高架橋接觸網支柱位置對比分析

裴麗君，陳 凱

0 引言

南京城軌南京南站至機場段工程（南起祿口機場，北至南京南站）全長約34.9 km，其中高架段長約16.3 km，過渡段長約0.8 km，地下段長約17.8 km；共設置8 座車站，其中高架車站3 座，地下車站5 座；平均站間距為4.9 km，最大站間距為祿口機場站至祿口新城南站，長約7.972 km，最短站間距為將軍路站至佛城西路站，長約2.851 km。地下線路占全線51%，高架段及過渡段占全線49%。該線作為聯系祿口國際機場與南京南站兩大樞紐及南京主城區的重要通道，系展示南京城市形象和景觀環境的關鍵窗口。

1 國內地鐵輕軌支柱設置

目前，國內同等技術條件下，地鐵高架橋區段接觸網支柱設置情況統計見表1。

通過對國內地鐵相關情況的調查發現，地鐵軌道交通接觸網系統只有在建的重慶地鐵六號線采用中間合架立支柱（雙肩挑）方案，未經過實踐檢驗。高架橋段接觸網支柱基本設置在線路兩側。

表2 列出了接觸網支柱設于2 條線路間的基本參數設置。從表2 可以看出，輕軌/有軌電車的供電系統要求的載流量小，接觸網線索少，結構簡單，線索對支持結構的作用力小，因此相對可以減小支柱容量，減小支柱的外徑，從而提高支柱的觀感，并且輕軌接觸網導線少，下錨地點少，也有利于協調接觸網支柱的布置，以改善景觀效果。

2 接觸網支柱設置方案

2.1 接觸網支柱位于線路兩側方案

接觸網支柱位于線路兩側（圖1）時，在電氣上，左、右線接觸網在機械、電氣上完全獨立，在V 形天窗檢修模式下，上下行帶電體之間的距離大于2 500 mm，完全能夠滿足接觸網的安全距離要求。當一條線路某一處接觸網發生故障、事故時，對另一線路接觸網無影響，事故范圍小；在進行故障、事故搶修及平時正常檢修時，另一線路接觸網不用停電，可通過行車組識進行反行、安排好列車間隔，達到不間斷上下行旅客的輸送，故障、事故影響范圍小。

南京地鐵六號線線路存在小曲線半徑，接觸網分開設置，可以大大減小接觸網支柱的半徑以及容量，達到外形美觀的效果，同時也減小了對橋梁的荷載，有利于橋梁專業的設計。

接觸網上下行錨段關節匹配，能達到統一、整齊，方便運營管理。

在接觸網通過道岔、交叉渡線等特殊區段，過渡方案簡單，支柱布置統一，全線均位于線路兩側。

表1 地鐵高架橋區段接觸網支柱設置統計表

表2 接觸網支柱設于兩線間基本情況表

圖1 支柱位于線路兩側示意圖

2.2 接觸網支柱中間（雙肩挑）合架方案

接觸網支柱一般位于2 條線路中間，接觸網的懸掛方式采用雙肩挑，即左、右線接觸網懸掛安裝在同一支柱上。采用上下行合架懸掛方式，支柱數量減少，景觀效果相對較好，如圖2 所示。

圖2 支柱中間合架懸掛方案示意圖

如果在兩線間設立合架支柱，上下行在中間立柱上的2 套腕臂絕緣子間的距離較小。在某一股道的接觸網停電搶修，另外一股道接觸網帶電時，帶電腕臂結構對不帶電一側的運營維護人員會造成安全隱患，尤其是在現場更換合架支柱上的絕緣子、腕臂結構、支持結構時，帶電體對檢修人員以及所攜帶的檢修工具、材料等的安全距離是達不到要求的，運行維護以及搶修中存在安全隱患。所以一旦出現事故和故障，上下行必須同時停電檢修，事故狀況下停電范圍大，行車組織和列車運行交路須做相應的變化。

接觸網線材每隔一定長度需設置錨段關節下錨以保持線材張力的恒定。高架段接觸網線材較多，上下行各7 條線，其中有2 條承力索、2 條接觸線、2 條輔助饋線（預留安裝空間）和1 條架空地線。如果采用單支柱雙肩挑的懸掛方式，下錨跨數是上下行獨立懸掛時的2 倍，過長距離的下錨裝置和下錨拉線等布置復雜、凌亂，影響高架橋的美觀。

支柱設于線路中間，在雷雨天氣人員通過線路中間的疏散平臺時，存在一定的安全隱患。

道岔、交叉渡線等特殊區段過渡方案復雜，如圖3 所示，該區段支柱必須設置于線路兩側，那么全線支柱布置方式不統一，反而造成局部景觀效果差。而且架空地線、輔助饋線跨越接觸線，在一定程度上增加了接觸網的復雜性和施工難度。

圖3 特殊區段接觸網布置方案示意圖

采用兩側立柱時，支柱容量一般不大于10 t·m，轉換柱容量最大約為15 t·m，支柱外徑350 mm。采用中間合架立柱方案時，左右線接觸網線材均懸掛于一根支柱上，相比較兩側立柱方式而言，支柱懸掛線材增加1 倍，支柱容量相應加大，對橋梁載荷要求提高。經過計算，最大支柱容量約為17 t·m（小曲線半徑外側）。

2.3 支柱中間獨立懸掛方案

如果支柱在線路中間獨立設置，如圖4 所示。該方案上下行接觸網機械電氣獨立，支柱采用單肩挑懸掛方式，支柱容量小，外形相對美觀。

圖4 接觸網中間獨立懸掛方案示意圖

與中間合架方案同樣存在安全隱患及運營搶修問題，導線與支柱相對于兩側獨立懸掛方案沒有數量的區別，且主要影響高架區間美觀的接觸網線材，還是位于線路上方，并沒有發生根本性的變化。根據現有補償下錨空間要求，下錨支柱必須錯開布置，因此下錨跨度增大，高架橋局部美觀性較差。

3 3 種方案對比分析

縱觀國內城軌接觸網的運營維護模式，在正常情況下，接觸網采用垂直天窗進行維護，即一般情況下左右線皆停電進行檢修，而在發生事故以及需要大修，例如廣州地鐵1 號線的柔改剛工程、深圳地鐵1 號線的斷線事故以及南京地鐵弓網事故下，接觸網必須保證旅客及時疏散或者正常運輸，這時候就需要采用“V”形天窗的搶修維護或者運行。在V 形天窗的檢修模式下，左右線的接觸網必須要保證維護人員的安全，即接觸網的設計要滿足不帶電側接觸網對帶電側接觸網的最小安全距離要求。

由于接觸網無備用，其安全可靠性成為設計重點。參考《電業安全工作規程》（DL409-91）中對交流10 kV 及以下臨近帶電電力線路工作的安全距離要求，在接觸網一行停電另一行檢修的情況下，檢修人員以及所攜帶工具、材料等對帶電體的安全距離應大于1 m。

參考EN50122-1 標準的規定，在DC 1 500 V接觸網中，人員站立面可接近接觸網帶電部件的限界要求為：人員應該距離帶電體的水平距離要大于1.5 m，高度應大于2.75 m。這個要求只是對熟練技術工人的要求，對于新網工來說，其水平距離應大于2.25 m，垂直高度應大于3.5 m。

結合國內的檢修運營經驗，為了安全起見，接觸網專業借鑒 EN50122-1 的規定，困難情況下搶修安全距離應不小于1.5 m。

從接觸網本身的投資情況來看，線路兩側設置支柱比中間設置支柱增加工程投資約25 萬元/正線公里。線路兩側設置支柱與支柱中間獨立懸掛方案工程投資相當。

縱比干線鐵路電氣化接觸網，干線鐵路動輒幾百公里，支柱的投資遠比城軌接觸網所占的比重要大，但是考慮到供電的靈活性以及V 形天窗檢修、事故搶修的需要，接觸網支柱仍然設置在線路兩側，這說明在安全方面的投入，遠比工程投資的意義要大，而且城軌接觸網支柱減少的費用在接觸網投資中僅占很小的比例，比發生事故以后的機會成本以及社會影響的重要程度要小得多。接觸網的高架支柱一般都是用吊車進行調整及安裝的，支柱放在兩側比放在中間容易施工調整。

從3 個方案的示意圖中可以看出，支柱中間獨立懸掛的方案，橋梁專業需要對上部結構進行加寬，具體加寬寬度及經濟技術比較，由于涉及橋梁專業知識，在此不做敘述。中間獨立懸掛方案相對于線路兩側設置方案沒有節約投資，相對于雙肩挑方案景觀效果較差，而且還對橋梁以及線路設計提出了一定的要求，故在國內并無運用案例。

4 結束語

綜上所述，支柱中間獨立懸掛方案，對運營搶修存在影響，且國內沒有成熟的施工、運營經驗工程，六號線機場段在2013 年底開通，為2014 青奧會服務，工期只有不到3 年的時間，對接觸網的設計、施工都提出了較高的要求，因此最好能借鑒國內類似工程的成功經驗；接觸網支柱布置于線路兩側方案，能夠良好保證接觸網的功能要求，運營維護安全方便，只是景觀效果稍差；根據南京地鐵6號線機場段的工程條件，結合接觸網設計的關鍵點，從安全可靠性、供電的靈活性以及工程實施方面等多方面綜合考慮，推薦接觸網支柱設置于線路兩側，上下行接觸網獨立懸掛的安裝方案。

[1] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都：西南交通大學出版社，2003.

[2] 張道俊，張韜.接觸網運營維修與管理[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

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