地铁与公路合建桥接触网特殊设计方案

王 正

0 引言

随着国内城市建设步伐的加快，城乡间以及城市间交通出行需求的不断扩大，越来越多的城市步入到地铁建设中来。由于受到城市线网规划、地域环境等因素的制约，地铁与公路在高架桥上分层合建已经越来越多地应用到地铁建设模式中。

由于地铁供电具有电压等级低、电流大的特点，在考虑高架桥接触网设计方案时，应结合整个供电系统特点及建筑结构整体要求进行综合考虑。下面对于地铁与公路合建的高架桥区段接触网悬挂方式及特殊设计方案进行浅析。

1 合建区段接触网悬挂方式

一般情况下，需考虑特殊设计的地铁与公路合建的高架桥区段均为地铁运营使用层位于公路层下方，在该种形式下，一般地铁运营使用层净空较低，接触网系统在考虑悬挂安装方案时，首先应尽量结合桥梁结构型式，利用桥梁结构设置接触网悬挂及相关安装，减少设置接触网独立支柱以便于降低桥梁施工难度并达到优化高架桥区段整体视觉效果的目的。

根据地铁最高时速多低于 120 km的运行要求，接触网悬挂方式可选择架空悬挂接触网系统或者第三轨系统。

1.1 第三轨系统

第三轨系统可采用上部授流方式或下部授流方式，安装在列车行进方向一侧的桥梁面或者道床结构上，并通过导电轨与列车集电靴接触向列车授电。该种方式在本文中不作详细论述。

1.2 架空悬挂接触网系统

1.2.1 架空柔性悬挂接触网方案

目前国内地铁架空柔性悬挂接触网系统普遍采用的是全补偿简单链形悬挂及弹性补偿简单悬挂的接触网悬挂安装方式。

（1）全补偿简单链形悬挂接触网。结合安装净空情况，可采用旋转腕臂式链形悬挂安装方式或弓形腕臂式链形悬挂安装方式。

在低净空土建结构情况下，采用旋转腕臂结构链形悬挂安装方式，跨距受到最小吊弦不小于300 mm的结构限制，一般跨距不超过35 m，普遍采用的结构高度为600～800 mm，悬挂组成为双根承力索+双根接触线+n根辅助馈线。

如果安装净空不超过800 mm，则可考虑采用类似于弓形腕臂式链形悬挂安装方式，该种安装方式跨距一般不超过20 m，最小结构高度一般约为270 mm，悬挂组成为双根或单根承力索+双根接触线+n根辅助馈线。

（2）弹性补偿简单悬挂接触网。净空较低情况下，同样可以考虑采用在公路桥梁底面进行安装的弹性补偿简单悬挂接触网安装方式，该种安装方式一般所需要的安装净空不超过500 mm，跨距不超过12 m，支持结构为弹性支座，悬挂组成为双根接触线+n根辅助馈线。

1.2.2 架空刚性悬挂接触网方案

架空刚性悬挂具有结构简单、安装净空需求低、维护工作量少的优点，地铁与公路合建的高架桥区段可考虑在公路桥梁底面进行安装。

架空刚性悬挂一般跨距不超过12 m，安装净空需求不超过500 mm，可采用垂直悬吊安装或水平腕臂安装等形式进行安装固定，悬挂组成为单根汇流排+单根接触线。

2 合建区段接触网预留（埋）方式

进行悬挂安装的公路桥梁可分为现浇梁及预应力梁2种。采用现浇梁形式的公路桥梁，可考虑在桥梁结构立柱及横（盖）梁的侧面与底面进行后植锚栓安装接触网各类悬挂及下锚设备，仅需结合悬挂安装形式预留安装位置、空间及提供相关荷载要求即可。

采用预应力梁的公路桥梁，需在桥梁施工的同时进行接触网预埋件施工。该工作包含：接触悬挂及下锚安装预埋底板、附加导线悬挂及下锚安装预埋底板、接触网上网开关及分段隔离开关安装底板以及接地预埋钢板等。因接触网安装精度需求较高，故接触悬挂安装点可结合平面布置方案采用预留槽道形式或预埋钢板形式，以提高后期横向及纵向调整范围，降低施工误差给接触网安装调整带来的不利影响。

3 接触网系统特殊设计方案

3.1 接触线悬挂高度

由于土建净空较低，在满足弓网授流可靠的前提下，可适当降低接触线的安装高度，但最低不应低于4 040 mm。

3.2 简单链形悬挂特殊腕臂支持结构

采用简单链形悬挂方案，势必要尽量增高结构高度以便取得较好的弓网授流效果，由于横（盖）梁在桥梁结构立柱处均设有约400 mm高的倒角，故需特殊考虑水平腕臂应设计成与结构倒角一致的弧形结构，这样，既满足了接触网腕臂底座安装在平直的桥梁结构立柱上的要求，又可满足尽量增大接触网结构高度的要求。

3.3 绝缘特殊设计方案

无论是采用架空柔性悬挂接触网还是架空刚性悬挂接触网方案，均需对绝缘问题进行特殊处理，以防止轨道交通杂散电流泄漏，对桥梁钢筋造成腐蚀。为此，合建区段接触网系统需采用双重绝缘方式，即在支持结构主绝缘子串后增加设置一片辅助绝缘子，主辅绝缘子之间的金属导体部分与架空地线进行连接，以进行绝缘子闪络保护。同时，为防止地铁独立段杂散电流通过架空地线向合建区段结构钢筋泄漏，该区段架空地线通过绝缘子与合建区段土建结构隔绝，接触网不带电金属底座部分可单独设置接地保护。安装螺栓需考虑采用电阻为108Ω及以上的绝缘螺栓（或陶瓷螺栓）进行跳线及底座等的安装，完全阻断杂散电流泄漏通路。

合建区段特殊腕臂及双重绝缘安装方式如图1所示。

图1 悬挂安装特殊设计方案示意图

3.4 补偿下锚

由于没有单独设立接触网独立锚柱，补偿下锚可结合桥梁结构立柱进行安装设置。由于接触线安装高度的降低，造成单串坠铊行程距离空间不够，故需考虑双串坠铊棘轮补偿下锚安装，并设置检修平台及通道，便于抢修及检修。安装示意图如图2所示。

3.5 上网隔离开关设置

由于在区间设置上网隔离开关，为满足限界要求桥梁栏板需进行加宽处理，对视觉效果影响较大，需在变电所处或站台端部设置2处5 m×3 m×5 m（长×宽×高）的接触网隔离开关室作为3台上网隔离开关安装房间，区间渡线处单台联络开关利用桥梁结构立柱安装并预留检修平台及通道。

图2 双串坠铊结构立柱上补偿下锚安装示意图

4 合建区段需要注意的问题

（1）应结合合建区段地铁工程的工程位置，相衔接地铁独立段接触网系统所采用的悬挂类型与该段工程接触网系统采用方案衔接的难易程度。

（2）采用架空刚性悬挂接触网，需结合风荷载对刚性接触网的影响进行重点考虑，以避免因风载过大而引起汇流排挠度过大脱离受电弓工作范围造成离线甚至钻弓以及汇流排的谐振。

（3）国内地铁工程目前尚未有特殊弯型水平腕臂及双重绝缘型式的绝缘子成熟产品及其应用，为此，需结合受力及现场安装条件需求对该类产品进行开发并进行相关试验及试挂。

5 结束语

地铁与公路合建的高架桥区段采用架空接触网系统，在进行方案设计及实施时，首先应分析土建结构情况，根据土建设计方案，结合相关专业（含供变电所、限界、声屏障等）要求进行综合考虑，既要保证接触网系统安全可靠，又要利于相关专业设计方案的合理优化，同时亦要考虑轨道交通整体视觉效果的美观性。因此，对于不同的土建结构型式，应具体综合分析比较，确定适合于该工程的接触网系统悬挂及相匹配的接触网特殊设计方案。

[1]GB50157-2003.地铁设计规范[S].北京：中国计划出版杜，2003.

[2]CJJ 49-92.地铁杂散电流腐蚀防护设计规程[S].北京，1993.

[3]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.