蒼南站改造工程接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線通過上跨天橋方式研究

武磊

(中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司，上海 200070)

我國1961 年開通第一條電氣化鐵路，經(jīng)過60 年的建設(shè)，我國電氣化鐵路總里程超過10 萬公里。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一些既有電氣化車站已滿足不了人員頻繁流動的需求，既有站場擴(kuò)能改造類的工程項(xiàng)目也越來越多。本文以蒼南站改擴(kuò)建工程為例，針對既有站場擴(kuò)能改建項(xiàng)目中，對影響上跨天橋頂推施工的AF 線及PW 線遷改過渡，同時對其他類似的項(xiàng)目有很好的參考價值。

1 項(xiàng)目概況

蒼南站位于浙江省溫州市蒼南縣，是杭深鐵路的一個中間站，同時也是中國鐵路上海局與南昌局的局界口。蒼南站于2009 年開通運(yùn)營，擴(kuò)建之前的蒼南站設(shè)3 臺5 線及進(jìn)出站地道一座，通勤車、始發(fā)列車較多，加上地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人員流動頻繁，蒼南站運(yùn)輸能力趨于飽和。蒼南站改擴(kuò)建工程擬為蒼南站新增一條到發(fā)線及一座進(jìn)站天橋，天橋采用頂推工藝施工。

蒼南站既有接觸網(wǎng)采用AT（自耦變壓器）供電方式，站場內(nèi)I、II、3、4 股道采用接觸網(wǎng)硬橫梁與既有雨棚合架形式，AF 線（正饋線）及PW 線（保護(hù)線）采用門型架從硬橫梁上通過。如圖1 所示。

圖1 蒼南站接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線懸掛方式

根據(jù)天橋設(shè)計，天橋位置位于兩組硬橫梁之間，天橋底部距離軌面的高度為9390mm，由測量資料，AF 線、PW 線距軌面的最低高度均大于天橋底面的高度，要想天橋順利的完成頂推施工，需對既有的附加導(dǎo)線進(jìn)行過渡施工設(shè)計，以降低天橋頂推施工期間附加導(dǎo)線的高度，確保AF 線、PW 線不會影響到天橋的頂推施工。天橋頂推的位置位于硬橫梁吊住Y23#上方的附加導(dǎo)線門型架與Y26#上方的附加導(dǎo)線門型架之間以及 硬橫梁吊住Y24#上方的附加導(dǎo)線門型架與Y27#上方的附加導(dǎo)線門型架之間；我們需要知道AF 線、PW 線在懸掛點(diǎn)處的高度及在懸掛點(diǎn)中間（跨中）的高度；附加導(dǎo)線實(shí)測數(shù)據(jù)見表1（單位：mm）。

表1 天橋位置AF 線、PW 線高度實(shí)測數(shù)據(jù)

2 過渡方案的選擇

2.1 改電纜落地方案

此方案過渡期間在頂推天橋的下方I-3 道間、II-4 道間分別組立2 根H 型鋼柱，AF 線在H 型鋼柱終端下錨并改電纜連通，PW 線降低高度從天橋下方通過，PW 線與天橋底部保持150mm以上的距離[1]，天橋頂推完成后將支柱全部拆除，再將正饋線及保護(hù)線移至天橋兩側(cè)下錨并連通。根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB 10621-2014）10.1.7 條的注3：接觸網(wǎng)支柱內(nèi)側(cè)邊緣至線路中心的距離，困難條件下：位于正線一側(cè)不應(yīng)小于2500，位于站線一側(cè)不應(yīng)小于2150mm。[2]蒼南站I-3 道間、II-4 道線間距均為5000mm，H 型鋼柱采用線間立柱，滿足規(guī)范的困難值要求。但此方法需要在正線兩側(cè)進(jìn)行支柱及拉線基坑開挖，破壞正線路基，破壞站場的樁板結(jié)構(gòu)，鐵路營業(yè)線改造安全風(fēng)險很大。從安全及施工難度考慮，不推薦此方法。

2.2 降低線索高度方案

此方案在過渡施工期間將天橋正下方AF 線及PW 線斷開，把既有Y23#-Y24#、Y26#-Y27#硬橫梁上方的正饋線降至硬橫梁下距底面500mm[3]，采用垂直線路V 拉的安裝方式，保護(hù)線降至橫梁下距底面150mm[1]，然后在天橋下用雙環(huán)桿對錨形式加輔助線連接導(dǎo)通，保證天橋頂推時天橋底面距正饋線及保護(hù)線的安全距離，AF 線、PW 線的安裝方式如圖2 所示。此方案需要考慮線索的弛度及風(fēng)偏，計算是否能對接觸線及承力索保持安全距離。

圖2 AF 線、PW 線的安裝方式

根據(jù)線索弛度計算公式[4]：

其中，f 表示線索的弛度(m)，g 表示線索自重(kN/m)，l 表示跨距(m)，T 表示線索張力(kN)。

根據(jù)線索風(fēng)偏計算公式[4]:

蒼南站AF 線采用的材質(zhì)是LBGLJ-240（截面積為240mm2的鋁包鋼芯鋁絞線）, 線索張力15kN；PW 線采用的材質(zhì)是LBGLJ-120（截面積為120mm2的鋁包鋼芯鋁絞線），線索張力8kN；帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，AF 線、PW 線的弛度及風(fēng)偏計算結(jié)果見表2。

表2 AF 線、PW 線的弛度及風(fēng)偏

根據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》（TB 10009-2016）得知，AF 線在最大弛度時距離地面的距離不能小于6000mm，PW 線在最大弛度時距離地面的距離不能小于5000mm，AF 線在最大風(fēng)偏時距離相鄰承力索距離不能小于550mm，上下行AF 線之間的距離不能小于2000mm。[3]根據(jù)要求，AF 線、PW 線的相對位置關(guān)系設(shè)計如圖3 所示。

圖3 AF 線、PW 線的相對位置關(guān)系

AF 線、PW 線降低高度施工利用一個天窗點(diǎn)完成，施工完成之后效果圖見圖4。

圖4 AF 線、PW 線施工完成之后效果圖

3 附加導(dǎo)線錨固在天橋側(cè)面特殊設(shè)計

接觸網(wǎng)AF 線、PW 線經(jīng)過過渡遷改之后，高度降低到天橋底面高度之下并與天橋底面保持有一定的安全距離，天橋可以順利地完成頂推施工。天橋頂推施工完成之后，需要在天橋側(cè)面及底面適當(dāng)位置預(yù)留附加導(dǎo)線懸掛接口，將AF 線、PW 線最終改為與天橋合架，這就要對接口進(jìn)行特殊設(shè)計。

3.1 天橋側(cè)面預(yù)留附加導(dǎo)線下錨結(jié)構(gòu)設(shè)計

AF 線、PW 線在天橋側(cè)面下錨，預(yù)留下錨拉環(huán)，AF 線通過復(fù)合絕緣子錨固在下錨拉環(huán)上，PW 線通過一片懸式絕緣子錨固在下錨拉環(huán)上。AF 線、PW 線預(yù)留的下錨結(jié)構(gòu)件設(shè)計圖見圖5。

圖5 AF 線、PW 線天橋側(cè)面預(yù)留下錨拉環(huán)設(shè)計

AF 線最大工作張力15kN、PW 線最大工作張力8kN，經(jīng)過結(jié)構(gòu)檢算，預(yù)留的結(jié)構(gòu)滿足受力要求。

3.2 天橋底部預(yù)留附加導(dǎo)線懸掛結(jié)構(gòu)設(shè)計

AF 線、PW 線在天橋側(cè)面下錨之后，天橋兩側(cè)的AF 線、PW線分別需要連通，如果直接用電連接線進(jìn)行連通，電連接線與天橋底部的電氣安全距離不能保證，在運(yùn)營中存在安全隱患。這就要在天橋底部預(yù)留AF 線、PW 線懸掛點(diǎn)，使附加導(dǎo)線與天橋底部始終保持有安全距離。對于AF 線，與天橋底部至少要保證500mm 的安全距離[3]，通過在天橋底預(yù)留支持絕緣子安裝接口，安裝支持絕緣子可很好的解決距離的問題。預(yù)留的結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖6。對于PW 線，與天橋底部至少要保證150mm 的安全距離[1]，按照圖5 的設(shè)計預(yù)留下錨拉環(huán)，連接一片懸式絕緣子，很好地解決PW 線的安全距離問題。

圖6 天橋底部預(yù)留支柱絕緣子設(shè)計

3.3 天橋預(yù)留接口的平面位置

蒼南站I-3 道間、II-4 道間線間距均為5 米，考慮線索的風(fēng)偏及安全距離，各預(yù)留點(diǎn)在天橋的位置如圖7 所示。圖中，天橋側(cè)面共需預(yù)留8 處下錨拉環(huán)，圖中用圓弧表示，分別用1、2、3、4、5、6、7、8 號標(biāo)識；天橋底部需預(yù)留4 處與支持絕緣子連接的底座，分別位于1、2、7、8 號下錨拉環(huán)正下方天橋底部，圖中用圓圈表示；天橋底部需預(yù)留4 處與側(cè)面相同的拉環(huán)，方向垂直向下，分別位于3、4、5、6 號下錨拉環(huán)正下方天橋底部，圖中用正方形表示。

圖7 天橋預(yù)留接口平面位置圖

確定各預(yù)留接口的平面位置以后，附加導(dǎo)線最后改為錨固于天橋上；這樣既保證了附加導(dǎo)線在以后運(yùn)營中的安全穩(wěn)定，同時提升了整個站場接觸網(wǎng)的美觀性，施工完成后的效果見圖8。

圖8 附加導(dǎo)線最終圖

結(jié)束語

綜上所述，在附加導(dǎo)線遷改過渡時，要考慮弛度及風(fēng)偏，檢算在最大弛度和風(fēng)偏時接觸網(wǎng)各種導(dǎo)線相互間距離是否滿足規(guī)范要求，這樣才能確保鐵路接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線在運(yùn)營過程中的安全性。在天橋預(yù)留附加導(dǎo)線懸掛的結(jié)構(gòu)件時，還要綜合考慮線索的張力及自重，確保預(yù)留的結(jié)構(gòu)件滿足受力要求，這樣才能保證站場接觸網(wǎng)的安全運(yùn)營。