大型既有高鐵車站改造中接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案研究

耿 肖

0 引言

截至2020 年底，我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程達(dá)3.8萬(wàn)公里，2021 年《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出，到2035 年，鐵路規(guī)模達(dá)20 萬(wàn)公里左右，其中高速鐵路約6.1 萬(wàn)公里[1，2]。隨著越來(lái)越多的高速鐵路建成，新建線路引入既有運(yùn)營(yíng)高鐵樞紐的情況逐漸增多，如果原樞紐規(guī)劃或建設(shè)期間未對(duì)相關(guān)線路的引入進(jìn)行預(yù)留，勢(shì)必引起大量的改造工程。

深圳北站包括11 站臺(tái)20 股道，途經(jīng)線路主要有廣深港高鐵、杭深鐵路，車站西北側(cè)設(shè)有深圳北動(dòng)車所，設(shè)2 條動(dòng)走線[3]。為滿足贛深鐵路3 條疏解聯(lián)絡(luò)線和2 條新建動(dòng)走線引入深圳北站的要求，需對(duì)深圳北站咽喉區(qū)進(jìn)行規(guī)模改造。改造過(guò)程中，存在行車干擾大、交叉施工、物理隔離多、電纜撥接量大等難點(diǎn)問(wèn)題[4～6]。本文針對(duì)深圳北站改造設(shè)計(jì)與施工過(guò)程，從供電方案優(yōu)化、接觸網(wǎng)改造、供電線改造以及工程過(guò)渡等角度，分析總結(jié)大型高鐵車站改造的相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、施工經(jīng)驗(yàn)及注意事項(xiàng)，為國(guó)內(nèi)其他高鐵樞紐站升級(jí)改造提供借鑒。

1 工程簡(jiǎn)介

新建贛深鐵路采用線路別結(jié)合方向別自北向南引入深圳北站，對(duì)深圳北站北端咽喉區(qū)進(jìn)行改造，車站總規(guī)模不變；并行既有動(dòng)車所增設(shè)第二動(dòng)車所，新建2 條動(dòng)走線全部接入車站北咽喉西側(cè)；考慮到增加運(yùn)輸靈活性，在深圳北站南咽喉增設(shè)一條至西麗方向徑路。深圳北站改造工程南、北咽喉共新增23 組道岔（其中插鋪無(wú)碴道岔7 組，新鋪無(wú)碴道岔5 組），北咽喉由4 股道增至7 股道，具體見圖1。與之對(duì)應(yīng)的接觸網(wǎng)改造工程包括咽喉區(qū)掛網(wǎng)新建、拆除和過(guò)渡，以及接觸網(wǎng)供電線改造。既有廣深港鐵路正線、站線，廈深鐵路正線，深圳北動(dòng)車所、動(dòng)走線等共計(jì)12 個(gè)回路38 根饋線電纜均由好港牽引變電所供電（表1），電纜改造長(zhǎng)度約25 條公里，具體供電分段示意見圖2。

圖1 深圳北站改造平面示意圖

圖2 深圳北站供電分段示意圖

表1 好港牽引變電所饋線回路及電纜根數(shù)

既有廣深港鐵路接觸網(wǎng)采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛，導(dǎo)線組合為JTMH120+CTSH150，站線接觸網(wǎng)采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛JTMH95+CTS120；接觸線工作支高度為5 300 mm，結(jié)構(gòu)高度為950 mm，腕臂形式為防風(fēng)型整體腕臂，腕臂柱一般采用H 形鋼柱，硬橫跨采用圓鋼管硬橫跨。深圳北站接觸網(wǎng)改造維持原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

深圳北站改造分兩個(gè)階段實(shí)施：第一階段封鎖咽喉區(qū)西半場(chǎng)，利用動(dòng)走B 線行車，改造咽喉區(qū)西半場(chǎng)及新建動(dòng)走C、D 線；第二階段封鎖北咽喉東半場(chǎng)，利用動(dòng)走A 線行車，完成北咽喉東半場(chǎng)和南咽喉改造工程。北咽喉封鎖施工階段，車站1～6 股道、17～20 股道站線保留杭深方向發(fā)車功能。

2 供電方案研究

既有深圳北站北咽喉有4 條股道，車站到發(fā)線共計(jì)20 股道，其中1～6 股道及咽喉區(qū)東半場(chǎng)由好港變電所217 饋線供電，7～11 股道由廣深港正線下行供電單元215 饋線供電，12～16 股道由廣深港正線上行供電單元216 饋線供電，17～20 股道及咽喉區(qū)西半場(chǎng)由好港變電所218 饋線供電。深圳北站每股道站線兩端均設(shè)有開關(guān)和分段絕緣器，以滿足每股道停電功能，但實(shí)際運(yùn)營(yíng)中無(wú)每股道站線單獨(dú)停電需求，運(yùn)營(yíng)單位建議結(jié)合本次車站改造優(yōu)化站線供電方案。

2.1 供電方案優(yōu)化

根據(jù)運(yùn)營(yíng)單位反饋，眾多分段絕緣器和隔離開關(guān)增大了運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量，實(shí)際主要按供電單元進(jìn)行停電，結(jié)合本次改造，優(yōu)化車站供電單元。主要優(yōu)化內(nèi)容如下：

（1）優(yōu)化原17～20 股道分束方案，合并為一個(gè)分束。原車站內(nèi)17～20 股道8 個(gè)分段絕緣器改為3 個(gè)絕緣關(guān)節(jié)。

（2）優(yōu)化1～6 股道供電分束，由于咽喉區(qū)無(wú)絕緣關(guān)節(jié)設(shè)置條件，因此仍采用分段絕緣器分段，1、2 股道合并分束，3～6 股道合并分束。北端咽喉區(qū)分段絕緣器由12 臺(tái)減少為6 臺(tái)。

（3）35 與43 號(hào)道岔之間新插入67 號(hào)道岔，無(wú)關(guān)節(jié)設(shè)置條件，該位置絕緣分段由原關(guān)節(jié)形式改為分段絕緣器。

優(yōu)化后供電示意如圖3 所示。

圖3 供電分束優(yōu)化示意圖

2.2 迂回供電方案

根據(jù)車站改造方案示意圖和供電分段示意圖可知，在北咽喉改造期間，217、218 饋線上網(wǎng)點(diǎn)位于封鎖區(qū)域，臨時(shí)延長(zhǎng)既有電纜上網(wǎng)至車站內(nèi)站線上網(wǎng)，需要延長(zhǎng)接觸網(wǎng)供電線徑路約1.6 km，改造之后需要拆除此段電纜，容易造成工程投資浪費(fèi)。電纜敷設(shè)路徑位于土建施工封鎖區(qū)段，不利于線路安全運(yùn)營(yíng)。由于封鎖施工期間車站到發(fā)線僅保留南向發(fā)車功能，列車運(yùn)行對(duì)數(shù)減少，根據(jù)行車組織及供電負(fù)荷計(jì)算，可通過(guò)迂回供電方案滿足改造期間的接觸網(wǎng)供電需求。具體如下：

2.2.1 封鎖北咽喉西半場(chǎng)時(shí)供電方案

17～20 股道封鎖時(shí)，停用218 饋線，閉合3015#隔離開關(guān)，通過(guò)廣深港福田方向上行（即216 饋線）對(duì)17～20 股道及咽喉區(qū)進(jìn)行迂回供電，同時(shí)利用664#聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為應(yīng)急預(yù)案。

動(dòng)走A 線封鎖時(shí)，停用220 饋線供電臂，閉合動(dòng)車所內(nèi)與存車場(chǎng)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，利用219 饋線單元進(jìn)行迂回供電。

2.2.2 封鎖北咽喉東半場(chǎng)時(shí)供電方案

1～6 股道封鎖時(shí)，停用217 饋線，閉合3014#隔離開關(guān)，通過(guò)廣深港福田方向下行（即215 饋線）對(duì)1～6 股道及咽喉區(qū)進(jìn)行迂回供電，同時(shí)利用789#聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為應(yīng)急預(yù)案。

動(dòng)走B 線封鎖時(shí)，停用219 饋線供電臂，閉合動(dòng)車所內(nèi)與存車場(chǎng)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，利用220 饋線單元進(jìn)行迂回供電。

通過(guò)迂回供電方式，滿足了大型車站分束供電時(shí)某供電臂停電施工或退出運(yùn)行的供電靈活性。

2.3 回流系統(tǒng)過(guò)渡方案

原廣深港客專好港變電所分相至香港方向釆用帶回流線的直接供電方式；深圳北站站線采用直接供電方式，直接利用鋼軌回流；動(dòng)走線及動(dòng)車所采用直接供電方式，利用鋼軌通過(guò)動(dòng)走A 線、動(dòng)走B 線并入深圳北站站線。

本次改造原則上維持既有回流系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，回流系統(tǒng)利用既有吸上線及扼流變位置，預(yù)留贛深上行聯(lián)絡(luò)線、下行聯(lián)絡(luò)線、第三聯(lián)絡(luò)線、第二動(dòng)車所走行線回流線并入廣深港正線回流接入條件。

根據(jù)封鎖施工計(jì)劃，封鎖期間，北咽喉軌道回流通路和吸上線扼流變處鋼軌被截?cái)?，為確保回流通暢，需重新梳理軌道回流通路。主要措施如下：

（1）連通車站站線南向發(fā)車絕緣節(jié)扼流變處橫向連接線，利用側(cè)線或渡線保持站線與廣深港正線股道連通。

（2）改移原1 道、20 道旁吸上線至7 股道、16 股道處（未施工區(qū)域），保持吸上線功能正常。

（3）在實(shí)施封鎖同時(shí)，進(jìn)行回流線和回流電纜改造，確保至好港變電所主回流通路完整。

3 接觸網(wǎng)改造關(guān)鍵方案研究

深圳北站接觸網(wǎng)改造工程分為接觸網(wǎng)改造和供電線改造。

3.1 接觸網(wǎng)改造工程

深圳北站改造拆除掛網(wǎng)約23.7 條公里，新增掛網(wǎng)約30.8 條公里，咽喉區(qū)道岔復(fù)雜，股道數(shù)量多，接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)需要充分考慮以下幾個(gè)原則：

（1）中錨利舊原則。1～6 股道、17～20 股道的中心錨結(jié)在站房下方的站臺(tái)范圍內(nèi)，采用雨棚柱合建方式。為避免出現(xiàn)中心錨結(jié)偏移導(dǎo)致原預(yù)留中心錨結(jié)無(wú)法利用的情況，北咽喉站線股道下錨改移時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮中心錨結(jié)利舊原則。

（2）渡線錨段劃分原則。本次深圳北站改造，咽喉區(qū)由4 股道增至7 股道，新增道岔23 組，渡線增多，咽喉區(qū)錨段劃分困難。每股道渡線單獨(dú)成錨段容易造成下錨增多、咽喉區(qū)下錨困難的情況。連續(xù)渡線成錨段可減少錨段數(shù)量，但容易引起事故范圍擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合深圳北站供電分束，按如下原則設(shè)計(jì)：跨越廣深港上下行正線之間、不同供電分束的渡線錨段宜單獨(dú)成錨段；同一供電分束內(nèi)的渡線錨段可與其他渡線合并為連續(xù)錨段。

（3）就近下錨原則。對(duì)于線位變化不大，僅因?yàn)榫€間距不足導(dǎo)致下錨改移的，可就近設(shè)置下錨支柱，一方面可對(duì)原錨段進(jìn)行卡絕緣接長(zhǎng)處理，減少導(dǎo)線更換工作量，另一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)既有中錨及腕臂的利用。

（4）永臨結(jié)合原則。深圳北站站線保留南向發(fā)車功能時(shí)，需要設(shè)計(jì)臨時(shí)下錨，下錨支柱可與道岔柱合建。咽喉區(qū)跨越多股道過(guò)渡施工可采用硬橫跨方案，便于永臨結(jié)合。

3.2 供電線改造工程

3.2.1 電纜溝槽設(shè)計(jì)

好港變電所共計(jì)12 回饋線38 根電纜，在變電所電纜出所處電纜數(shù)量多，采用分層、分側(cè)原則，在不同電纜敷設(shè)區(qū)段設(shè)計(jì)不同電纜槽截面，沿?fù)鯄Ψ笤O(shè)，整體簡(jiǎn)潔美觀，效果如圖4 所示。

圖4 電纜敷設(shè)

3.2.2 電纜識(shí)別及割接

由于新增股道后路基加寬侵占原電纜敷設(shè)區(qū)域，導(dǎo)致既有電纜長(zhǎng)度不足，38 根電纜涉及大量電纜撥移、割接工程。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)既有各供電電纜回路進(jìn)行徑路調(diào)查和標(biāo)識(shí)，繪制了既有電纜徑路圖。根據(jù)既有電纜接頭情況和過(guò)軌位置，優(yōu)化分接箱設(shè)置位置和每根電纜的割接位置。

根據(jù)每根電纜長(zhǎng)度、割接點(diǎn)位置、上網(wǎng)點(diǎn)情況進(jìn)行分析，采用線芯直連法和銅屏蔽（鎧裝）直連法進(jìn)行電纜識(shí)別，并建立臺(tái)賬，根據(jù)臺(tái)賬所反映的上網(wǎng)點(diǎn)位置、割接點(diǎn)位置、識(shí)別方法進(jìn)行統(tǒng)籌安排，充分利用天窗點(diǎn)時(shí)間有序組織實(shí)施。

針對(duì)既有電纜過(guò)軌預(yù)留不足，無(wú)法滿足天窗內(nèi)電纜抽換、割接要求的，設(shè)計(jì)硬橫梁爬架過(guò)電纜方案（圖5），滿足電纜跨越廣深港正線的要求。

圖5 硬橫梁過(guò)電纜方案

3.2.3 電纜接頭及分接箱設(shè)置

深圳北站改造共設(shè)計(jì)電纜中間接頭61 個(gè)、電纜分接箱15 個(gè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形條件及電纜徑路長(zhǎng)度，采用電纜頭與電纜分接箱相結(jié)合的電纜割接方案，以便于檢修和應(yīng)急搶修。電纜槽與電纜分接箱合設(shè)，區(qū)分電纜進(jìn)出相別，并預(yù)留電纜井。

4 施工重難點(diǎn)分析

4.1 接觸網(wǎng)基礎(chǔ)施工

封鎖區(qū)域接觸網(wǎng)基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鄰近營(yíng)業(yè)線區(qū)域采用人工挖孔樁基礎(chǔ)。滿足線間立桿的線間距主要位于既有線與新建股道之間，因此，采用線間立桿方案時(shí)會(huì)造成基礎(chǔ)施工在既有線旁，施工效率低，且不利于既有線運(yùn)營(yíng)安全。本工程優(yōu)先采用大跨度硬橫跨方案，雖然增加了橫梁跨度，但是減少了基礎(chǔ)施工工程量，保障了線路運(yùn)營(yíng)安全。

4.2 接觸懸掛及道岔定位

新建硬橫梁架設(shè)后，需將影響道岔插鋪的既有支柱、接觸懸掛進(jìn)行拆除。車站改造中與廣深港正線連接的道岔無(wú)改移，新立支柱需盡量考慮既有接觸懸掛形式及道岔定位形式，可在滿足新設(shè)硬橫梁與既有腕臂絕緣距離的情況下就近設(shè)計(jì)硬橫跨，以便接觸懸掛利舊，并保持既有道岔定位形式。

4.3 過(guò)渡工程

4.3.1 電纜過(guò)渡

既有接觸網(wǎng)供電線電纜占用了新增股道擴(kuò)寬區(qū)域，在新建電纜槽完成之前，需對(duì)既有電纜進(jìn)行搬遷，為新路基、擋墻施工創(chuàng)造條件。既有電纜過(guò)渡可按照以下步驟執(zhí)行：既有電纜搬遷→新建電纜槽完成→新電纜敷設(shè)→新舊電纜割接→完成。

既有電纜采用直埋敷設(shè)，線纜密集交錯(cuò)，且既有電纜長(zhǎng)度固定，在土建施工場(chǎng)坪及擋墻施工期間，需要多次進(jìn)行電纜搬遷，可采用臨時(shí)電纜槽、臨時(shí)過(guò)軌（過(guò)有碴軌道）等方式進(jìn)行電纜過(guò)渡。

4.3.2 接觸網(wǎng)過(guò)渡

深圳北站改造采用封鎖施工，咽喉區(qū)接觸網(wǎng)線索復(fù)雜，在保證相關(guān)股道通行的情況下接觸網(wǎng)停電范圍盡量與封鎖范圍保持一致，避免帶電范圍擴(kuò)大，影響封鎖范圍內(nèi)的施工作業(yè)。對(duì)于進(jìn)入封鎖范圍內(nèi)的錨段，可以采取臨時(shí)下錨或提前卡絕緣處理措施。接觸網(wǎng)過(guò)渡工程施工步驟：附加線改造→支柱組立→橫梁架設(shè)→支持結(jié)構(gòu)安裝→接觸網(wǎng)改網(wǎng)和錨段調(diào)整→設(shè)備改移→橫梁及支柱拆除。

5 結(jié)語(yǔ)

深圳北站改造為國(guó)內(nèi)首次對(duì)運(yùn)營(yíng)中的高鐵樞紐站進(jìn)行改造升級(jí)，接觸網(wǎng)專業(yè)作為站改施工過(guò)程中的重要專業(yè)之一，與站改方案緊密結(jié)合，經(jīng)過(guò)2019 年10—12 月、2020 年10—12 月兩個(gè)階段的封鎖施工，安全、順利地完成了車站改造工程，接觸網(wǎng)各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案、過(guò)渡方案均滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。本文結(jié)合深圳北站改造的設(shè)計(jì)方案、施工方案、過(guò)渡工程等，從供電方案優(yōu)化、接觸網(wǎng)改造關(guān)鍵方案、重難點(diǎn)等多個(gè)角度進(jìn)行分析，總結(jié)了大型高鐵車站改造過(guò)程中的迂回供電方案、電纜割接及過(guò)渡、接觸網(wǎng)過(guò)渡等相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、研究成果及注意事項(xiàng)，為國(guó)內(nèi)高鐵樞紐站升級(jí)改造提供借鑒。