宁波地铁1号线高架段接触网景观研究

孙海东，杨　超

(1.宁波市轨道交通集团有限公司， 浙江宁波　315012；2.北京城建设计研究总院有限责任公司 ，北京　100037)



宁波地铁1号线高架段接触网景观研究

孙海东1，杨超2

(1.宁波市轨道交通集团有限公司， 浙江宁波315012；2.北京城建设计研究总院有限责任公司 ，北京100037)

为有效改善接触网对景观环境的影响，从景观效果和技术方面，对接触网系统悬挂类型、支柱布置方式、支柱与桥面系结合情况、支柱的选型、隔离开关的设置、补偿装置的选用、上网电缆路径变化、防腐措施及色彩协调等关键技术进行重点分析，得出适合宁波地铁1号线高架段接触网景观方案。既满足接触网系统使用功能要求，又达到了景观设计的效果，建议宁波地铁后续线路高架段采用此接触网景观方案，并为其他类似工程提供借鉴。

地铁；接触网；景观；方案

1　研究背景

随着城市轨道交通的迅速发展，高架线路架空接触网应用也越来越广泛。目前我国在建和已建城市轨道交通线路大多采用了架空接触网供电方式。而架空接触网由于支柱和架空接触网的存在，使得城市轨道交通高架线路的景观效果受到了一定的影响。如何在满足架空接触网技术要求的前提下，提高接触网景观效果，是今后我们研究的发展方向。

随着投入运营线路的增多，对接触网景观效果进行优化的呼声越来越高，国内厂家也积极研制出许多新型产品，以改善景观效果。同时，各单位也在充分考虑架空接触网技术条件的前提下，更新设计思路，通过采用新技术、新工艺、新产品等手段来提高架空接触网的景观效果。同时高架桥、接触网和声屏障作为高架区段轨道交通最直观的反映，其景观协调性更加受到重视，可以通过改变桥面宽度、改变接触网支柱形式、调整接触网支柱与声屏障相互位置、提高护栏板等方式改善城市轨道交通高架线路的景观效果。

因此，接触网作为轨道交通的一个子系统在满足系统运行需要的同时，也间接承载着景观展示、反映城市特色、融合生态环境的任务[1]。

2　研究内容

宁波地铁1号线是宁波市轨道交通线网的基本骨干线，线路全长45.878 km，其中高架线路26.45 km。高架段根据环评要求沿线需设置不同形式的声屏障，接触网支柱与声屏障及桥梁的结合设计是本工程接触网景观的研究重点。

主要从以下几方面进行景观效果研究：接触网悬挂类型、接触网支柱布置方式、接触网支柱与桥面系结合情况、接触网支柱的选型、隔离开关设置的位置选择、补偿装置的选用、上网电缆路径变化、接触网防腐措施及色彩协调[2]。

3　研究方案

3.1接触网悬挂类型

根据结构形式不同，架空接触网可分为：柔性架空接触网和刚性架空接触网。

刚性架空接触网的悬挂点间距一般为8～10 m，用于隧道内接触网安装，对于地面及高架线路，由于上方空旷，必须安装支架来悬挂支撑件，投资很大，故不适合于隧道外悬挂安装[3]。

柔性悬挂的跨距一般为30～50 m，接触网悬挂可采用单支柱安装旋转腕臂结构形式，投资省，施工方便。因此高架段需采用柔性悬挂方式。

从柔性架空接触网的悬挂类型看，无论是简单悬挂还是简单链型悬挂都能够满足本线最高80 km/h速度的行车要求，简单悬挂装配简单，悬挂线索数量少，景观效果稍好。但相对于简单链型悬挂，简单悬挂在授流可靠性和系统稳定性方面均有不足。根据本线牵引供电的计算，采用简单悬挂无法满足车辆取流的需要。目前，宁波地铁1号线高架段接触网的设计方案推荐采用简单链型悬挂，导线组成为2根辅助馈线+2根接触线+2根承力索+1根架空地线[4]。

考虑到接触网景观的优劣与接触网线索的数量密切相关，根据牵引计算结果，接触网可以考虑初、近期不设置辅助馈线，远期预留安装辅助馈线的条件。

3.2接触网支柱布置

对于高架区段接触网立柱可分为两侧立柱、中间立柱及门型架3种形式。

两侧立柱是比较常见的布置方式，我国轨道交通高架桥区段一般均采用此种方式；中间立柱较为少见，门型架布置应用不多。

采用中间立柱的布置方式景观效果最好，两侧立柱次之，但是中间立柱方案对高架结构影响较大，并且与本工程线路中间设置疏散平台的方案有冲突，接触网的安装也存在一些问题。故本线高架段推荐采用两侧立柱方案，通过与桥面系各系统间的良好结合，以达到良好的景观效果。

3.3接触网支柱与桥面系方案

对于两侧布置接触网支柱的高架桥，接触网支柱可设置于声屏障内侧或外侧。由于接触网需要经常进行支柱、基础、地脚螺栓的检查，调节下锚补偿量、下锚拉线等工作，当接触网支柱设置于声屏障外侧时，对接触网自身的检修、维护不利。另外接触网的斜腕臂是带电体，对声屏障的高度也有限制，所以接触网设置在声屏障外侧的形式很少采用。

目前国内城市轨道交通线路一般将接触网支柱设置于声屏障内侧。主要方式有3种，针对3种接触网支柱布置方式，下面从景观效果、对其他专业影响、运营维护、施工安装等几个方面进行比较，见表1。

表1　3种布置方式对比分析

3.3.1方案概况

为保证高架段的良好景观，宁波地铁1号线高架段将对以上3种方式的优点进行整合，同时兼顾经济性、美观性和可实施性。采用对桥梁护栏板、接触网支柱和声屏障集中整合的方案，优化布置，以压缩桥梁宽度，节约投资[5]。

整合以后的接触网支柱和声屏障位于桥梁护栏板上方，接触网支柱位于声屏障内侧，下锚点特殊处理。直线段桥梁等宽，曲线段根据限界条件整体加宽，全线无局部突出。如图1所示，接触网在直线段条件下，支柱位于声屏障内侧。

图1　桥面系整合之后接触网布置(单位：cm)

3.3.2接触网重点研究内容

(1)满足受力的前提下缩小接触网预埋件及支柱底板法兰横桥向尺寸

根据受力计算，各种不同曲线条件下支柱容量及荷载情况见表2。

表2　支柱容量及荷载

由表2可知，宁波地铁1号线高架段最大支柱容量为120 kN·m。考虑到预埋件由桥梁施工单位实施，应尽量减少预埋件种类。本工程支柱预埋件统一为一种，均按最大荷载核算[6]。支柱底板法兰见图2。

图2　最大荷载核算的支柱底板法兰(单位：mm)

经最大荷载核算，支柱底板法兰垂直线路方向由原来的600 mm缩小至510 mm，各项受力均满足设计要求。

(2)下锚补偿装置比选[7]

目前在城市轨道交通中，柔性架空接触网下锚补偿基本有3种补偿装置，即棘轮补偿装置、恒张力弹簧补偿装置和液压补偿装置。

①棘轮补偿装置具有应用广泛、技术成熟、补偿灵活、强度好、传动效率高、耐腐蚀性能好等特点，但设备相对笨重，景观效果较差。

②液压补偿装置具有安装使用方便，调节灵活，质量轻等优点。但是该装置应用较少、易出现漏油、漏气的现象，受环境温度的影响较大，技术成熟性需要进一步验证。

③恒张力弹簧补偿装置具有安装使用方便、占用空间小、调节灵活、质量轻、外形美观、与城市景观的协调性较好等特点。但是技术成熟性有待进一步实践检验，目前供货商也比较少，产品选择空间较小。如图3所示。

图3　恒张力弹簧补偿装置

宁波作为历史文化名城，对景观效果要求较高，综合考虑，推荐采用棘轮补偿装置。后续实施阶段根据技术发展，适时选择恒张力弹簧补偿装置。

(3)棘轮补偿装置的优化

由于接触网支柱位于桥梁护栏板之上，对于补偿下锚柱来说，坠砣的行程受到一定限制，经计算可以将下锚坠砣改为双串布置以解决此问题[8]。具体计算参数见表3。

表3　补偿下锚坠砣行程计算参数

经计算，桥梁护栏板高度设计为桥面以上1 300 mm为宜，接触网的锚段长度不宜大于1 400 m。

(4)全封闭声屏障处接触网下锚的处理

接触网的下锚包括接触线下锚、承力索下锚、中心锚结下锚、架空地线对向下锚、辅助馈线对向下锚。在全封闭声屏障区段，下锚点的处理可以采用如下两种方案。

方案1：接触网单独组立支柱，其平面布置与声屏障直立段相同，下锚拉线与声屏障支柱不发生冲突，均位于声屏障内侧。

方案2：下锚段接触网与声屏障合架，在声屏障钢结构上安装接触网下锚吊柱，接触网利用吊柱下锚，并在相邻跨的声屏障结构柱上安装拉线底座。通过对声屏障钢结构的受力情况核算，综合考虑，本工程推荐采用方案1。

3.4接触网支柱选型

高架桥接触网支柱一般采用钢支柱，根据形式可以分为圆锥形钢柱、等径圆钢柱、H型钢支柱等[9]。

锥形钢管柱截面尺寸小，结构简单，制造简单，机械化程度高，质量容易控制，外形轻盈、线条流畅，景观效果好。

环形等径钢管柱支柱上下截面一致，装配简单，配套零件易于标准化，安装维修方便，外形简洁。

H型钢柱截面尺寸小，结构简洁、制造简单、景观效果好。支柱上下截面一致，装配简单，配套零件易于标准化，安装维修方便。H型钢柱抗弯强度较大，但抗扭强度较小，且对受力有方向性要求[10]。

通过对3种类型支柱进行分析比较，考虑到圆锥形钢柱外形美观、质量轻、强度高且受力无方向性、底座安装稳固等特点，且投资较少，故宁波地铁1号线高架桥上单腕臂柱采用锥形圆钢柱[11]。

3.5隔离开关的设置

无论是以往的接触网设计，还是接触网运营检修规程，都未提出接触网锚段关节隔离开关的具体安装位置。

目前高架区段上网隔离开关的设置一般架设在区间支柱之上，由于是3台开关的组合，需要采用2个接触网支柱组成安装支架，桥梁侧面景观效果较差[12]。

宁波地铁1号线高架线如果采用接触网上网隔离开关支柱安装，对景观的影响比较明显，可通过优化设计提高景观效果。

建议将高架段接触网上网隔离开关设置在柜体内，隔离开关安装地点由支柱变为地面，将柜体放置在高架桥车站范围内，接触网电分段处通过电缆敷设的方式引上，这样高架桥区段支柱上避免了隔离开关的设置，采取将隔离开关安装位置下移的方式避免对景观的影响。

3.6上网电缆路径变化

一般城市轨道交通线路的接触网上网电缆经由接触网支柱向上敷设至接触网上网点，线索密集、众多，且沿接触网支柱外侧敷设，影响景观效果。本工程接触网上网电缆拟采用沿支柱内部敷设方式，从外观上见不到电缆在支柱上“爬行”，电缆的布置更加整齐，起到美化的效果。但缺点是支柱加工制造工艺复杂、截面加大，不利于安装和维护[13]。如图4所示。

3.7接触网防腐措施及色彩协调

轨道交通接触网主要设备材料采用了大量的金属材料，如果防腐措施不当将发生锈蚀现象，因此接触网材料的防腐问题不仅影响到接触网的使用寿命，而且会影响到城市景观。在众多的接触网的防腐处理方式中，热浸镀锌性能优异，能够确保钢铁制品的防腐寿命在30年以上，建议采用此种方式[14]。

为改善景观效果，也可以在镀锌后的支柱外表面使用防腐、防晒、防风的耐久涂料(如PPS 材料或氟碳树脂涂料等)进行喷涂绘制图案，但是成本较高且景观效果及保持时间不可预期，不推荐使用[15]。

4　结语

轨道交通作为一种快速公共交通工具，具有安全、舒适、便捷的优点，同时作为一个系统繁多的大型的建筑物，它也在很大程度上深刻改变着城市面貌。在国内轨道交通系统大规模开工建设的背景下，人们已经越来越重视其景观影响。接触网作为直观反映轨道交通景观效果的媒介之一，对景观处理具有重要的意义。 宁波地铁1号线高架段通过上述方案的实施，可以有效地改善接触网对景观环境的影响，为今后新线建设或类似工程建设提供借鉴。

[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，2005.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50299—1999(2003版)地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[3]孙海东.刚性悬挂接触网在城市轨道交通牵引供电系统中的应用[J].铁路技术创新，2011(1)：35-38.

[4]中华人民共和国铁道部.TB 10009—2005铁路电力牵引供电设计规范[S].北京:中国铁道出版社，2005.

[5]孙海东，翁建群.宁波地铁1号线供电工程建设管理[J].现代城市轨道交通，2015(6)：70-73.

[6]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 25020.3—2010电气化铁路接触网钢管支柱[S].北京：中国铁道出版社，2008.

[7]路振铎，杨超，于萧寒.基于接触网技术的现代城市有轨电车景观研究[J].都市快轨交通，2013(5) ：15-17.

[8]宁波市轨道交通集团有限公司.轨道交通供电系统工程施工质量验收规定[S].宁波：宁波市轨道交通集团有限公司，2013.

[9]孙海东.城市轨道交通机电工程安全质量管理[J].现代城市轨道交通，2014(6)：73-77.

[10]中华人民共和国铁道部.TB10421—2003铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[11]梁英.车站接触网在股道间立柱方案研究[J].铁道标准设计，2014(5)：128-129.

[12]高保，曹晓斌，田明明.直供方式接触网避雷线安装方式与防雷效果[J].铁道标准设计，2015(11)：131-132.

[13]邓长安.全补偿简单直链型悬挂接触网整体吊弦的精确安装研究[J].铁道标准设计，2013(2)：101-102.

[14]夏景辉，胡一洲.架空接触网系统及其城市景观功能[J]. 城市轨道交通研究，2002(2)：51-55.

[15]范海江.天津站接触网景观设计研究[J].铁道标准设计，2012(1)：108-109.

Research on OCS Landscape in Elevated Section of Ningbo Metro Line 1

SUN Hai-dong1， YANG chao2

(1.Ningbo Rail Transit Group Co.， Ltd.， Ningbo 315012， China; 2.Beijing Urban Engineering Design & Research Institute Co.， Ltd.， Beijing 100037， China)

To effectively improve the environmental impact on the landscape， this paper focuses on key technologies， such as catenary suspension modes， pillar arrangement， binding of pillar with deck system， position of switchgear， selection of compensating device， cable laying method， corrosion prevention and color coordination with respect to visual effect and techniques to find out OCS landscape program applicable to the elevated section of Ningbo metro line 1. The program not only satisfies the functional requirements but also achieve the effect of landscape design. The program is recommended for follow-up elevated sections of Ningbo Metro providing

for other similar projects．

Metro; OCS (Overhead Catenary System); Landscape; Program

2016-02-23；

2016-03-22

孙海东(1982—)，男，工程师，2006年毕业于石家庄铁道学院，工学学士，E-mail：shd125@qq.com。

1004-2954(2016)09-0132-05

U225

ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.09.029