張 健

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司,天津 300251)

哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計研究

張 健

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司,天津 300251)

以哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計為背景,著重論述高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的新問題及處理方法。通過對多個設(shè)計方案在技術(shù)標準、對運營高速鐵路的影響、施工難度、經(jīng)濟評價等方面對比分析,提出準確定位高速鐵路臨時便線標準,避免在運營高速鐵路線路兩側(cè)設(shè)置臨時便線用接觸網(wǎng)支柱以及靈活運用永臨結(jié)合設(shè)計原則的設(shè)計思想。

高速鐵路；接觸網(wǎng)；便線；過渡；設(shè)計

1 概述

接觸網(wǎng)過渡改造是鐵路建設(shè)的重要組成部分，國內(nèi)在普速鐵路接觸網(wǎng)過渡轉(zhuǎn)線中積累了豐富的經(jīng)驗。2013年6月30日和7月4日，哈大高速鐵路上下行分別從運營的本線安全轉(zhuǎn)至臨時便線，拉開了高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡的序幕。以哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計為例，總結(jié)高速鐵路接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的新問題及解決方法，并探索普速鐵路接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)線過渡的設(shè)計原則在高速鐵路轉(zhuǎn)線中如何靈活運用。

2 哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計

2.1 哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線的設(shè)計背景

哈爾濱至大連高速鐵路于2012年12月開通，設(shè)計時速為350 km，運營時速為300 km。沈陽南站工程為哈大高速鐵路DK369+400～DK373+300區(qū)間范圍新建車站，因運營哈大高速鐵路影響站場及站房施工，需建設(shè)臨時便線，將哈大高速鐵路轉(zhuǎn)至臨時便線運營。臨時便線設(shè)計時速為200 km，運營時間為1.5年；等站場、哈大高速鐵路本線施工完成后，臨時便線轉(zhuǎn)至本線運行后拆除。沈陽南站建成后，哈大高速鐵路通過沈陽南站的設(shè)計時速為300 km。

哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計方案按以下原則制定：(1)結(jié)合線路、站場的過渡方案設(shè)計接觸網(wǎng)工程的過渡方案，保證列車安全可靠運行；(2)過渡方案方便施工及運營，最大限度地縮短停電時間；(3)正式工程原則上考慮永臨結(jié)合，減少廢棄[1]。

2.2準確定位便線設(shè)計標準，充分利用便線拆除材料

臨時便線為過渡使用，因為使用時間不長，運營時速較低，一般在節(jié)省投資的原則下設(shè)計標準較低[2]。但是本次哈大高速鐵路臨時便線設(shè)計時速為200 km，運營速度已經(jīng)達到高速鐵路速度標準，并且運營時間較長，臨時便線運營上的故障會導(dǎo)致哈大高速鐵路全線列車停運，所以簡單的作為便線處理并不恰當。本次設(shè)計時將便線的標準按與哈大高速鐵路設(shè)計標準一致來處理，保證了全線設(shè)計標準的統(tǒng)一性，也保證了運營的安全性并利于維護檢修及備品備件的通用[3]。

臨時便線支柱采用了H型鋼柱，沒有采用橫腹桿支柱。采用的H型鋼柱雖然成本較高，但是可以利舊使用，根據(jù)工期安排，拆除后的臨時便線支柱可用于沈陽南站城際車場，橫腹桿支柱拆除后只能廢棄。與H型鋼柱配套的腕臂底座等零部件也可以利舊使用。從全局來看，這樣不僅沒有增加投資，反而比采用橫腹桿支柱成本更小。

2.3盡量避免在運營哈大高速鐵路線路兩側(cè)設(shè)置臨時便線用接觸網(wǎng)支柱

(1)運營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱，支柱基礎(chǔ)施工困難并對運營高速鐵路存在安全隱患。原哈大高速鐵路為無砟軌道高密度路基，高速鐵路上下行兩側(cè)分別組立接觸網(wǎng)腕臂柱，支柱基礎(chǔ)為路基預(yù)留鉆孔樁基礎(chǔ)[4]，基礎(chǔ)直徑為700 mm。哈大高速鐵路兩側(cè)增加股道擴建為沈陽南站后，需采用硬橫跨布置，硬橫跨鉆孔樁基礎(chǔ)直徑為1 000 mm，橫跨長度小于30 m的支柱基礎(chǔ)埋深為5.5 m，橫跨長度在30 m以上的基礎(chǔ)埋深為6 m[5]。

在高速鐵路附近開挖基礎(chǔ)，只能利用晚上天窗時間施工，并且高速鐵路路基穩(wěn)固，人工開挖很困難，在一個天窗點無法完工，一般需要4個天窗點才能完成澆筑。未完成澆筑的支柱基礎(chǔ)坑對運營的高速列車會造成一定的安全隱患[6]。

(2)運營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱，開挖支柱基礎(chǔ)容易破壞高速鐵路電纜槽。

運營哈大高速鐵路支柱基礎(chǔ)外側(cè)為四電綜合管溝(圖1)，四電綜合管溝外壁與腕臂支柱基礎(chǔ)之間的距離為150 mm。如果在哈大高速鐵路兩側(cè)設(shè)置硬橫跨支柱，硬橫跨支柱基礎(chǔ)緊貼電纜槽，基礎(chǔ)開挖時會導(dǎo)致四電綜合電纜槽懸空甚至破壞電纜槽[7]，進而破壞電纜槽內(nèi)電纜，危及運營哈大高速鐵路安全。

綜合以上兩點，從保障運營安全和減少施工難度的角度，設(shè)計時應(yīng)盡量避免在運營哈大高速鐵路兩側(cè)布置臨時便線用支柱。對于不可避免在運營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱的情況，應(yīng)綜合采取措施，消除安全隱患[8]。

(1)開挖基礎(chǔ)防護措施：基礎(chǔ)開挖時設(shè)置支護板，當天開挖結(jié)束但未完成澆筑時，使用袋裝土回填基坑并壓實，保障路基穩(wěn)定性。

(2)電纜槽遷改措施：在支柱基礎(chǔ)位置，電纜槽需做局部外繞遷改。

2.4 靈活運用永臨結(jié)合的設(shè)計原則

永臨結(jié)合是過渡設(shè)計的傳統(tǒng)理念，臨時便線設(shè)計與沈陽南站正式工程設(shè)計相結(jié)合，能減少轉(zhuǎn)線的過渡量，避免臨時工程的拆除，節(jié)省工程投資。但是永臨結(jié)合會使正式工程提前施工投用，將正式工程設(shè)計的考慮因素提前納入到臨時便線的設(shè)計中。采用永臨結(jié)合設(shè)計時，首先滿足沈陽南站正式工程運營的設(shè)計要求，其次要滿足哈大臨時便線運營的設(shè)計要求，還要盡量減少對正在運營哈大高速鐵路的干擾，同時要考慮沈陽南站預(yù)留工程的要求。這四者在站場這種復(fù)雜的設(shè)計情況下有時是沖突的，不可同時滿足的[9]。下面以沈陽南站最復(fù)雜的道岔區(qū)段臨時便線設(shè)計情況為例，介紹如何靈活運用永臨結(jié)合設(shè)計原則。

A區(qū)設(shè)計方案：在動車出段線和預(yù)留沈大城際線間設(shè)立1個硬橫梁支柱，在動車入段線田野側(cè)設(shè)立1個硬橫梁支柱(圖2)，硬橫梁30-31、32-33采用38 m大跨度硬橫跨跨越所有正式工程線路，這樣既可以永臨結(jié)合，同時也避免了在運營哈大線兩側(cè)設(shè)立支柱[10]。

B區(qū)和C區(qū)的橫跨如果仍然采用在動車出段線和預(yù)留沈大城際線路之間立柱的方案，則不能同時滿足臨時便線和預(yù)留沈大城際線路的側(cè)面限界要求。如果采用大跨度橫梁跨越所有正式工程和預(yù)留工程線路，橫梁長度約為55 m，跨度太大，無法實施[11]；因沈陽南站建成后哈大高速鐵路通過速度為300 km/h，所以也不能采用軟橫跨[12]。下面對以下2種可行方案進行比選。

(1)連續(xù)硬橫跨方案。永臨結(jié)合；在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)立柱，對運營高速鐵路有干擾。

(2)連續(xù)橫跨+臨時便線單獨立柱方案(圖3)。沒有永臨結(jié)合，便線拆除后，需拆除臨時便線用腕臂柱。B區(qū)：哈大下行臨時便線腕臂柱距離哈大高速鐵路較遠，對運營高速鐵路沒有干擾。但哈大上行臨時便線腕臂柱距離哈大下行線較近，影響高速鐵路運營。正式工程實施時需在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)組立硬橫梁支柱，此時高速鐵路已經(jīng)轉(zhuǎn)至便線運營，對運營沒有干擾。C區(qū)：臨時便線腕臂柱距離哈大高速鐵路較遠，對運營高速鐵路沒有干擾。正式工程實施時需在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)組立硬橫梁支柱，此時高速鐵路已經(jīng)轉(zhuǎn)至便線運營，對運營沒有干擾。

通過以上方案比選，B區(qū)仍然采用永臨結(jié)合，在哈大高速鐵路上行田野側(cè)設(shè)立硬橫梁支柱，C區(qū)采用臨時便線兩側(cè)立柱的方案。最終道岔區(qū)臨時便線過渡設(shè)計方案如圖4所示。

按上述方案實施后，施工中減少了天窗點進入哈大高速鐵路封閉網(wǎng)施工基礎(chǔ)的工作量和對既有電纜槽的遷改，最大限度減少了對運營高速鐵路的干擾。永臨結(jié)合的設(shè)計減少了轉(zhuǎn)線前的準備工作量和轉(zhuǎn)線當天的施工難度。

3 結(jié)論

通過以上分析，對于高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線的過渡設(shè)計應(yīng)根據(jù)便線的運營速度，盡量選取與高速鐵路一致的設(shè)計標準，來確保運營安全并方便運營維護及材料利舊。永臨結(jié)合設(shè)計時應(yīng)綜合考慮各方面因素，尤其是避免在運營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置臨時便線用支柱；如果不可避免，應(yīng)采取防護措施，確保運營安全。哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線為國內(nèi)首次高速鐵路轉(zhuǎn)臨時便線，所提出設(shè)計思想對后續(xù)高速鐵路轉(zhuǎn)線設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

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DesignResearchforOverheadContactLineSystem’sTransitionfromHigh-speedRailwaytoTemporaryDetour

ZHANG Jian

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)

The design for overhead contact line system’s transition from the Harbin-Dalian high-speed railway to a temporary detour was taken as an example in this paper. This paper emphatically discussed how to deal with the problems that were recently found in design for overhead contact line system’s transition from high-speed railway to temporary detour. After comparative analysis on multiple design schemes from some perspectives such as technical standard, influence on high-speed railway’s operation, difficulty of construction, economic evaluation and so on, this paper proposed the following design ideas: the standard of temporary detour connecting to high-speed railway should be accurately determined so as to avoid installing temporary detour’s catenary pillars on either side of high-speed railway; and the design principle of combining temporary with permanent should be flexibly utilized.

high-speed railway; overhead contact line system; temporary detour; transition; design

2014-02-26

張 健(1982—)，男，工程師，2008年畢業(yè)于西南交通大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工學碩士，E-mail:frankzhangji@163.com。

1004-2954(2014)05-0124-04

U238； U225

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.029