基于城市景觀化要求的新型有軌電車接觸網(wǎng)設(shè)計

□文/賈旭鵬

現(xiàn)代有軌電車接觸網(wǎng)形式脫胎于鐵路、地鐵，組成部分基本一致。在發(fā)展過程中根據(jù)運行速度，有軌電車接觸網(wǎng)較之地鐵和鐵路進行了相應的簡化，目前國內(nèi)外現(xiàn)代有軌電車接觸網(wǎng)主要采用簡單彈性懸掛形式，外觀具有以下特征：

1）單接觸線；

2）平腕臂和斜拉線。

在該類型接觸網(wǎng)的景觀化和輕量化探索方面，蘇州有軌電車1號線率先采用了國外進口有軌電車專用零件，做出了有益嘗試，帶動了相關(guān)專用零件的國產(chǎn)化進程。但縱觀國內(nèi)外有軌電車接觸網(wǎng)的主流形式，即使采用了有別于地鐵和鐵路的裝配零件，其外形仍然具有比較明顯的傳統(tǒng)工業(yè)特征。

隨著國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)水平的提高，不僅是地鐵、有軌電車，乃至市域鐵路都對景觀化提出了較高要求[1]；作為開放式場景中的軌道交通形式，影響現(xiàn)代有軌電車作用發(fā)揮的四大重難點之一即線路景觀與規(guī)劃發(fā)展[2]。為適應國內(nèi)有軌電車的高標準建設(shè)要求，有必要從總體設(shè)計思路入手，結(jié)合新工藝、新產(chǎn)品，對有軌電車接觸網(wǎng)的形式進行更深入的景觀化研究。陳玲[3]從懸掛類型選擇、支柱配合及與城市景觀結(jié)合等幾個方面闡述了考慮景觀化要求的接觸網(wǎng)細節(jié)設(shè)計；路振鐸等[4]進一步論證了通過合理規(guī)劃隔離開關(guān)設(shè)置、電纜敷設(shè)方式和應用新型下錨裝置等途徑實現(xiàn)接觸網(wǎng)景觀化的可行性；夏景輝等[5]提出了接觸網(wǎng)與燈光照明結(jié)合的景觀化思路。李娜等[6]從道路使用者的角度出發(fā)，研究了有軌電車建設(shè)中的景觀化問題，通過問卷調(diào)查和模擬評價分析了有軌電車的景觀要素，通過景觀對比提出應減小接觸網(wǎng)對道路景觀的影響。本文結(jié)合近年來的接觸網(wǎng)零件研發(fā)新進展和有軌電車車輛的新特點，提出有針對性的景觀化設(shè)計思路和原則，介紹相應的景觀化設(shè)計措施，為今后的類似項目提供借鑒。

1 工程概況

成都市有軌電車蓉2 號線工程呈Y 型布局，起于成都西站站，終于郫縣西站和仁和站，線路全長約39.0 km，共設(shè)站47座；設(shè)郫溫定修段1座，西站停車場1座，紅光停車場1座。全線設(shè)29座牽引變電所，其中正線設(shè)26座，郫溫定修段、西站停車場、紅光停車場各1 座。牽引網(wǎng)系統(tǒng)的供電制式為DC750 V 饋電，架空接觸網(wǎng)供電+部分路口車載儲能設(shè)備供電，全線接觸網(wǎng)采用簡單彈性懸掛，見表1。最高行車速度70 km/h。

表1 接觸網(wǎng)懸掛組成

2 景觀化設(shè)計思路

以往的工程項目,有通過墜坨內(nèi)置、支柱優(yōu)化進行景觀化設(shè)計的嘗試并且取得了良好的效果，本文擬在這些嘗試的基礎(chǔ)上以工程實際情況為背景，從新型有軌電車接觸網(wǎng)系統(tǒng)的平面布置、支撐懸掛、支柱及外掛設(shè)備等方面的景觀化設(shè)計進行闡述。

本工程接觸網(wǎng)景觀化設(shè)計主要圍繞以下原則開展：局部路口采用無觸網(wǎng)設(shè)計；路口范圍內(nèi)不立接觸網(wǎng)支柱，對路面交通零影響；降低接觸網(wǎng)支柱結(jié)構(gòu)高度，采用新型裝配形式；減少線纜外露，優(yōu)化設(shè)備安裝方式。

3 景觀化設(shè)計措施

3.1 部分路口無觸網(wǎng)的平面布置

供電制式主要有接觸網(wǎng)供電和車輛儲能式供電兩種類型。前者具有較高的技術(shù)成熟度和優(yōu)良的經(jīng)濟性；后者具有景觀性良好的特點，但造價較高，運營期間維護難度和成本較高。

對兩種供電制式進行合理搭配，實現(xiàn)接觸網(wǎng)+儲能式的供電制式，以接觸網(wǎng)供電為主，部分路口采用車載儲能裝置供電，可以有效的取長補短，同時契合本工程線路較長，沿線路口寬度較大的特點。此類型供電制式已在法國尼斯有軌電車、沈陽渾南有軌電車得到成功應用，成都、都江堰等地的有軌電車項目中正在實施。

該類型的供電制式使得接觸網(wǎng)平面布置較為靈活，可在對景觀化要求較高的路口或區(qū)段實現(xiàn)無觸網(wǎng)化，在線路轉(zhuǎn)彎、聯(lián)絡(luò)線處通過儲能式供電來避免較為復雜的接觸網(wǎng)架設(shè)，實現(xiàn)景觀化和經(jīng)濟性的兼顧。

本工程在進行設(shè)計時，對無觸網(wǎng)路口的選擇通?？紤]以下幾個因素。

1）路口處交通現(xiàn)狀?，F(xiàn)狀路口處各方向車流量較大時，宜優(yōu)先考慮設(shè)置為無觸網(wǎng)路口，避免可能出現(xiàn)的超高超限車輛對接觸線的鉤掛。當路口處有城市紀念或景觀雕塑時，也應考慮按照無觸網(wǎng)設(shè)置。

2）路口處線路線型。轉(zhuǎn)彎路口宜采用無觸網(wǎng)布置，有軌電車在正線轉(zhuǎn)彎路口處的曲線半徑較小，往往只有50 m，如此小的半徑要求接觸線的定位點間距一般≯8 m，如果在此轉(zhuǎn)彎路口采用有網(wǎng)設(shè)計，則接觸網(wǎng)的布置較為復雜，設(shè)計難度較大且對景觀有很大影響。見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)彎路口處接觸網(wǎng)繃拉線典型布置

3）路口處寬度。現(xiàn)狀路口延線路方向?qū)挾却笥诮佑|網(wǎng)最大跨度時，宜考慮設(shè)置為無觸網(wǎng)路口[7]，以避免在路口中間立柱影響交通。根據(jù)項目所在地的氣候情況和接觸線標準張力確定接觸網(wǎng)最大跨度，一般≯45 m。當人行橫道線之間的凈距大于最大跨距時，可考慮設(shè)置此路口為無觸網(wǎng)路口。

4）相鄰無觸網(wǎng)路口之間的距離。車輛在通過無觸網(wǎng)路口是一個釋放儲能設(shè)備中電能的過程，隨后在有網(wǎng)區(qū)間運行充電。為避免相鄰兩個無觸網(wǎng)路口間距離過短，車輛充電不充分，導致在鄰近的無觸網(wǎng)路口處儲能不足影響車輛運行，應根據(jù)車載儲能容量，通過仿真計算并考慮一定的冗余，來確定適合車輛的無觸網(wǎng)路口最小間距值。

從交通安全的角度考慮，無觸網(wǎng)路口處的端部支柱宜設(shè)置在人行橫道線遠離路口處的一側(cè)，以避免車輛的誤撞。無觸網(wǎng)路口處的接觸線導高應充分考慮受電弓的自然抬升高度，通過合理設(shè)置接觸線的抬高實現(xiàn)車輛不降/升弓通過路口。見圖2。

圖2 無觸網(wǎng)路口處接觸網(wǎng)支柱布置

3.2 新型支撐懸掛

傳統(tǒng)的簡單彈性支撐懸掛主要由定位器、水平旋轉(zhuǎn)腕臂和斜拉線組成，立面呈十字形，高度根據(jù)接觸線導高和線間距而定。該類型的支撐懸掛大量應用于地鐵和鐵路，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，經(jīng)濟性好，但也因此具有典型的工業(yè)化特征，當應用于有軌電車的開放式場景中時，對沿線景觀產(chǎn)生一定影響。

新型接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)由鋁合金鑄造箱體、彈簧底座、絕緣定位管和滑動模塊組成；采用固定的鋁合金結(jié)構(gòu)箱體作為懸掛定位系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)件，定位裝置通過其底部槽道與之連接并通過在槽道內(nèi)的定位實現(xiàn)拉出值的設(shè)置；通過可沿線路方向滑動的模塊組實現(xiàn)接觸線的定位和補償，滑動模塊與絕緣定位器連接；絕緣定位器尾部的壓縮彈簧可實現(xiàn)接觸線豎向的活動和限位，通過螺栓與箱體槽道連接。整套裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體型較小，由于取消斜拉線，整體高度降低為1.3 m；鑄造鋁合金箱體可以通過不同的造型來實現(xiàn)不同的景觀化要求，具有較大的靈活性和適應性，整體外形脫離了傳統(tǒng)特征，與環(huán)境融合度較為優(yōu)秀。見圖3。

圖3 新型接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)

3.3 補償下錨

有軌電車補償下錨形式主要有外置式墜坨補償、內(nèi)置式墜坨補償和恒張力彈簧補償裝置補償。見表2。

表2 不同補償方式對比

外置式墜坨廣泛應用于鐵路和高鐵，具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、維護便捷及經(jīng)濟性優(yōu)良的特點，但其體型較大，環(huán)境友好性較差并且當采用中間支柱時對限界要求較高，目前在現(xiàn)代有軌電車領(lǐng)域已應用較少。

內(nèi)置式墜坨是針對外置式墜坨的缺點進行改良后的產(chǎn)品，其墜坨部分內(nèi)置于支柱腔體內(nèi)，僅棘輪（滑輪）部分外露，外觀簡潔能適應景觀化的要求，但是對支柱和墜坨的施工精度要求較高[8]；為實現(xiàn)墜坨的小型化，一般采用金屬材質(zhì)；當墜坨在支柱內(nèi)部發(fā)生卡滯時，受空間限制，復位困難，對運營期間的維護要求較高。見圖4。

恒張力彈簧補償裝置尤其是渦卷彈簧補償裝置體型較小，安裝形式較為靈活，可橫置也可豎置，可實現(xiàn)在上下行接觸線同柱補償下錨，能適應不同的使用場景，主要性能指標可以滿足有軌電車接觸網(wǎng)使用要求，在景觀方面具有較為明顯的優(yōu)勢；其安裝調(diào)試方便，可維護性好，但價格較高?？筛鶕?jù)工程實際情況在全線或者景觀化要求較高的區(qū)段使用。見圖5。

圖4 內(nèi)置式墜坨補償

圖5 恒張力彈簧補償

綜合以上因素，恒張力的彈簧補償裝置更加適合對景觀化要求較高的有軌電車項目，本工程采用彈簧補償裝置。

3.4 接觸網(wǎng)支柱的景觀化設(shè)計

景觀化的接觸網(wǎng)支柱宜采用鋼支柱，根據(jù)項目實際情況可考慮H 型鋼柱或鋼管柱，其中鋼管支柱的景觀化效果較好，根據(jù)不同的景觀化要求，可加工為變徑鋼管柱或者等徑鋼管柱。

本工程接觸網(wǎng)支柱的景觀化設(shè)計主要通過以下措施實現(xiàn):

1）支柱采用兩段鋼管插焊得到，通過控制粗管段和細管段的長度比例實現(xiàn)協(xié)調(diào)的觀感；

2）在滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下，為實現(xiàn)造型的統(tǒng)一，各類型支柱（含道岔定位柱、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換柱及下錨柱等）的粗管段外徑均為245 mm，通過不同的壁厚調(diào)整不同類型支柱的容量；

3）下錨柱采用無拉線的設(shè)計[9]，有軌電車采用簡單彈性懸掛，一般僅考慮接觸線的下錨，本工程接觸線額定張力12 kN，通過合理設(shè)計支柱截面可實現(xiàn)支柱無拉線；基礎(chǔ)部分宜采用柱下獨立基礎(chǔ)，宜適當增加基礎(chǔ)底板尺寸，當基礎(chǔ)持力層土質(zhì)較差時應采取換填墊層處理。見圖6。

圖6 支柱的景觀化設(shè)計

鋼支柱防腐措施非常重要，直接影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。在眾多防腐措施中，熱浸鋅是一種簡單可靠的方式，在接觸網(wǎng)工程中得到了廣泛的應用。在支柱景觀化設(shè)計中，熱浸鋅的涂裝存在顏色單一，表面效果較差的缺點，一般可通過增加樹脂涂層和氟碳涂層的方法來克服。本工程支柱表面采用樹脂涂層，粗管段部分采用深藍色，細管段部分采用和鋁合金箱體較為一致的銀灰色，整體配色協(xié)調(diào)，表面處理光潔。

3.5 附屬設(shè)備的安裝優(yōu)化

作為整體景觀化設(shè)計的一部分，接觸網(wǎng)支柱上攝像頭、天線及各種線纜的安裝也應充分考慮景觀化要求。傳統(tǒng)的安裝方式一般是電纜經(jīng)由接觸網(wǎng)支柱向上敷設(shè)至上網(wǎng)點，通過綁帶和抱箍固定在支柱的外表面，線纜密集、眾多[4]；避雷器、天線、攝像頭等通過抱箍與支柱連接，外觀尺寸較大。根據(jù)有軌電車的使用要求，一般200 m 左右設(shè)置一個避雷器，路口處和路段一定間隔內(nèi)設(shè)置攝像頭，考慮到各類設(shè)備一般不同柱安裝，因此支柱上安裝設(shè)備的密度較高，這部分的景觀化設(shè)計直接影響了整體的景觀效果。

本工程各類線纜（含上網(wǎng)電纜、避雷器電纜、接地電纜、各類信號線）均內(nèi)置于圓鋼管內(nèi)部，在基礎(chǔ)及支柱頂部受力較小處預留出線孔。基礎(chǔ)內(nèi)的預留孔直徑為180 mm，支柱頂部開孔沿線路方向?qū)ΨQ，滿足上網(wǎng)電纜從預埋管直接穿入基礎(chǔ)并上爬至支柱頂部。各類設(shè)備安裝在支柱上時，在支柱上開孔穿線，設(shè)備本身通過螺栓或者鋼綁帶與支柱連接；攝像頭通過螺栓和連接板與鋁合金箱體的法蘭連接；避雷器通過螺栓連接在鋁合金箱體的槽道上。通過上述措施，可以較為有效的較少外掛設(shè)備對景觀的影響并可對各類線纜實施保護。見圖7。

圖7 外掛設(shè)備的景觀化設(shè)計

4 結(jié)論

1）結(jié)合車輛供電制式和儲能裝置的性能，合理的設(shè)置無觸網(wǎng)路口是宏觀上改善有軌電車沿線景觀的有效措施。

2）合理的使用新型接觸網(wǎng)懸掛零件可較大幅度提升景觀化的效果。

3）應重視支柱及外掛設(shè)備線纜的細節(jié)設(shè)計，以小見大體現(xiàn)景觀效果。