石武客运专线郑州东站信号综合防雷实施方案研究

张 宇

(中铁第四勘察设计院集团有限公司通信信号设计研究处,武汉 430063)

1 概述

随着我国铁路信号技术的不断发展和铁路高速化、信息化、智能化建设的需要,列车对信号设备运行的安全性、可靠性提出了更高的要求,信号设备的防雷问题变得越来越重要。近年铁道部先后颁布了铁运(2006)26号文件《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》[1]、运基信号[2007]535号文件《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计》[2]等技术规范,但由于综合防雷涉及的专业多,综合站房式样多,站台构筑的多样性等因素,这些规范执行仍然存在一些具体的问题,如何结合郑州东站的具体情况,把规范的要求贯彻到工程设计中,并同站房、站台很好地结合是一个难点。本文仅针对石武客运专线上的郑州东站部分特殊的防雷实施方案,以相关的铁路信号防雷规范为依据,提出一些切实可行的方案。

2 郑州东站简介

郑州东站位于石武客运专线郑州枢纽内,分为京广场和徐兰场,属于枢纽大站,共有道岔118组,股道32个,站台长450m,股道架空558m,具体见图1。

3 综合接地系统方案

3.1 贯通地线及横向连接

郑州东站站内贯通地线走向见图2。

图1 郑州东站平面布置

图2 郑州东站站内贯通地线

贯通地线采用70mm2的铅包多股铜绞线,并满足贯通地线上任意一点接地电阻≤1Ω的要求。郑州东站进站内路基地段贯通地线埋设于信号干线电缆槽下,分支引接线的设置以接触网支柱为间隔设置,暂按每隔50m向信号电缆槽引一接线。桥梁地段贯通地线敷设于通信信号电缆槽内,并采取砂防护措施,当贯通地线的接地电阻＞1Ω时,可另设附加接地极。站台两端分别将上下行贯通地线横向连接1次,连接线采用与贯通地线相同材质[3～4]。

3.2 桥梁综合接地

郑州东站桥结构采用双向框架桥。

3.2.1 梁体综合接地

在梁体上表面(或保护层)设纵向接地钢筋,纵向接地钢筋设于防护墙下部及上、下行无砟轨道板间的1/3和2/3处,并纵向贯通整片梁。每片梁两端各预留2个接地端子,梁之间接地端子用分支引接线相互连接,桥两端的接地端子用与贯通地线同材质的分支引接线相连,最后与贯通地线连接。如图3所示。

3.2.2 桥墩综合接地

图3 梁体综合接地布置

每个桥墩内部的接地钢筋要与梁体内的接地钢筋可靠连接,如图4所示。每个桥墩下部预留2～3个接地端子,与桥下的钢筋网可靠连接,并与综合站房的等电位网也要连接。具体连接方式由各专业协商解决。

图4 桥墩综合接地布置

3.3 站台综合接地

站台墙的台面上层靠线路侧60cm范围内的所有纵向结构钢筋均须接地,站台墙台面上层的纵向接地钢筋与站台墙内的部分横向、竖向结构钢筋及接地端子连接构成站台墙接地装置,并以每片梁长为单位,在站台内部其接地钢筋与桥梁接地钢筋可靠焊接2处。站台通过桥梁结构钢筋达到与贯通地线连接的目的。站台上每隔100m预留1处接地端子。站台两端预留2处接地端子。站台墙内的接地钢筋应充分利用站台墙非预应力结构钢筋。接地钢筋之间要求可靠焊接。中间站台两侧站台墙的接地装置通过接地连接线与相邻站台的站台墙接地装置在站台两端实现等电位连接[5]。

4 信号房屋综合防雷方案

根据目前中南院站房设计方案,信号设备用房位于郑州东站综合楼的出站层,下方为进站层,上方为站台层(与股道平齐),在综合站房具体位置见图1。靠近综合站房边缘,京广场和徐兰场共用信号电源及继电器室。郑武线和徐兰线综合值班室分开设置,预留徐兰客运专线RBC机房。信号用房布置见图5。

图5 信号用房平面布置(单位:mm)

信号房屋综合防雷防护范围为信号计算机室、信号电源及继电器室、综合值班室、电缆引入室。由于综合站房的防雷要求远远达不到铁路信号房屋防雷要求,故信号房屋的防雷需做特殊处理。内容包括屋面的避雷网和引下线、综合地网以及各室内的等电位连接,室内设备防雷汇集线、等电位汇集线的安装,信号电源防雷、分线盘防雷汇集线安装,各汇集线引出接地,微机室法拉第笼屏蔽。信号综合防雷示意如图6所示。

图6 信号用房综合防雷示意

4.1 避雷网

避雷网采用40mm×4mm热镀锌扁钢,在综合楼顶层屋面焊接成不大于3m×3m的网格,覆盖信号屋面。避雷网覆盖范围应扩展6m。平屋顶的避雷网应位于屋面或隔热层上方,架空50～100mm,防止积水腐蚀避雷网。

4.2 避雷带

避雷带沿信号房屋女儿墙环绕设置,坡屋面的屋脊和突出部分也要设置。

4.3 引下线

靠近信号用房设置引下线4～6根,按四角及长边中间基本均匀分布,引下线与地网连接处必须设置垂直接地极。根据综合站房装修特点,引下线暗敷在外墙装饰面层与墙体空隙内,穿PVC管防护。上端与避雷带焊接,下端与综合接地网焊接。

4.4 综合接地网

综合接地网由水平接地极和垂直接地极构成。综合接地网环绕信号房屋成闭合环形,距墙1.5～2m。如条件限制,综合接地网也可做成“U”形开口或“L”形、直线形。并保证与贯通地线有3～4处连接。

4.5 接地汇集线

汇集线有等电位汇集线、设备防雷汇集线、电源防雷汇集线、分线盘防雷汇集线。

4.6 机房屏蔽(法拉第笼)

由于综合楼内采用框架结构,在电源及继电器室、计算机房、RBC机房四面墙及屋顶,应在混凝土墙内用不小于φ8mm的钢筋焊成不大于0.6m×0.6m的网格作法拉第屏蔽笼[6～8]。

4.7 室内走线注意事项

(1)外电源线,配电箱位置尽量靠近电源屏,由于电力线电磁干扰比较严重,需要离其他信号设备保持一定安全距离。

(2)室外电缆线:属于脏线,电缆引入口尽量靠近防雷分线柜。

(3)如果接口架至计算机房屏蔽线与电源线有交叉,尽量一个采用下走线方式,一个采用上走线方式,如果无法实施,在交叉部分范围1m左右,电源线要用铁皮槽罩住,屏蔽线要穿钢管防护,并且铁皮槽与钢管要分别接地[9～10]。

5 结语

石武客运专线上的郑州东站位于郑州枢纽,规模大,站型复杂,目前已经在施工阶段,由于通用图并不完善,信号综合防雷和综合接地无法完全参照通用图执行。在对铁路信号防雷规范以及其他线路工程实践分析总结后,就郑州东信号综合防雷和综合接地实施方案进行了深入研究,提出了安全、经济、可行的防雷方案,对高速铁路上的高架车站的综合防雷设计具有重要的工程参考意义。

[1] 铁运(2006)26号,铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见[S].

[2] 运基信号[2007]535号,铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计[S].

[3] 铁集成[2006]220号,客运专线综合接地技术实施办法(暂行)[S].

[4] 工管[2006]18号,客运专线综合接地系统设计原则(暂行)[S].

[5] 通号(2009)9301,铁路工程建设通用参考图铁路综合接地系统[S].

[6] 运基信号(2008)362号,关于对铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护进行补充规定的通知[S].

[7] 鉴信[2007]96号,关于印发《铁路防雷、接地工程设计专业分工及文件编制研讨会议纪要》的通知[S].

[8] 铁建设[2007]39号,铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定[S].

[9] TB10007—2006,铁路信号设计规范[S].

[10] TB10621—2009G971—2009,高速铁路设计规范(试行)[S].