大型高架车站信号电缆过轨方案研究

何 坚

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430063)

1 引言

我国铁路枢纽客运站基本上都处于特大、大城市内，大型枢纽客运站大多采用高架站方式，具有铁路交通可与市内交通无缝衔接、节省土地资源、避免和其他线路平面交叉等优点[1]。如武广客专广州南站、广珠城际珠海站、广州枢纽佛山西站等均为高架站。鉴于上述已运营大型高架站电缆过轨存在的弊端，研究大型高架站不同桥梁、轨道形式下电缆过轨方案，以便指导后续大型高架车站信号电缆过轨设计，利于信号施工[2]。

2 大型高架站信号电缆过轨需求分析

高架站由不同桥梁梁体构建而成，由于信号设备(轨道电路、信号机、转辙设备等)在站场布局范围内分布较广，导致其可能坐落于不同的桥梁梁面。从节省投资的角度考虑，同一种信号设备的电缆应就近合缆设计，而由于需合缆的信号设备可能处于不同梁面，此时应考虑电缆过轨问题；即便要合缆的信号设备处于同一梁面，但电缆需跨越不同股道进行汇集，此时也需考虑过轨条件的预留[3]。如在设计阶段站前专业未预留好信号过轨条件，则电缆敷设可能采取远距离绕行，或是不合理的应急措施，导致工程投资增加、施工及后期设备接管单位维护困难的情况[4-6]。本文针对上述情况，借鉴相关工程实例[7]，提出大型高架站信号电缆过轨方案。

3 不同桥梁制式下过轨方案

3.1 梁面内预埋过轨方案

梁面内预埋过轨方案如图1所示，原则上不采用该方案。桥梁顶板较薄，顶板顶面及底面均布置有纵横向钢筋网，若在顶板预埋过轨管，会导致其钢筋保护层难以保证，且顶板处于受压状态，预埋管道必然削弱其有效截面积，造成局部应力过大，不利于结构安全。此种方案箱梁与T梁情况类似。

3.2 桥梁梁端过轨方案

3.2.1 箱梁

相邻两孔梁的梁端翼缘板设置锯齿形槽口，同时在梁体外轮廓边缘设置槽式预埋件，电缆通过锯齿形槽口[8]后沿箱梁外轮廓经墩顶位置或经墩身由另外一侧通过槽口进入桥面信号电缆槽，完成过轨。电缆槽可放置于桥墩平台固定，亦可在桥墩侧面设置L型电缆支架(荷载根据电缆数量确定)固定。箱梁梁端过轨如图2所示。

为便于电缆敷设及后期维护，站内桥墩可增设吊篮及墩身爬架。

3.2.2 T梁

电缆从信号电缆槽开口处经T梁外轮廓到桥墩顶帽，横向沿墩顶由另一侧电缆槽开口进入，完成过轨。T梁梁端过轨如图3所示。

站内T梁同箱梁一样可设置吊篮及墩身爬架，便于信号电缆的敷设及后期维护。

3.3 梁缝处过轨方案

一般梁体间最小伸缩缝为10 cm，在信号电缆尺寸较小的前提下，可在梁体顶板处设置PPR管防护，PPR管伸入梁端不小于30 cm。电缆通过桥梁伸缩缝时，应在电缆槽断开处增加防护槽，防护槽应与原电缆槽道单边固定(防窜动)。当梁缝设有伸缩装置时，可不设防护槽。此种方案箱梁与T梁情况类似。

由于电缆位于梁缝处，后期检修困难，同时梁体在列车运行等因素作用下伸缩缝会出现缩小的状况，可能会对电缆产生挤压甚至破坏。故不建议在梁缝处进行电缆过轨。如确需在梁缝过轨，选择小管径PPR管，给梁缝留有适当的收缩空间。

3.4 桥梁梁体过轨方案

3.4.1 箱梁

(1)从梁体轮廓外边缘过轨方案

在具体指定的桥面翼缘板预留锯齿形槽口(不含桥梁梁端)处，并在指定位置设置槽式预埋件(采用U形支架固定信号电缆槽)，电缆由预埋件沿梁体外轮廓由另外一侧通过槽口进入桥面电缆槽，完成过轨。箱梁梁体外轮廓过轨如图4所示。

(2)从箱内穿越方案

考虑到箱梁箱内孔空间较大，在需过轨处电缆槽预留锯齿孔，从锯齿孔沿梁体侧面设置槽式预埋件(采用U形支架固定信号电缆槽)，在梁体两侧高于箱内孔底面10 cm处预留电缆出入口，箱内底面预留信号电缆槽。电缆从锯齿孔沿电缆槽架经箱内电缆槽过轨。电缆出入口孔径最大暂按20 cm设计，根据电缆实际数量确定开孔数量，电缆出入孔之间要有一定间距。电缆出入孔数量要满足后期大修改造需求。箱梁梁体内过轨如图5所示。

3.4.2 T梁

电缆从信号电缆槽开口处经T梁外轮廓线由另外一侧通过槽口进入桥面信号电缆槽，完成过轨。T梁外轮廓过轨如图6所示。

综上所述，四种过轨方案主要优缺点对比如表1所示。

表1 桥梁过轨方案优缺点对比

4 不同轨道制式下过轨方案

4.1 有砟轨道制式下过轨方案

桥梁地段有砟轨道典型横断面如图7所示。

为避免机械化设备作业对过轨管造成损伤，影响信号设备正常运营，有砟轨道线路不宜在轨道结构内预埋过轨，应优先考虑桥梁过轨方案。困难条件下桥梁无法过轨时，可允许少量管线在有砟轨道道床内过轨，但需满足以下条件:过轨管最大外径不得超过10 cm，垂直线路设置于相邻的轨枕空档之间，紧贴桥梁梁面穿过道床，避免过轨管位于轨枕正下方，应分散过轨，每个轨枕间仅允许1根过轨管。过轨管应采取保护措施并固定于桥面，过轨管处做好标记，过轨管处捣固应使用人工方式，避免大机捣固对管线造成损伤。

4.2 无砟轨道制式下过轨方案

目前常用的无砟轨道类型有CRTSⅠ型双块式无砟轨道，CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式无砟轨道，岔区轨枕埋入式、板式无砟轨道[9-10]。无砟轨道可能的电缆过轨方式有4种，具体分析如下。

4.2.1 轨道板内预埋过轨管

在轨道板内预埋电缆过轨管。为保证轨道结构承载力要求[11-12]，无砟轨道结构内不允许横穿过轨管。该方案在实际工程中不可行，不做推荐。

4.2.2 轨道板预留过轨槽

参照道岔区转辙机处预留拉杆槽方式预留电缆过轨槽，该方案在结构设计及施工中均不具备可行性，也不做推荐，原因如下:

(1)道岔区转辙机处预留拉杆槽位置岔枕间距采取特殊设计，轨枕间距为650 mm，道岔区预制道岔板厚度240 mm，现浇道床板厚度320 mm，同时在拉杆槽处道床加强配筋设计。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道为现浇结构，道床厚度240 mm，相比岔区现浇道床板厚度减少80 mm，采用预留轨道槽对轨道造成较大削弱，无法满足结构强度要求；CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式轨道轨道板均为工厂预制结构，且为预应力钢筋混凝土结构，轨道板厚度不大于200 mm，在局部设置预留槽无法满足预应力钢筋设置及结构强度要求。

(2)岔区板式无砟轨道道岔板为工厂预制结构，是与道岔配套的定型产品，采取预留槽方式需协调道岔板设计单位，提前明确留槽位置重新进行设计；岔区轨枕埋入式无砟轨道为现浇结构，如需预留轨道槽，应提前给出预留槽位置便于进行该部位结构加强设计，轨道槽宽度不大于150 mm，深度不大于100 mm。

4.2.3 无砟轨道伸缩缝处过轨

利用轨道伸缩缝处过轨，由轨道专业在伸缩缝处轨枕板内预埋电缆支架，电缆支架高于轨枕板底面5 cm以上，以保证排水通畅。无砟轨道板伸缩缝一般在10 cm左右，根据调查信号电缆直径范围在1.5～4.2 cm之间，考虑后期列车运行后轨道伸缩缝间距变小，信号电缆敷设后伸缩缝需预留3～4 cm间距，故伸缩缝敷设直径最大为4.2 cm的电缆1根、直径最小为1.5 cm的电缆6根，其余电缆根据直径确定电缆根数，电缆敷设按并排考虑。根据过轨电缆数量，可考虑设置双层电缆支架。

各种无砟轨道伸缩缝尺寸及信号电缆过轨可用宽度如表2所示。

表2 无砟轨道伸缩缝尺寸及电缆过轨可用宽度

4.2.4 钢轨底面至轨道板板顶面间过轨

分支电缆可考虑在钢轨底面至道床板板顶面间过轨。由于正线速度较高，此种方案在正线不建议采用。采用此种过轨方案时，应采取加固措施。

上述各种无砟轨道钢轨底面至道床板高度及信号过轨可用高度如表3所示。

表3 轨道钢轨底至板顶高度及信号过轨可用高度

综上所述，不同轨道制式过轨方案优缺点对比如表4所示。

表4 不同轨道制式过轨方案优缺点对比

5 结论

(1)对于新建大型高架站，信号电缆过轨应结合桥梁及轨道型式、电缆数量等采取不同方案。

(2)如采用无砟轨道，建议采用下列方案过轨:①同一片梁分支电缆过轨可采用无砟轨道伸缩缝(仅限于CRTSⅠ型双块式、CRTSⅢ型板式、岔区轨枕埋入式和岔区板式无砟轨道)或钢轨底面至道床板板顶面间缝隙过轨的方式。也可考虑在桥梁梁缝过轨。同一片梁的干线电缆建议采用桥梁梁端过轨方案。②不在同一片梁信号电缆过轨，分支或干线电缆建议采用桥梁梁端过轨方案。对于箱梁，也可采取从梁体外缘或梁身穿洞方式。

(3)如采用有砟轨道，建议采用下列方案过轨:

①经设备接管单位及轨道专业允许，同一片梁分支电缆可采取轨面道砟下预埋过轨管方式。如不允许在道砟下预埋过轨管，分支电缆少时可考虑在梁缝过轨。分支电缆较多时可采用桥梁梁端过轨。②不在同一片梁过轨，分支或干线电缆建议采用从桥梁梁端过轨。对于箱梁，也可采取从梁体外缘或梁身穿洞方式。

(4)对于改造工程、有扩建的桥梁工程，如采用有砟轨道，过轨方式参照结论第(3)点。如采用无砟轨道，过轨方式参照结论第(2)点。

(5)对于改造工程，站场规模无变化时，可考虑既有电缆过轨使用既有梁缝或轨道伸缩缝等。分支或干线电缆建议从桥梁梁端过轨。

(6)过轨钢管、桥架、吊篮、孔洞等设施应有足够余量，满足后期改造和设备大修需求。

(7)设计时应结合工程特点，合理选用过轨方案。应加强与桥梁和轨道专业的设计沟通，必要时需听取建设和运营部门的意见。

(8)大型高架车站其他管线过轨方式可参照本研究结论。