶ 1，直線最大跨距小于 60 m。物流基地到發(fā)場(chǎng)的直線地段地形相對(duì)開(kāi)闊，此時(shí)應(yīng)盡量用足經(jīng)濟(jì)跨距，即在保證風(fēng)偏滿足要求的前提下設(shè)置跨距為60 m，以減少工程所需支柱數(shù)量，降低工程造價(jià)。在連續(xù)數(shù)跨 60 m 跨距之后設(shè)置幾跨 50 m、55 m 跨距作為緩和銜接，這樣后續(xù)接觸網(wǎng)改造時(shí)更便于靈活調(diào)整。設(shè)置四跨非絕緣錨段關(guān)節(jié)將超過(guò) 1 700 m的接觸網(wǎng)錨段拆分成一個(gè)半錨段形式，非絕緣錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換跨距設(shè)計(jì)可以參考《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10009—2005) 第 5.4.5 條針對(duì)絕緣錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換跨距的規(guī)定，同樣將此處轉(zhuǎn)換跨距按至少縮小 1 級(jí) (5 m) 處理。

到發(fā)場(chǎng)的線路是 4 股道并行，統(tǒng)一采用軟橫跨進(jìn)行懸掛定位。進(jìn)行軟橫跨的平面布置時(shí)不能侵入預(yù)留場(chǎng)地和股道，并重點(diǎn)考慮張力補(bǔ)償及拉出值設(shè)置。

（1）軟橫跨采用防竄不防斷中心錨結(jié)，為使中心錨結(jié)兩側(cè)與補(bǔ)償器處的張力差大致接近，設(shè)計(jì)時(shí)將中心錨結(jié)向小曲線半徑方向或曲線長(zhǎng)度較長(zhǎng)側(cè)進(jìn)行偏置，并在軟橫跨上、下部定位索的松邊側(cè)加設(shè)彈性補(bǔ)償器提高可靠性。

（2）對(duì)于同一組軟橫跨而言，各股道拉出值反映的拉出方向避免了向同側(cè)偏置，均是間隔向相反方向拉出，從而保證軟橫跨支柱受力狀態(tài)良好，設(shè)置合理的拉出值大小和拉出方向也有利于受電弓滑板磨耗均勻。由于設(shè)置拉出值時(shí)，是先從咽喉區(qū)開(kāi)始向到發(fā)場(chǎng)進(jìn)行布置，而且中間存在道岔區(qū)和曲線地段，因而容易出現(xiàn)直線股道上相鄰定位點(diǎn)向同方向拉出的情況。解決的方法是將直線地段接觸線拉出值用“0”進(jìn)行過(guò)渡，同時(shí)將“0”拉出值相鄰跨距布置成不等數(shù)值，可以使拉出值為“0”處的支柱定位器處于受拉狀態(tài)。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著南昌昌北鐵路物流基地業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，如何有效提升其物流通道的運(yùn)輸能力是當(dāng)前迫切需要解決的難題。采用電力牽引不僅在技術(shù)層面具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、行駛速度快的優(yōu)點(diǎn)，而且在經(jīng)濟(jì)上還具有能源消耗少、運(yùn)營(yíng)成本低的優(yōu)勢(shì)，因而結(jié)合工程的具體情況對(duì)物流基地進(jìn)行電氣化掛網(wǎng)十分必要。接觸網(wǎng)平面布置作為整個(gè)物流基地電氣化掛網(wǎng)設(shè)計(jì)的核心，對(duì)接觸網(wǎng)平面布置進(jìn)行合理、優(yōu)化的設(shè)計(jì)可以為物流基地電氣化設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障，也為其他類似物流基地電氣化掛網(wǎng)設(shè)計(jì)提供參考。

[1] 于兆宇，張 誠(chéng)，姜琳琳. 關(guān)于鐵路物流能力提升路徑的探討[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，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. 接觸網(wǎng)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部. 鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范：TB 10009—2005[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2005：58-61.

[4] 于萬(wàn)聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.

[5] 萬(wàn)國(guó)華. 低凈空橋梁隧道電化改造的綜合處理方案[J]. 電氣化鐵道，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] 中華人民共和國(guó)鐵道部. 電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件技術(shù)條件：TB/T 2073—2010[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2010：6-7.

[7] 方 巖，高仕斌. 高速接觸網(wǎng)整體吊弦預(yù)配[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，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] 劉 洋，吳 楠. 接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)線形分析與計(jì)算[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)，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] 李學(xué)武，陳樂(lè)瑞. 電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)研究[J]. 電氣化鐵道，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，劉志剛，汪宏睿，等. 接觸網(wǎng)三維模型的建立與風(fēng)偏的非線性求解[J]. 鐵道學(xué)報(bào)，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.

責(zé)任編輯：劉 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