浅谈既有线桥隧区段接地系统设置的改进方案

刘艳杰 李 亮

浅谈既有线桥隧区段接地系统设置的改进方案

刘艳杰 李 亮

摘 要：良好地接地系统是防护大牵引电流等强电磁干扰的有效措施，通过对既有线桥隧区段接地系统设置存在的问题进行分析，提出改进方案。

关键词：桥隧;接地体;设置;分析

我国铁路既有线沿线设置的接地系统还不够成熟，特别是在桥梁和隧道区段，接地方式设置相对粗糙。本文主要针对既有线桥隧区段信号设备接地系统进行分析，并提出改进方案。

1 基本概念

接地的根本要求是以沿线敷设对地电阻小于等于1 Ω的贯通地线为平台，轨旁及站区信号设备就近接入贯通地线，实现沿线各信号设备的等电位连接，避免不同设施之间因电位不同造成的损害。

目前既有线自动闭塞区段大多采用ZPW-2000轨道电路，信号系统以钢轨为载体来传输列车运行控制信息，这就要求两轨之间及钢轨对地之间必须有良好绝缘。但随着列车运行速度的提高，钢轨中牵引电流增大，大幅值、强波动的牵引回流在钢轨中产生电位差，就会对信号设备的正常工作及人身安全产生影响。为此，需将电气设备、电气回路的某些部分 (外壳或工作地线)与大地 (土壤或代替大地的导体)间做良好地电气连接。

2 既有线接地系统设置现状

既有线接地系统设计中，在路基地段，贯通地线作为沿线信号设备的共用接地体，与大地电气连接，接地电阻不大于1.0 Ω·km;在桥隧区段，一般都在沿线路的一侧敷设一条由薄钢板简易制成的信号电缆槽，电缆槽中有信号电缆及贯通地线，贯通地线大多没有与桥梁结构钢筋焊接相连，沿线也没有单独的接地体为桥梁地段的贯通地线提供接地。

在路基地段，如果有瞬态大电流入侵贯通电缆时，可以通过大地分散电流。在桥梁区段，完全横向连接处会将贯通地线连接到空扼流上，同时PW线也接到空扼流上。由于贯通地线只是敷设在电缆槽中，没有与桥梁结构钢筋相连，无法有效接地，因此不能发挥其泄流作用，且贯通地线易被偷盗，往往造成信号设备失去接地体，使信号设备防干扰能力下降。在牵引供电系统出现短路、接触网闪络等瞬态大电流时，信号设备由于大电流无法疏导而受到影响，极易造成信号电缆烧损，严重时将影响列车的正常运行。

3 桥隧区段接地体设置改进方案

桥隧区段贯通地线的敷设通常为悬空挂在电缆槽中。现行ZPW-2000(UM)自动闭塞信号设备在桥隧地段信号贯通地线的敷设，并无标准 (通用)图可参照。如“26号文”中仅提及“与信号电缆同沟埋设于电缆 (槽)下方土壤中，距电缆(槽)底部不少于300 mm”，但对桥隧段的具体防护措施未见提及。事实上，既有线桥隧地段信号贯通地线通常与通信、信号电缆同槽敷设，一般没有有效的隔离防护措施，未能完全满足规范要求。因此，根据既有线改造特点，建议桥隧区段接地系统设置方案如下。

3.1 桥隧两端增设专用地网

桥隧区段贯通地线易被盗失，使信号设备失去接地体，建议在桥隧两端分别增设专用地网，其间连接贯通地线后，将沿线信号电缆 (单端接地)、信号机、箱盒等电位连接，实现强电流经过贯通地线就近泄流。综合地网采用40×4热镀锌扁钢，根据桥梁的长度差异采用不同规格 (大小)的地网，并采用金属石墨接地体，确保接地效果良好。用干线型接地铜缆与贯通地线连接。考虑到贯通地线引出端应与接触网杆塔保持一定距离 (建议不小于15 m)等，地网设置的始终端暂定在距桥头段50 m位置。

3.2 电缆槽材质的选择

桥隧区段应采用优质的复合材料电缆槽敷设信号电缆，以避免在电气化牵引区段使用金属材料电缆槽对信号电缆防护性能的不利影响。

3.3 贯通地线设置、类型及材质的选择

1．桥梁地段，通过梁体内的横向结构钢筋将两侧贯通地线作横向连接;隧道地段，通过环向接地钢筋实现两侧贯通地线的连接。横向连接线与贯通地线同材质、同截面。

2．贯通地线的类型，推荐采用已广泛替代铅包铜型贯通地线的环保型贯通地线。

3．贯通地线的材质，应采用外护套为金属或合金制作，并具有耐腐蚀性的贯通地线。

4．贯通地线 (断线)故障时的冗余方式：信号贯通地线与桥两端地网分别连接，除可以降低接地电阻外，亦可起到一端贯通地线断线时的冗余作用;考虑到贯通地线对信号电缆的重要防护作用，拟在桥梁中间位置，增加一处石墨单独地线与贯通地线连接，以利于进一步提升信号电缆 (设备)接地的可靠性。

3.4 信号设备与贯通地线的连接

参照ZPW-2000系列无绝缘轨道电路施工暂行技术标准，应在变压器箱 (继电器箱)中设置等电位板，所有分支地线应通过接地端子排进行连接。

信号机安全接地经分支地线与贯通地线连接(连接到箱盒中的等电位板)，所有分支地线采用25mm2护套铜缆，与贯通地线一侧进行T型连接并防护;另一侧采用25mm2φ10舌型接线片压接端子连接。

为减少不平衡电流对信号电缆的影响，桥梁地段轨道电路空心线圈的横向连接线接地均要单独设置。桥上调谐区均可经防雷元件单独接地。鉴于调谐区位于桥上的特殊性，采用与贯通地线同材质的线径为70 mm2线材，穿钢管防护后沿桥墩引下的方式，连接石墨地线单独入地。

4 小结

以上只是对既有线桥隧区段接地系统设置方案进行简单的阐述，在各条既有线改造中采用的设置方案应根据具体情况而定。总之，防护大牵引电流等传导性强电磁干扰对信号设备的影响，接地系统的设置尤为重要。今后还要对不同类型的接地系统进行分析和比较，以寻找最佳方案。

［1］中华人民共和国铁道部．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］．北京：中国铁道出版社，2007．

［2］中华人民共和国铁道部．铁路信号设计规范投标10007 －2006［S］．北京：中国铁道出版社，2006．

Abstract:Good grounding system is an effective measure to prevent against strong electromagnetic interference caused by large traction current．We analyze the problems in the grounding system for the tunnel section of existing railways and propose an improvement scheme．

Key words:Bridge and tunnel;Ground;Setting;Analysis

刘艳杰：中铁通信信号勘测设计 (北京)有限公司 工程师100036 北京

李 亮：中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员100081 北京

2012-12-05

(责任编辑：温志红)