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高速铁路接触网设计 中铁二院电化院 2013年7月 目录 高速铁路接触网系统设计 接触网设计目标可用性 满足单列动车组及两列联挂动车组按设计速度值运行 接触线的磨耗要小且均匀 安全性 能满足列车设备 接触网设备及人身安全 可靠性 接触网支持结构及零部件设备满足安全系数及冗余设计 可维护性 便于运营维护及故障抢修基于以上目标的系统设计设计基础数据 机车运行速度 线路技术条件 牵引供电系统设计数据 气象环境条件 受电弓数据 系统设计寿命 可用性设计 1 接触网系统设计寿命应不小于30年 接触导线寿命应磨耗确定 或不少于200万弓架次 2 动态接触压力标准 高速铁路接触网系统设计 3 仿真计算离线率应小于1 4 最高行车速度与接触线波动传播速度之比不应大于0 7波动传播速度C 3 6 HF mF m s 最高行车速度Vmax 0 7 C5 弹性链形悬挂的弹性不均匀度不应大于10 简单链形悬挂的弹性不均匀度250km h 300km h不宜大于40 350km h不宜大于25 根据国内外运行线路的检测数据分析评估及计算机仿真模拟分析评估确定接触网系统设计参数 6 悬挂类型可采用全补偿简单链形悬挂或全补偿弹性链形悬挂 并经综合比较后确定 弹性链型悬挂适用于双弓或多弓的高速取流 跨距较大 接触线张力的选取较小的接触网系统 简单链型悬挂适用于单弓取流 跨距缩小 接触线张力加大的接触网系统 7 导线材料选择及张力 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 8 悬挂高度及结构高度车站 区间接触网高度应一致 接触线最低的悬挂点高度不宜小于5300mm 接触线最低点高度不宜小于5150mm 结构高度为1 6m 9 锚段长度及跨距布置正线区段接触网锚段长度不宜大于2 700m 隧道内不应大于2 700m 跨距宜经系统仿真评估后确定 一般可按下表选用 10 吊弦分布及预留弛度吊弦8 10m均匀布置 速度在300 350km h区段 最短吊弦长度不小于600mm 结构高度不得小于1 1m 速度在200 250km h区段 最短吊弦长度不小于500mm 简单链形悬挂一般预留弛度0 5 L 弹链不预留弛度 11 分相布置及锚段关节 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 锚段关节宜采用五跨形式 电分相采用带中性区的锚段关节方式 中性区长度应根据受电弓的数量 间距及运用方式等因素综合确定 一般采用2个4跨绝缘锚段关节构成的6跨形式 安全性设计1 车辆设备安全接触网设备应满足车辆接近限界的距离要求及受电弓动态包络线空间及绝缘距离要求 2 定位器抬升安全非限位式接触线定位装置结构的抬升量至少应是接触线最大抬升量的2倍 限位式接触线定位装置结构的抬升量则至少应是接触线最大抬升量的1 5倍 3 绝缘安全污秽等级的选用和划分应考虑地理环境和结合具体工作条件的特点确定 25kV绝缘子爬电距离不应小于1400mm 4 设备及人身安全25kV带电体空气绝缘间隙满足要求 线索对地及线索间满足绝缘距离要求 雷害引起重大运行影响处 重雷区 高路基 高架桥及隧道口等 设置氧化锌避雷器 绝缘子可采用复合绝缘子 补偿装置采用具有断线制动的棘轮补偿方式 高速铁路接触网系统设计 接触网接地接入铁路综合接地系统 牵引网应设置作为钢轨工作回流的并联通道 上 下行回流线或保护线每间隔一定距离设过轨并联一次 并与综合接地系统相连 回流线或保护线在不大于1500m的地点必须通过扼流圈中点与钢轨连接一次 并接入综合接地系统 具体接入点及其间隔需经供电专业和信号专业检算 在行人较多的车站 应在站台设计中采取保障旅客生命安全的措施 在跨线建筑物及隧道口采用绝缘导管 线索悬挂固定处采用预绞式护线条 支柱及设备处设置高压危险警示标 可靠性设计1 气象条件采用接触网设计的温度 覆冰厚度等气象条件 应根据最近记录年限25年及以上的沿线气象资料计算 接触网系统正常工作时的最大温度变化范围宜取100K 接触网基本风速分为运行基本风速和结构基本风速 运行基本风速应按有关专业确定的正常行车风速确定 无确切资料时应按现行 电力牵引供电设计规范 确定 结构基本风速应根据 建筑结构荷载规范 2006年版 GB50009 2001 50年一遇基本风压计算确定 计算运行设计风速和结构设计风速时 应根据地区 地形 高度对相应基本风速进行修正使用 并保证接触网主要构件在结构设计风速下不被破坏 隧道内结构应考虑驶过列车引起的气动力的影响 高速铁路接触网系统设计 2 零部件采用零部件的选型 包括结构 材质 加工工艺等 应满足结构合理 配合得当 安全可靠 类型相对较少 满足景观要求 标准化成熟 处于振动较强的网上悬挂零件结构 材质应考虑耐疲劳特性 相应的紧固件应考虑必要的冗余或防松措施 与接触线连接的网上金具应采用质量轻 强度高 耐腐蚀 导电好的材料制造 在允许条件下尽量采用铜合金 铝合金等有色金属 如 接触网绝缘子带电侧零部件 零部件 对于黑色金属 碳钢 铸钢等 零部件应应结合运行环境 采用可靠的表面热浸镀锌防腐措施 3 接触线 承力索安全系数在考虑接触线 承力索允许工作温度 接触线最大磨耗 风和冰载 补偿装置精度和效率等因素引起的折减系数后 接触线 承力索允许工作应力不应超过其最小拉断应力的65 接触线额定工作张力应满足波动传播速度的要求 经系统仿真试验后确定 并在任何条件下安全系数不能小于2 0 4 支持结构正线接触网支持结构宜优先采用单腕臂柱形式 无柱雨棚的车站站台应避免立杆 多股道并行区段可采用硬横跨结构 腕臂柱应采用热浸镀锌热轧H型钢柱或钢筋混凝土等径园支柱的旋转平腕臂结构 斜腕臂与水平腕臂间加设腕臂支撑 高速铁路接触网系统设计 300 350km h时腕臂 定位管一般采用铝合金管 250km h时腕臂 定位管一般采用钢管 正线定位器采用铝合金限位定位器 设置防风拉线及等电位连接线 5 基础工程支柱基础 拉线基础 隧道固定及下锚基础宜采用法兰连接 路基地段支柱及拉线基础由站前专业预留机械钻孔灌注桩基础 高架桥地段支柱及拉线基由站前专业预留法兰连接型基础 硬横跨及软横跨钢柱采用现浇混凝土基础 隧道固定一般优先采用土建预埋基础方式 预埋槽道 也可采用后植化学锚栓方式 6 可维护性设计隔离开关设置供电线 T线 F线 上网点 一般变电所处为单极 AT所 AT分区所为双极电分相处设置双向单极联络隔离开关变电所的电分相处设置上下行并联双极开关 长度大于6km的隧道或隧道群洞口处宜设置常闭双极隔离开关AT所处设置绝缘关节 并加装常闭双极电动隔离开关 应与隧道口及车站关节综合考虑 车站两侧绝缘锚段关节处设双极开关独立供电的单元间设单级或双极开关所有开关全部纳入远动控制系统 高速铁路接触网系统设计 2 上下行绝缘距离接触网供电分段应满足运输需求 宜满足 V 型天窗 矩形天窗检修条件 上下行接触网间实现电气分开 渡线一般设分段绝缘器 上下行接触网带电体间的距离一般不小于2000mm 困难时不小于1600mm 3 综合维修设备配置依据 关于印发电气化铁路接触网故障抢修规则的通知 铁运 2009 39号 及 接触网运行检修规程 铁运 2007 69号 高速铁路接触网运行检修暂行规程 铁运 2011 10号 要求 一般按以下方式配置 车辆配置 工具配置 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 工具配置 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 施工配合及处理 高速铁路接触网系统设计 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 高速铁路的定义 202010年中国高速铁路运营里程已达8358公里 2009年12月1日铁道部发布的 高速铁路设计规范 试行 TB10621 2009 关于印发 客运专线铁路牵引供电及电力供电系统集成若干问题的指导意见 的通知 铁集成 2010 258号 200 250kmh电气化铁路接触网装备暂行技术条件 OCS 2 300 350kmh电气化铁路接触网装备暂行技术条件 OCS 3 关于客运专线铁路客运服务及四电集成施工图审核有关事宜的通知 工管审 2010 301号 等文件是目前高速铁路设计的主要设计规范和设计标准 目前国内的高速铁路设计都是采用四电集成的施工管理模式 四电集成可以是设计和施工的总承包模式 也可以是单纯的施工总承包模式 最初合宁线 石太线等线路是设计和施工的总承包模式 之后线路上大多采用的是施工总承包模式 各个线路根据业主的需求集成范围除了四电系统外还包含了一部分与四电系统相关工程内容 具体的集成内容有一定的不同 大部分项目都包含了四电配套的设备房屋 现结合国内已经开通运营线路的设计运行情况以及部里面最新的有关技术文件要求 主要介绍一下接触网设计的重点和特点 高速铁路接触网特点及设计重点 高速铁路接触网特点及设计重点 一 接触网设计普速铁路与高速铁路的主要设计标准和设计原则对照表 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 接口设计接口设计分为内部接口设计和外部接口设计 内部接口设计主要是四电集成内部间的接口设计 与接触网有关的主要接口专业有 通信 信号 电力 站场 线路 路基 桥梁 隧道 房建 环保 机务和综合维修等 基础预留路基区段1 基础是指安装支柱并埋入地下部分 2 基础设计 不同于房屋建筑的基础 主要考虑承载力 抗倾覆 3 影响基础设计参数 土壤摩擦角 土壤容重 荷载 重量及弯矩 填方及挖方等 4 基础的种类 直埋基础 片石回填 混凝土回填 杯形基础 扩大基础及钻孔桩基础 高速铁路接触网特点及设计重点 5 最初为了减少对路基的二次开挖而影响路基稳定 路基上接触网支柱基础和拉线基础都由站前土建施工单位同步预留 实际上路基施工单位也是在路基碾压后二次开挖施工的 支柱基础不可能不破坏路基 只能相对的减少对路基的破坏 目前高速铁路上基础形式基本上都是钻孔桩形式 部分钻孔困难区段可采用人工挖孔 6 电缆槽设置在支柱田野侧 为了最大限度压缩路基宽度 拉线基础都是按照与支柱平行设计 接触网立柱位于电缆槽内侧 立柱内侧边缘距线路中心不小于3 0m 立柱基础宽不超过70cm 7 特殊基础 挡墙 过水沟 基础防护等 高速铁路接触网特点及设计重点 8 过轨预留 路堤地段电缆槽 接触网基础 过轨钢管平面布置图 1 过轨类型 供电电缆过轨 隔离开关控制光电缆过轨 电力 通信远动 接地回流系统 吸上线 轨回流及CPW线并联 等 2 过轨材质 钢管 PVC管或双壁波纹管 但通过供电电缆的过轨管必须采用非磁性的高强度PVC管 双壁波纹管 如果采用钢管 则必须顺着钢管开一条贯通的缝隙以避免产生涡流 路堤地段电缆槽 接触网基础 过轨钢管平面布置图 高速铁路接触网特点及设计重点 桥梁1 桥梁上接触网基础是指安装支柱并设置基础锚栓 2 基础设计 主要考虑钢材的强度 基础锚栓的抗拉拔力 混凝土的抗锥体 抗剪切及抗劈裂破坏等 3 影响基础设计参数 混凝土基材强度 厚度及尺寸 荷载 剪力及拉力 钢材强度等 4 基础的种类 1 预埋锚栓 预埋锚栓孔 后置锚栓 2 楔形锚栓 钩螺栓 化学锚栓及化学植筋等 3 安装形式 T梁 连续梁 箱梁 高速铁路接触网特点及设计重点 5 高速铁路桥梁大部分都是采用箱梁设计 支柱基础设置在梁面上 由桥梁施工单位在制梁时完成预留施工 32m梁一般设置在1 4或3 4处 24m梁一般设置在1 3或2 3处 拉线基础设置在距支柱基础中心7m的位置 基础锚栓和钢筋与贯通地线可靠连接 接触网立柱位于通信电缆槽上方 立柱内侧边缘距线路中心不小于3 0m 高速铁路接触网特点及设计重点 6 电缆上桥预留锯齿槽及预留孔 7 特殊桥梁基础 刚构桥 系杆拱等桥梁 跨线桥 长大框架桥等 高速铁路接触网特点及设计重点 隧道1 隧道接触网基础是指安装吊柱及下锚装置并设置基础锚栓 2 基础设计 主要考虑钢材的强度 基础锚栓的抗拉拔力 混凝土的抗锥体 抗剪切及抗劈裂破坏等 3 影响基础设计参数 混凝土基材强度 厚度及尺寸 荷载 剪力及拉力 钢材强度等 4 基础的种类 1 预埋基础 后置锚栓 2 预埋金属螺栓 槽道 后置化学锚栓 高速铁路接触网特点及设计重点 3 高速铁路隧道内接触网装置的安装一般可采用预埋滑槽 预埋锚栓或后置化学锚栓几种方式 高速铁路接触网特点及设计重点 房建1 与房建的接口主要是雨棚共柱或线间立柱方式的确定 2 设计考虑 1 雨棚共柱 有柱 无柱雨棚 形式 连接方式 荷载要求 2 线间立柱 线间距 侧面限界确定 线间距较小时需路局配合解决 高速铁路接触网特点及设计重点 行车 供电1 分相位置及坡度的确定2 列车出入分相的速度计算 以及时间延迟计算 但是无标准 需路局共同解决 分相检算情况如 信号1 综合接地系统的分工按照 铁路防雷 接地工程设计专业分工及文件编制研讨会议既要 鉴信 2007 96号的相关规定 2 扼流变压器的设置 按1200m至1500m间隔左右设置 3 信号机与分相的位置关系 信号机与接触网支柱的位置关系 其他专业 如地质 站场 机务 变电 通信 声屏障等 高速铁路接触网特点及设计重点 支持装置设计支柱及横梁1 支柱类型 混凝土支柱 横腹杆式 环形等径 有锥度环形杆 钢结构支柱 格构式 环形等径 有锥度环形杆 H型钢柱 必须充分考虑特点 缺点 优点 高速铁路接触网特点及设计重点 2 横跨类型 软横跨 混凝土 格构式 钢管硬软横跨式 硬横跨 格构式钢管式 又分铰接 刚接形式 3 支柱设计考虑因素 荷载要求 安装尺寸4 支柱及横梁设计 强度计算 稳定性计算 挠度计算5 支柱及横梁的选择 原则上选择铁道部颁发的通用图 一般选用原则 高速铁路接触网特点及设计重点 腕臂支持装置1 设计考虑 1 技术性能要求 腕臂垂直及水平荷载要求 承力索座 套管双耳等与腕臂的滑动荷载要求等 2 防震动及抗疲劳能力满足高速运行条件的要求 采用螺栓连接的螺纹副应有可靠的防松措施 目前防松方式 止动垫片 弹簧垫圈 双螺母等方式 3 材质 腕臂管本体采用优质碳素无缝钢管 内外表面热浸镀锌防腐 或铝合金管 4 每种装配结构的腕臂管都需进行强度校验 除考虑来自线索的张力负荷外 还应充分考虑来自风和冰的外加负荷 结构稳定性高 各连接点无相对滑动 具备良好的风稳定性和相对大的安全裕度 尽量轻型化2 高速铁路上采用的腕臂支持装置一般都是绝缘旋转腕臂结构 定位器一般都采用限位定位器 法国定位器不限位 从结构上主要可分为平腕臂结构 德国 法国方式 和整体腕臂结构 日本方式 从使用的材质上可分为钢腕臂和铝合金腕臂 高速铁路接触网特点及设计重点 目前开通或正在施工的高速铁路上除了海南东环铁路和广深港铁路上采用日本的整体腕臂外大部分线路上都采用的是平腕臂结构 限位的德国方式 整体腕臂结构的稳定性和抗风性能较高 但由于定位管和腕臂间整体连接 对计算 加工 安装的精度均要求较高 后期的运营维护也比较困难 而平腕臂结构对加工和安装有一定调整的灵活性 整体腕臂结构比较适用与沿海地区和西北高风沙地区 由于铝合金腕臂质量轻 强度高 目前开通的时速350km h线路上基本采用的都是铝合金腕臂 铝合金腕臂平 斜腕臂之间采用双套管连接 腕臂受材质的限制反复安装的次数一般为2 3次 超过次数后会大大降低腕臂的性能 钢腕臂平 斜腕臂之间采用合页型套管双耳连接 安装及调整基本不受限制 福厦线 海东线以及新建的厦深线 长昆线 云桂线等线路都采用的是钢腕臂结构 法国高铁采用的腕臂均为钢材质 连接件一般为铸铜 不存在电腐蚀 并运行了20多年 因此腕臂材质的采用以及制造工艺关系密切 目前正在研究合成材料的新型腕臂 高速铁路接触网特点及设计重点 定位装置1 设计考虑 1 定位器水平工作荷载 耐拉伸及压缩性能 定位线夹与接触线的滑动荷载 2 防震动及抗疲劳能力满足高速运行条件的要求 采用螺栓连接的螺纹副应有可靠的防松措施 阻抗低 耐流量和其它电气数据应满足使用要求 3 零件材料 定位器采用钢或铝合金材料 所用材料的机械电气特性应满足使用要求 所有材料均应有良好的耐腐蚀能力 4 受电弓包络线 安装尺寸要求 5 定位器坡度 与第一根吊弦分布 定位器重量等相关 2 定位器类型 由于悬挂方式 运行速度 允许抬升量的不同 定位器有各种形式 如 正定位 反定位 小曲线 锚段关节抬高 软定位器 锚支定位卡子等等 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 法国采用简单链形悬挂 不限制导线抬升量 其允许抬升量达400mm之多 一般采用弯管式定位器 德国采用弹性链形悬挂 在定位点要限制受电弓的过渡抬高 一般采用限位定位器 允许抬升量为1 5倍最大抬升量150 200mm 为防止因受电弓过度抬升造成打弓 采用限位定位器 限位大小取决于限位间隙 限位间隙过大导致定位器坡度偏大 限位间隙过小导致定位器坡度偏小 在允许的抬升量内限位功能也会起限制作用 因此 无论过大还是过小 定位点处均会出现硬点 导致该点处弓网磨损加剧 理设置和调整限位定位器间隙是安装使用限位定位器的关键 一般可计算出静态时定位器坡度 考虑抬升量 根据定位器几何尺寸计算出理论的定位要求等 一般情况下正线定位器按照受电弓中心距定位器支座距离大于等于1300mm原则选用 采用限位定位装置时一般情况下定位管通过定位管斜拉线与承力索座进行连接 在风口地段 比如隧道口 高架桥等 的反定位处可采用V拉形式 采用非限位定位装置时定位管通过定位管支撑与斜腕臂间进行连接固定 限位定位装置示意图非限位定位装置示意图 高速铁路接触网特点及设计重点 运供供电函 2012 221号 关于印发 京石武高铁供电提前介入协调会议纪要 的通知 3 铁三 四院针对京郑段接触网结构中反定位采用硬支撑问题进一步研究确定整治方案 按专家论证的意见进行整改 1 2011年12月6日 京沪高反定位支撑平腕臂固定套管单耳从平腕臂松脱出来 定位管低于导线面 300km正线直接打弓 当时根据专家意见做了临时补强 加备母防松 但现在情况如何不得而知 2 反定位采用斜支撑方式 目前除了京沪高铁以外 没有反定位硬支撑的300km h的运行经验 3 甬台温铁四院设计的反定位吊弦 由于压接工艺不好掌握 并且不好检查压接质量 所以增加了反定位的支撑备用设计 4 胶济线开通后 反定位也经常出现弓网事故 济南铁路局将反定位保留拉线的前提下 将反定位增加了硬支撑的结构以后 运行较稳定 石武河石郑段 京石客专评审结论 1 建议接触网反定位处定位管采用吊线悬挂方式 2 请集成商 设计院根据专家建议的方案共同细化反定位定位管吊线悬吊方案 3 请集成商加强施工质量的控制 保证施工质量 高速铁路接触网特点及设计重点 下锚设计存在问题 隧道内不同程度存在接触网补偿装置偏磨 卡滞等问题 造成导线补偿效率降低 从而导致弓网受流质量下降 甚至造成弓网事故 原因分析 设计方案不够合理 如选用角钢坠砣限制架 坠砣串紧靠底钢板承托 转角滑轮不可调等 施工配合及处理 滑轮位置不可调 补偿绳偏磨转角滑轮 选用角钢限制架 导致坠砣串滑动不灵活 坠砣整体性差 承托钢板变形 高速铁路接触网特点及设计重点 下锚设计存在问题 下锚补偿方式有棘轮补偿方式 滑轮组补偿方式 弹簧补偿方式 三种方式因补偿原理不一样 补偿效果不同 导致防窜中锚因张力差受力过大 结构变形 影响运营安全 原因分析 对不同下锚装置的补偿效率考虑不足 施工配合及处理 弹簧补偿器与滑轮组混用 导致防窜中锚偏转 支柱扭面超标 高速铁路接触网特点及设计重点 下锚设计坠砣至基础面或滑轮组的最小距离新线延伸率补偿系数锚段长度接触线线胀系数温度差 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 目前下锚补偿装置主要有滑轮组补偿装置 棘轮补偿装置和恒张力弹簧补偿装置 由于棘轮补偿装置具有断线止动保护 目前高速正线上主要采用的都是棘轮补偿装置 部分时速小于200公里的路基上也有采用滑轮补偿装置 恒张力弹簧补偿装置主要应用于有景观要求的车站站线和部分张力小于15kN的线路上 为防止补偿的不平衡 同一锚段两端的下锚补偿装置必须一致 棘轮下锚图滑轮下锚图恒张力弹簧补偿下锚图 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 为了保证支柱外露高度不超过300mm 并保持全线支柱高度一致 下锚补偿装置一般安装在上 下底座之间 1 滑轮补偿装置免维护的大轮径滑轮补偿装置是目前成熟的补偿装置 造价低 安装简单且易于维护和维修 如果不考虑断线止动功能 滑轮组补偿装置是250km h线路上隧道外补偿装置最经济可靠的选择 在隧道内安装的滑轮组补偿装置由于受净空等条件限制 从滑轮组到坠砣限制架经过多级转换 如果在转换过程中调整不到位或误差偏大的话 很容易造成卡滞而降低或影响传动效率 福厦线 海南东环铁路上均出现了这种现象 福厦线由于工期紧张 施工单位定测和施工均存在较大的误差 出现了严重的卡滞现象 经过现场调查 设计出了可以大范围调节的转向滑轮装置并申请了专利 较好的解决了由于施工原因而造成的补偿效率降低问题 滑轮转向图新型转向滑轮 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 2 棘轮补偿装置棘轮补偿装置造价略高与滑轮补偿装置 但棘轮补偿具有断线止动功能 目前高速铁路在投资允许的前提下均采用这种补偿下锚方式 棘轮补偿如果设计和安装不恰当 也很容易产生卡滞而影响传动效率 因此棘轮装置必须保证棘轮下锚底座具有使固定棘轮框架的螺栓销在底座上横向调节功能 如图所示 平衡轮宜采用双联平行挂板连接其滑轮本体和球头挂环类连接件的方式 球头端与下锚绝缘子等连接件进行连接安装 如图所示 图棘轮下锚底座调节板图球头与球窝配合方式图平衡轮连接示意图 高速铁路接触网特点及设计重点 坠砣限制架须有垂直和平行线路两方向同时调节功能 隧道内坠砣串框架与坠砣限制架间采用滚动摩擦方式 隧道内下锚安装示意图隧道内下锚滑轮组示意图 高速铁路接触网特点及设计重点 3 弹簧补偿下锚装置恒张力弹簧补偿下锚装置取消了传统的坠砣结构 安装简洁 方便 具有较好的景观效果 由于没有坠砣装置 隧道内安装占用空间小 可以取消隧道内单独为安装下锚坠砣而加高和加宽的断面 由于机构简单 安装方便 也方便运营后维护和维修更换 单纯与滑轮和棘轮补偿比较 弹簧补偿装置的造价偏高 但如果考虑隧道取消加宽断面而节约的投资相冲抵的话 隧道内采用弹簧补偿装置更具有经济意义 随着近些年在一些铁路线路上的使用 目前 张力在15kN及以下的弹簧补偿装置已经具有成熟的运营经验 但随着弹簧补偿装置在京沪等铁路的实际运营中存在一些问题或隐患 因此对弹簧补偿装置的采用今后将更加谨慎 4 其他说明普速铁路在隧道内下锚受断面和净空影响 一般都需要加高或加宽隧道断面 高速铁路采用双线隧道区段 隧道净空和断面尺寸较大 目前运营的或正在施工的线路上在下锚补偿处一般都没有局部加宽断面 补偿坠砣采用局部占用救援通道的设计方案 占用救援通道的宽度一般控制在600mm以内 信号机占用的宽度约600mm 均须满足隧道专业要求的最小宽度1250mm 对有景观要求的车站 除了对站线采用恒张力弹簧补偿装置外 还要尽量采用双支柱结构的独立下锚支柱而取消拉线结构 高速铁路接触网特点及设计重点 分相设计存在问题 分相设置在出站加速段的大坡道上 如长沙出站分相设置在20 的坡道上 南京站分相设置在33 的坡道上 导致列车速度损失严重 误停等 可避免采用器件式分相的地方仍采用了器件式分相 原因分析 分相设计缺乏与行车 信号等的协调沟通 对行车惰性能力认识不足 供电系统枢纽方案设计缺乏系统性 国内最早的普速铁路分相大多采用的是器件式分相 从秦沈线开始 国内无论普速和高速在条件允许的情况下均采用了带空气间隙的锚段关节式电分相 分相的中性区和无电区按满足双列重联动车组正常工作双弓间距200 215m设计 即分相设置时或采用满足中性区长度小于200m的短分相设计方案 或采用分相长度大于220m的长分相设置方案 在接触网电分相设置上 由于运用条件考虑得过于复杂 造成不同时期 不同项目上的电分相设置形式存在一定的差异 目前现场的分相形式有六跨和七跨的短分相形式 有8跨三断口分相形式 有11跨或以上的长分相形式 这种现状虽然增加了选择性 但接口配合形式不统一 不利于与其他专业的衔接 也不利于今后的运用和管理 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 分相设计因此 新建铁路的电分相设置按照 铁集成2010 258 号 文以及 鉴电 2011 55号文 要求 接触网电分相设置一般宜采用由2个4跨绝缘锚段关节构成的6跨形式 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 电分段设计1 电分段目的 增加接触网供电的灵活性和安全性 缩小停电事故范围 满足供电和检修以及其它特殊需要 2 电分段的类型横向电分段 接触网线路之间进行的电分段 它用于复线上下行股道间 车站 车场各股道间的接触网电分段 由分段绝缘器和隔离开关 悬式绝缘子 用于软横跨 实现 纵向电分段 接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段 用于沿线路方向接触网之间的电分段 如沿线路方向各供电臂之间的电分段 由绝缘锚段关节实现 3 电分段和锚段关节的争议 高速铁路接触网特点及设计重点 隔离开关设计存在问题 网上隔离开关设置不尽合理 如电缆上网未设置开关 或设置了手动开关 影响运营灵活性和故障排除 安装方式也不尽合理 如单柱同时安装电缆头 避雷器 双极隔离开关 操作隔离开关时支柱晃动剧烈 影响运营安全 原因分析 隔离开关设计方案不合理 对运营维护需求考虑不足 隔离开关安装设计细节考虑不足 高速铁路接触网特点及设计重点 1 设置原则绝缘锚段关节处供电线采用电缆时 供电线 T线 F线 上网点所有架空供电线 T线 F线 上网点锚段关节式电分相处牵引变电所 AT分区所处电分相处可根据供电专业要求设置上 下行联络开关当AF线采用电缆时 电缆两端应设置单极电动隔离开关 2 对隔离开关的要求接触网锚段关节式电分相处设置的为中性段供电的隔离开关 当其无参与越区供电时宜采用单极开关采用AT供电方式时 变电所出口处的供电线上网需采用单极隔离开关接触网隔离开关应全部采用电动隔离开关并纳入远动系统控制 电动隔离开关的控制应采用有线控制方式3 存在问题 电动隔离开关相关接口多 低等级线路的采用标准 以及已经批复的线路现在如何变更等问题4 安装要求供电线采用电缆且上网采用双极电动隔离开关安装方式时 应充分考虑电缆头 避雷器的安装情况 如果同时安装避雷器 双极隔离开关的工点可采用双支柱安装 高速铁路接触网特点及设计重点 附加导线设计原则存在问题 客运专线一般采用AT供电方式 线索众多 附加线在进出隧道口相互交叉时 易造成因绝缘距离不足引起的供电中断 原因分析 设计方案欠合理 图纸不够详细 对施工缺乏指导性 特殊工点研究不够深入 正馈线转角过大 易造成正馈线对肩架 支柱绝缘距离不足 正馈线对承力索敏感点 正馈线对地距离敏感点 高速铁路接触网特点及设计重点 附加导线设计原则隧道外100m范围内不宜设置锚段关节下锚支 隧道内距洞口2m范围内应设置附加导线对向下锚 保护线优先考虑在隧道内实现跨越换边 隧道洞口外第一支柱距隧道缺口里程的距离宜取30m 35m 正馈线转角大于6 时 悬挂宜采用双绝缘子V形结构或柱式绝缘子 AT供电方式下 相邻两隧道出入口间距不大于200m时宜按加装轻型附加线悬吊横梁设计 尽量避免附加线再次跨越线路 正馈线与承力索交叉处两线索均应加装绝缘护套 护套长度按交叉点左右各5m设计 隧道内及洞口处不同相位带电体间以及带电体对地的绝缘间隙应考虑温度变化 风速 包括隧道内活塞风 覆冰等影响因素 按最不利的情况进行校核 必要时采取加强绝缘措施 隔离开关安装示意图 高速铁路接触网特点及设计重点 电缆电缆头的固定措施应确保电缆头不能存在径向受力 之前设计的电缆头安装方式如左下图 由于电缆头接线端子处没有固定措施 在外荷载左右下电缆头会受到径向力作用而被破坏 存在安全隐患 因此设计需要考虑对接线端子的固定措施 目前采用的方案如右下图 无固定措施电缆头有固定措施电缆头 施工配合及处理 高速铁路接触网特点及设计重点 接地方式降低钢轨电位的主要措施 降低钢轨的泄漏电阻 增加保护线和上下性横向联接 CPW CB线 增设附加地线和增加接地极加强回流 采取等电位联结 站台绝缘处理 设置钢轨电位限制装置 缩短故障跳闸时间等 且均有一定效果 但对于高速铁路均不能满足标准的要求 经过一系列仿真计算后 只有设置贯通地线能满足要求 综合接地的概念是将高速铁路系统 与线路相关的 有接地需求电气 金属设备统一连接到贯通地线上 形成综合接地系统 综合接地涉及通信 信号 电力 电气化 防护 安全等专业 须各专业配合共同确定地线引出为需求和位置 综合接地系统由贯通地线和与之相连接的通信 信号 电力 电气化设施地网组成 高速铁路接触网特点及设计重点 高速铁路接触网特点及设计重点 接地方式全线接触网接地应纳入综合按地系统 有效降低钢轨电位 保证人身设备安全 接触网支柱基础采用带接地钢筋的接地基础 并预留接地端子 接入综合接地系统 1 工作接地 1 接触网支柱和隧道内吊柱利用PW线作为闪络保护的集中地线 PW线采用非绝缘安装方式 腕臂底座与PW线连接 2 在非综合地线区段 当成排的支柱不悬挂PW线时 增设架空地线实现集中接地 零散的接触网支柱单独设接地极接地 高速铁路接触网特点及设计重点 3 PW线在变电所 车站两侧2km范围内按最大每隔1200m上下行并联一次并通过扼流变中性点接钢轨并连接至综合接地 其余区段按最大每隔1500m上下行并联一次并通过扼流变中性点接钢轨并连接至综合接地系统 2 安全接地 1 距接触网带电体5m以内的金属结构 桥栏杆 水鹤 信号机等 均单独设接地极实现安全接地或就近接入综合接地系统 2 开关 避雷器等设备的底座单独设接地极或就近接入综合接地系统实现安全接地 3 架空地线下锚处及长度超过1000m的锚段中间单独设接地极或就近接入综合接地系统实现安全接地 4 隧道内底座与二次衬砌内的环向和纵向接地钢筋连接 并接入综合接地系统 防雷保护 一般在以下位置设避雷装置 1 站场两端绝缘关节处 2 长度2000m及以上的隧道两端或连续的隧道群两端 3 长度大于200m的供电线 包括T线 F线 上网点处 4 非避雷针保护范围内的高压电缆与架空裸线转换处 5 强雷区正线露天区段每个锚段关节均增设氧化锌避雷器 海东线采取了在柱顶增设避雷线的方式 在沿海强雷区取得了非常好的效果 在深化研究后将作为防雷设计推广工作 高速铁路接触网特点及设计重点 二 平面布置和普速铁路相比 高速铁路的平面布置上有如下特点 上 下行支柱对齐布置 除非受绝缘距离条件限制区段 一般情况下上 下行支柱应对齐布置 考虑大机养护作业的需要 有砟轨道区段接触网支柱侧面限界均不小于3 1m 无砟轨道区段接触网支柱侧面限界为3 0m 为缩短停电事故范围 AT所附近和长度大于6km的隧道或隧道群需设置绝缘锚段关节 车站站台范围内不宜设置接触网下锚支柱 同一