成贵高铁接触网精细化设计方案探讨

成贵高铁接触网精细化设计方案探讨

龙建湘 丁润

中铁二院电化院 四川省 成都市  610000

摘要：结合成贵高铁地形系统复杂、接触网设施繁杂、接触网工点工况众多等特点，根据高速铁路接触网设计和施工的精细化需求，制定了本项目精细化设计的成套工点方案。本文通过对接触网系统参数、防雷接地、设备安装、结构选型、接口工程等多方面的细部设计，以“四化”为支撑，以建立世界领先的铁路设计标准体系为目标，保障项目顺利开通。

关键词：高速铁路；接触网；防雷接地；BIM设计

一、工程概况

成贵铁路是一条连接四川省成都市与贵州省贵阳市的高速铁路，是“八纵八横”高速铁路主通道之一兰广通道的重要组成部分。该线路途经云贵川三省，线路全长648公里，设24个车站，设计的最高速度为250km/h。

牵引供电系统采用单相工频（50Hz）、25kV交流制，AT供电方式。接触网采用全补偿弹性链型悬挂，正线线材及张力组合为JTMH120(20kN)+CTSM-150（25kN）,导线高度5500mm,支柱采用H型钢柱及硬横跨结构，补偿方式为棘轮。

针对成贵高铁接触网工程项目特点，本项目引入精细化设计理念，对每一部分工程进行细部设计，为实现中国高铁走出去奠定基础。

二、精细化设计方案

2.1 理论联系实际，采用先进辅助仿真工具保证工程设计参数的合理性

通过弓网力学仿真，充分论证不同接触网系统参数对应的弓网关系，并结合本线运行速度和技术经济性分析，提出全线接触网悬挂类型采用全补偿弹性链形悬挂，正线接触导线线材及张力组合采用JTMH-129+CTSM-120（20kN+25kN），结构高度1600毫米。

图-250km/h双弓运行时接触力曲线

通过建立不同速度下弓网动态耦合模型，开展了弹性吊索时程空间状态模拟，并经过现场精确测量及试验，揭示了弹性吊索在接触网系统中的服役机理，不仅科学合理的提出了本线典型跨距下弹性吊索的具体张力、长度的数值，还通过模拟弹性吊索静动态空间位置状态成功解决了弹性吊索与承力索、腕臂或定位装置间的位置冲突难题，避免了线索磨损或断线。

图-弹性吊索服役性能预测及评估

通过建立了250km/h速度等级的限位定位器安装计算模型，得出了不同悬挂参数下的定位器安装长度、角度（坡度）、开口△h以及限位调整间隙等数值，解决了以往高速铁路接触网定位器安装中长期存在的认知谬误、型式混乱以及安装错误等症结，避免了受电弓高速运行时打弓、钻弓等事故。

图-本项目采用定位器安装设计原则、具体选型表

  2.2  合理雷电防护，提高铁路设施稳定性

本线全线年平均雷暴日大于40天，其中贵州毕节地区大于60天。根据《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）的要求，并考虑各线索间的绝缘距离要求，在设计过程中经过认真设计比选，本线采用支柱升高独立架设避雷线方式。通过梳理接触网避雷线服役环境、功能以及特点，提出了接触网避雷线肩架、下锚拉线底座、以及耐张线夹等重点工序的细部技术标准、详细施工工艺、精确误差控制；通过对接触网避雷线张力、温度以及弛度间相互关系的研究，提出了接触网避雷线架设时温度测量和相关计算方法，避雷线不同高差下接触网避雷线弛度观测以及调整技术要求，避免后期由于温度变化引起避雷线张力、弛度变化而引起的安全质量隐患；通过结合环境腐蚀要求，制定了接触网避雷线防腐技术要求，提高了其使用寿命。

独立避雷线的使用对本线接触网起到防雷保护作用，极大的降低了接触网雷击跳闸率，提高了接触网运行的安全、可靠性。

  图-项目避雷线工程照片

2.3 细化设备安装，简化运维工作

本线根据铁路总公司“强基达标、体制增效”的工作主题，在总结提炼近年来高速铁路建设和运营等方面经验，以沪昆客专、贵广铁路、西成铁路等建设成果为依托，广泛征求建设、设计、施工、监理、运维等各方面意见，细化设备安装设计，提升工艺质量标准。

（1）隔离开关、避雷器细部设计

通过对设备安装环境、服役对象、安装可靠性的研究，确定了本线接触网隔离开关安装采用双拼H型钢柱。通过对隔开、避雷器引线增设跳线支撑绝缘子的方案，避免了设备引线脱落的风险。通过细化设备安装肩架、设备线夹、支撑板的材质选型设计，保证了设备长期稳定运行。通过三维建模，根据不同安装高度、安装位置、设备型号，合理计算确定电连接引线的长度，提高设备运行的安全性。

  图-本项目隔离开关安装图示

（2）细化接地及回流设计

本线吸上线电缆、回流电缆与扼流变中性点连接时增加转换母排，有效解决了扼流变处接线混乱、连接不可靠等问题；吸上线、回流电缆出入电缆槽加装波纹管防护，采用非磁性抱箍固定，提高了施工工艺质量。回流采用轨回流、线回流、综合接地回所不同回路回所，采用电缆沟分沟敷设回所，便于运营维护及故障排查。

图-吸上线、回流电缆安装工艺示意图

2.4结构化繁为简克服特殊困难

接触网支柱基础、变电架构等是电气化铁路重要的受力构件，也是一种无备用的户外供电支持装置，经常受冰、风、雨、雪等恶劣气象条件的影响，一旦发生故障或事故将直接影响列车的运行，其可靠性是保证铁路牵引供电系统安全、稳定运行的前提。此外，接触网支柱、变电架构还要考虑结构的简单轻巧、材料的经济合理、施工和运营维护简单方便，本工程结构设计优化如下：

（1）硬横梁上采用门型框架安装悬挂附加导线，构思巧妙、结构合理，施工简便，加强了结构的稳定性，降低了成本。

（2）车站股道间采用过水沟基础，其凹槽的尺寸与排水沟的尺寸相同且方向一致，能够保证排水沟的平顺性及有效排水性，接触网支柱设置在底座上，在满足水沟排水要求的同时满足了接触网支柱的立杆要求，并且降低了水沟地段铁路线间距的使用要求，有效解决了接触网支柱与水沟冲突的问题。

2.5 精细化设计、接口工程完善

（1）在土建基础接口方面，基于接触网基础应采取预埋方式的理念，结合本线250km/h标准路基、桥梁、隧道型式，接触网基础均采用预埋方式，与土建接口工程无缝对接。

（2）在隧道断面尺寸接口方面，基于单、双线隧道以及普通、加高加宽等不同型式的隧道断面逐一开展分类工点设计，中间柱、转换柱及下锚补偿装置充分利用断面空间，合理选取安装形式、优化结构参数，避免了接触网带电体与隧道壁绝缘距离不足、零部件侵入建筑限界、下锚坠砣占用救援通道过多等系列问题。

图-隧道内无洞室下锚安装图示

（3）在轨道超高接口配合方面，针对无砟、有砟不同轨道类型从0至175mm的不同轨道超高Uh，本线按Uh每10mm逐级进行设计，充分比较后进行归类，既涵盖了所有轨道超高下接触悬挂安装形式，同时也尽量简统化了安装形式，便于施工选用和安装。

（4）在与AF线、PW线、回流线等附加悬挂接口方面，充分结合附加导线安装通用参考图及安装方式，开展接触悬挂腕臂装配的位置、安装型式以及与附加导线相互关系等合理布置、优化，确保与各型附加导线安装无论静态还是动态情况均不发生相互冲突。

图-隧道内接触悬挂考虑AF、PW线等附加导线影响的设计

成贵高铁接触网精细化施工与管理是一项体系化、全面化工作，贯穿于建设工程项目全过程。该项目的精细化施工与管理尚需深入细致地实施贯彻;需要项目管理人员的重视和支持需要广大施工人员的积极配合，并以各项规章制度的贯彻和有效措施的执行作保障。

成贵高铁通过精细化施工与管理模式,提高了铁路“四电”建设工程项目管理水平,建设了高质量、高标准、高水平的高铁项目;实现了资源节约环境友好，人文和谐的精品工程。

三、结束语

成贵高铁接触网精细化设计是一项体系化、全面化工作，贯穿于建设工程项目全过程。成贵高铁接触网工程通过精细化设计,提高了铁路“四电”建设工程项目技术水平,建设了高质量、高标准、高水平的高铁项目;实现了资源节约环境友好，人文和谐的精品工程。

参考文献：

[1]TB 10621-2014,高速铁路设计规范

[2]EN 50119-2020，电气化铁路接触网设计、施工及验收标准