高架桥接触网支柱位置对比分析

裴丽君，陈 凯

0 引言

南京城轨南京南站至机场段工程（南起禄口机场，北至南京南站）全长约34.9 km，其中高架段长约16.3 km，过渡段长约0.8 km，地下段长约17.8 km；共设置8 座车站，其中高架车站3 座，地下车站5 座；平均站间距为4.9 km，最大站间距为禄口机场站至禄口新城南站，长约7.972 km，最短站间距为将军路站至佛城西路站，长约2.851 km。地下线路占全线51%，高架段及过渡段占全线49%。该线作为联系禄口国际机场与南京南站两大枢纽及南京主城区的重要通道，系展示南京城市形象和景观环境的关键窗口。

1 国内地铁轻轨支柱设置

目前，国内同等技术条件下，地铁高架桥区段接触网支柱设置情况统计见表1。

通过对国内地铁相关情况的调查发现，地铁轨道交通接触网系统只有在建的重庆地铁六号线采用中间合架立支柱（双肩挑）方案，未经过实践检验。高架桥段接触网支柱基本设置在线路两侧。

表2 列出了接触网支柱设于2 条线路间的基本参数设置。从表2 可以看出，轻轨/有轨电车的供电系统要求的载流量小，接触网线索少，结构简单，线索对支持结构的作用力小，因此相对可以减小支柱容量，减小支柱的外径，从而提高支柱的观感，并且轻轨接触网导线少，下锚地点少，也有利于协调接触网支柱的布置，以改善景观效果。

2 接触网支柱设置方案

2.1 接触网支柱位于线路两侧方案

接触网支柱位于线路两侧（图1）时，在电气上，左、右线接触网在机械、电气上完全独立，在V 形天窗检修模式下，上下行带电体之间的距离大于2 500 mm，完全能够满足接触网的安全距离要求。当一条线路某一处接触网发生故障、事故时，对另一线路接触网无影响，事故范围小；在进行故障、事故抢修及平时正常检修时，另一线路接触网不用停电，可通过行车组识进行反行、安排好列车间隔，达到不间断上下行旅客的输送，故障、事故影响范围小。

南京地铁六号线线路存在小曲线半径，接触网分开设置，可以大大减小接触网支柱的半径以及容量，达到外形美观的效果，同时也减小了对桥梁的荷载，有利于桥梁专业的设计。

接触网上下行锚段关节匹配，能达到统一、整齐，方便运营管理。

在接触网通过道岔、交叉渡线等特殊区段，过渡方案简单，支柱布置统一，全线均位于线路两侧。

表1 地铁高架桥区段接触网支柱设置统计表

表2 接触网支柱设于两线间基本情况表

图1 支柱位于线路两侧示意图

2.2 接触网支柱中间（双肩挑）合架方案

接触网支柱一般位于2 条线路中间，接触网的悬挂方式采用双肩挑，即左、右线接触网悬挂安装在同一支柱上。采用上下行合架悬挂方式，支柱数量减少，景观效果相对较好，如图2 所示。

图2 支柱中间合架悬挂方案示意图

如果在两线间设立合架支柱，上下行在中间立柱上的2 套腕臂绝缘子间的距离较小。在某一股道的接触网停电抢修，另外一股道接触网带电时，带电腕臂结构对不带电一侧的运营维护人员会造成安全隐患，尤其是在现场更换合架支柱上的绝缘子、腕臂结构、支持结构时，带电体对检修人员以及所携带的检修工具、材料等的安全距离是达不到要求的，运行维护以及抢修中存在安全隐患。所以一旦出现事故和故障，上下行必须同时停电检修，事故状况下停电范围大，行车组织和列车运行交路须做相应的变化。

接触网线材每隔一定长度需设置锚段关节下锚以保持线材张力的恒定。高架段接触网线材较多，上下行各7 条线，其中有2 条承力索、2 条接触线、2 条辅助馈线（预留安装空间）和1 条架空地线。如果采用单支柱双肩挑的悬挂方式，下锚跨数是上下行独立悬挂时的2 倍，过长距离的下锚装置和下锚拉线等布置复杂、凌乱，影响高架桥的美观。

支柱设于线路中间，在雷雨天气人员通过线路中间的疏散平台时，存在一定的安全隐患。

道岔、交叉渡线等特殊区段过渡方案复杂，如图3 所示，该区段支柱必须设置于线路两侧，那么全线支柱布置方式不统一，反而造成局部景观效果差。而且架空地线、辅助馈线跨越接触线，在一定程度上增加了接触网的复杂性和施工难度。

图3 特殊区段接触网布置方案示意图

采用两侧立柱时，支柱容量一般不大于10 t·m，转换柱容量最大约为15 t·m，支柱外径350 mm。采用中间合架立柱方案时，左右线接触网线材均悬挂于一根支柱上，相比较两侧立柱方式而言，支柱悬挂线材增加1 倍，支柱容量相应加大，对桥梁载荷要求提高。经过计算，最大支柱容量约为17 t·m（小曲线半径外侧）。

2.3 支柱中间独立悬挂方案

如果支柱在线路中间独立设置，如图4 所示。该方案上下行接触网机械电气独立，支柱采用单肩挑悬挂方式，支柱容量小，外形相对美观。

图4 接触网中间独立悬挂方案示意图

与中间合架方案同样存在安全隐患及运营抢修问题，导线与支柱相对于两侧独立悬挂方案没有数量的区别，且主要影响高架区间美观的接触网线材，还是位于线路上方，并没有发生根本性的变化。根据现有补偿下锚空间要求，下锚支柱必须错开布置，因此下锚跨度增大，高架桥局部美观性较差。

3 3 种方案对比分析

纵观国内城轨接触网的运营维护模式，在正常情况下，接触网采用垂直天窗进行维护，即一般情况下左右线皆停电进行检修，而在发生事故以及需要大修，例如广州地铁1 号线的柔改刚工程、深圳地铁1 号线的断线事故以及南京地铁弓网事故下，接触网必须保证旅客及时疏散或者正常运输，这时候就需要采用“V”形天窗的抢修维护或者运行。在V 形天窗的检修模式下，左右线的接触网必须要保证维护人员的安全，即接触网的设计要满足不带电侧接触网对带电侧接触网的最小安全距离要求。

由于接触网无备用，其安全可靠性成为设计重点。参考《电业安全工作规程》（DL409-91）中对交流10 kV 及以下临近带电电力线路工作的安全距离要求，在接触网一行停电另一行检修的情况下，检修人员以及所携带工具、材料等对带电体的安全距离应大于1 m。

参考EN50122-1 标准的规定，在DC 1 500 V接触网中，人员站立面可接近接触网带电部件的限界要求为：人员应该距离带电体的水平距离要大于1.5 m，高度应大于2.75 m。这个要求只是对熟练技术工人的要求，对于新网工来说，其水平距离应大于2.25 m，垂直高度应大于3.5 m。

结合国内的检修运营经验，为了安全起见，接触网专业借鉴 EN50122-1 的规定，困难情况下抢修安全距离应不小于1.5 m。

从接触网本身的投资情况来看，线路两侧设置支柱比中间设置支柱增加工程投资约25 万元/正线公里。线路两侧设置支柱与支柱中间独立悬挂方案工程投资相当。

纵比干线铁路电气化接触网，干线铁路动辄几百公里，支柱的投资远比城轨接触网所占的比重要大，但是考虑到供电的灵活性以及V 形天窗检修、事故抢修的需要，接触网支柱仍然设置在线路两侧，这说明在安全方面的投入，远比工程投资的意义要大，而且城轨接触网支柱减少的费用在接触网投资中仅占很小的比例，比发生事故以后的机会成本以及社会影响的重要程度要小得多。接触网的高架支柱一般都是用吊车进行调整及安装的，支柱放在两侧比放在中间容易施工调整。

从3 个方案的示意图中可以看出，支柱中间独立悬挂的方案，桥梁专业需要对上部结构进行加宽，具体加宽宽度及经济技术比较，由于涉及桥梁专业知识，在此不做叙述。中间独立悬挂方案相对于线路两侧设置方案没有节约投资，相对于双肩挑方案景观效果较差，而且还对桥梁以及线路设计提出了一定的要求，故在国内并无运用案例。

4 结束语

综上所述，支柱中间独立悬挂方案，对运营抢修存在影响，且国内没有成熟的施工、运营经验工程，六号线机场段在2013 年底开通，为2014 青奥会服务，工期只有不到3 年的时间，对接触网的设计、施工都提出了较高的要求，因此最好能借鉴国内类似工程的成功经验；接触网支柱布置于线路两侧方案，能够良好保证接触网的功能要求，运营维护安全方便，只是景观效果稍差；根据南京地铁6号线机场段的工程条件，结合接触网设计的关键点，从安全可靠性、供电的灵活性以及工程实施方面等多方面综合考虑，推荐接触网支柱设置于线路两侧，上下行接触网独立悬挂的安装方案。

[1] 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.

[2] 张道俊，张韬.接触网运营维修与管理[M].北京：中国铁道出版社，2006.

[3] Kießling, Puschmann, Schmieder.电气化铁道接触网[M].中铁电气化局集团译.北京：中国电力出版社，2004.