架空輸電線路跨越高鐵線路設計安全可靠性分析

茹法培

1 引言

隨著我國電網建設以及高速公路建設的不斷開展，其安全問題不容忽視。電網建設以及高速公路建設要以安全性和可靠性的保障為前提，為旅客提供更加便捷高效的鐵路運輸服務，保障運行的流暢性，保障旅客人身安全。因此，有必要針對架空輸電線路跨越高速鐵路段的建設進行分析，在設計環節入手，提高線路運行的可靠性和安全程度。

2 架空輸電線路跨越高鐵線路設計要點

2.1 我國國內研究現狀分析

目前，我國對架空輸電線路跨越高速鐵路的研究經驗豐富，基本上認為需要滿足電力行業、鐵路行業的共同規范和要求。在現行的架空輸電線路設計時沒有對輸電線路的設計安全性，以及可靠性進行明確的參數規定，全國各個省市地區的安全可靠性參數沒有達到統一的狀態，現行的標準大多數是以110～750kV 架空輸電線路設計規范的，該規范是基于2008年雪災的經驗總結，征求了全國范圍內的諸多單位意見，經過鐵道部的深刻研討總結而來的。在新舊標準的交替實行影響之下，架空輸電線路在氣象條件和氣象因素上的取值有一定的不同之處，在線路架構的設計時存在著不一樣的重要性系數，高速鐵路技術規范可靠性方面還是沒有得到具體的規定和顯現。目前，以上海鐵路局為例，其管轄范圍之內的跨越高鐵輸電線路符合規范按照標準的體系展開了設計，時至今日沒有出現大型的倒塌或斷線事故，運行情況相對良好。

2.2 合理選擇跨越路徑和跨越方式

對于架空輸電線路的規劃設計來說，在選擇方面需要考察到交叉口，根據《關于特高壓交直流輸電線路跨越鐵路有關標準的函》這一文件的規定，架空輸電線路和鐵路之間的交叉角要大于45°，如果確實有涉及困難也不能小于30°。同時，輸電線路不能在高鐵出站信號機之內進行跨越，一般來說架空風電線路在跨越高鐵的時候可以采用獨立耐張段，直線塔的設置不能超過三個。

2.3 綜合氣象條件展開考量

第一方面根據風速取值。根據電網建設要求以及鐵路運行規范，在跨越鐵路獨立耐張段的設計時需要重視對氣象條件的考量，根據國家電網發布的風區圖，對綜合設計風速進行科學的判定，一般來說，如果遇到的風速取值大于輸電線路的規范設計要求，但是仍可以按照規定來進行取值[1]。高速鐵路設計按照規程的要求，在30m/s 的速度之內仍可以正常運行，根據電網規定的風速設計極限，有可能會出現線路折斷動車組卻沒有停止運行的情況，這種情況一旦出現會危及行車安全和旅客的人身安全，不得不加以重視，因此風速取值要綜合考慮到風區圖的極端情況，取平均值進行設計。

第二個方面根據覆冰取值。眾所周知，近年來我國頻繁發生極端天氣，尤其是廣東沿海地帶和北方地帶多地的電網受到冰雪災害的影響較為嚴重，經常發生斷線事故[2]。為了防止覆冰情況之下發生線路折斷等不良反應，國家電網公司針對輸電線路跨越高鐵路段可以采用較高的設計標準，根據極端冰厚度進行取值，找到臨界跨越點，按照要求對導線進行最大的數值計算，比正常的計算值增加10mm，地線的設計要增加15mm，這樣的設計方式能夠提高跨越高速線路的輸電可靠性，即便是在重冰覆蓋之下也能夠安全運行。

第三個方面要根據地震的強烈程度進行考量。按照高鐵動車組的安全運行規定可以發現，動車組列車在停車的地點遭受到的地震烈度應當小于設計地震烈度。在假設跨越式塔干的時候，要按照這些設計標準來運行，如果設計的地震強度小于實際地震強度，就有可能會造成塔干損毀、倒塌等不良反應，影響到鐵路的行車安全。

2.4 導線和地線的安裝

在安裝導線和地線的時候要注意好材質的選擇，應當盡可能選擇具有較強耐腐性的材料作為導線和地線，比如OPGW 光纜，根據實際施工的條件和地理情況選擇合適的導線排布形式。一般而言，導地線的單絲應當為整根連續分布，不能出現接頭的現象和斷裂的現象，在跨越高鐵耐張段的倒地線駕駛過程之中也不能夠出現接頭現象，導線的安裝需要加裝間隔泵，在施工的時候調整跨越間隔泵的布置情況，防止鐵路正上方受到影響，調整內置間隔板的布置，確保光纜防震錘的安裝分布在高鐵線路兩側，如果出現掉落也不會影響到高鐵的安全運行。

除了導線和地鐵的安裝之外，還要注重對絕緣子金具的安裝要滿足一定的要求，做好防舞設計[3]。防舞設計是架空輸電線路安全設計師必須要考量的部分，如果電力線路在建設的時候未安裝在容易舞動的區域，要按照相關的規定和文件要求展開防舞動設計，安裝的位置要避開高鐵軌的區域上方，要確保裝置和導線的安裝進行可靠的銜接。除此之外，要合理地控制導桿的距離，設置交叉跨越，電力線路的電桿內源到線路中心的水平距離要大于3100mm。

3 高壓架空輸電線路跨越高鐵施工工藝介紹

首先對高壓架空輸電線路跨越的方式進行簡單的介紹，最早運用的傳統跨越方法采用的是較為簡易的封頂網絡，架設跨越桿的材質是木桿和竹竿，這種操作手段較為簡便，也是較為快捷輕便的一種方法。一般來說，工作人員會就地取材，利用竹竿或木桿確保施工的安全性，因此這種方法也是各種類型電壓線路跨越設計中較為常用的一種手段。

其次在不停電情況之下可以進行跨越線路駕駛的方式。在工作人員日常施工的過程之中，被跨的線路不能停電的情況之下，必須要采取特殊的方式進行處理。受到山區場地條件的限制，采用一般的竹木跨越架無法進行線路的搭設，這種情況在偏遠山區和地勢較為起伏的地區經常會發生，針對這一現象，可以采取以下幾種跨越施工進行解決，比如無跨越架不停電跨越也可以采用半懸吊式玻璃鋼簾、防護性跨越，還可以采用地面支撐式不停電維護系統，這幾種方式能夠較好地解決不停電的問題。

比如受力沉著系統可以在跨越當的兩側塔桿之上架設鋼結構，形成吊塔重力承托系統，充分利用著力點的位置系好絕緣繩，也可以利用絕緣防護系統進行組合，在帶電線路的上方架設多根玻璃桿，共同組成玻璃鋼防護簾，這是一種絕緣防護系統的屏障，架設在絕緣防護體系的保護背景之下進行放線跨越。這種方案具有較強的絕緣體性能和較強大的承載能力，讓施工的安全情況和安全系數大大增加。同時，這種方式還能夠避免長時間使用尼龍網封頂造成的下沉和收攏危險。一般而言，跨越系統的組成部分包括受力承重系統、輔助系統、絕緣防護系統三個部分。

除此之外，還可以對跨越系統的布置和主要的操作方法進行大致的步驟描述，工作人員可以先進行拉線和地錨的位置固定，利用經緯測量儀對地錨進行鋪設。在吊架的受力方向設置橫線路和豎線路方向拉線，繼續安裝鋼結構的吊線，懸掛鋼結構吊線在導線的橫向方向影響之下可以均勻受力，防止吊塔起重重量方面的缺陷，在兩端分別架設導線，在導線的上方也可以懸掛吊塔，提高施工的方便性和便捷程度，同時還要補充鐵塔的承擔極限，減小不均勻受力的情況，對其受力的結果進行計算統計。然后工作人員要進行絕緣系統的防護鋪設，可以采用先放循環繩、再放牽引網的形式布置玻璃鋼簾，最終在其防護系統之上預留尼龍繩進行鋼絲的導引，把所有的繩索固定其中。要注意的是被跨線路的安全參數一定要符合相關標準。

4 架空輸電線路跨越高鐵線路設計安全可靠性建議

4.1 加強對設計現場的督導和完善

在高壓輸電線路跨越高鐵規劃之前，鐵路主管部門需要加強與地方電力部門的溝通，加快業務對接，做好安全風險的防控工作，本著互利雙贏的概念，把規劃的理念在實際施工之中落實，讓高壓輸電線路和高鐵正交跨越的時候設置在合理的跨越距離之下，合理設置架空保護網。這是一種較大難度的高風險跨越，必須按照規定進行設置，安裝獨立耐張網和孤立網，抵抗由于惡劣天氣因素等其他環境的影響造成的危險。也可以進行加強型桿塔和金具的安裝，滿足施工規范的相關要求，確?？缭骄W在安裝過程之中方便進行加工網絡的架設，減少成本危險和施工風險，確保鐵路的運行安全流暢。

同時，要注意的是加強對有關施工組織和人員的安全教育，鐵路局有關單位要加強對施工單位的人員培養，對與高鐵相關的施工規定進行學習，提供合格的榜樣和范本，提高高鐵維護的安全性，確保施工過程能夠準確到位。監督施工設計組織單位的內審質量，提高編制水平，發揮技術骨干和檢驗機構的主觀能動性，切實做好審批審核工作，對高壓架空輸電線路的通常運行起到良好的保障作用，維護施工規范和人員安全。

4.2 把握鐵路設計原則

高速鐵路通過電力驅動的形式達到安全運行的目的，時速大于200km/h，和普通的架空送電線路跨越難度相比較大，為了防止高鐵線路和電力線路之間存在跨越性的問題，在設計期間應該把握好相關的原則。第一個原則是安全控制原則，也就是說在施工期間要對機械設備、人身安全等多方面因素進行全面的控制，防止對高速鐵路的運行造成不良的影響。在架空輸電線路的設計工作之中一定要對所有的施工流程進行安排，理順施工步驟。

第二個原則要加強質量控制，為了提高鐵路運行的暢通程度和可靠程度，需要遵循質量控制的相關原則，在設計的前期階段要做好檢查和驗收工作，防止后續存在問題影響接下來的施工，埋下安全隱患。

第三個原則是安全性與可靠性并存的原則，也就是說為了確?？缭皆O計的可操作性和實際性，應當在施工階段架設跨越網絡跨越架的安裝，要配置封頂網作為保證安全的必要工序，確保鐵路安全運行。除此之外，在跨越鐵路的耐張段之內對輸電線路的設計要提高相應的標準，讓高鐵線路能夠暢通無阻，穩定運行。

4.3 確保內部結構的施工安全，提升架構設置的可靠性

為了達到這一目的就不得不提到天窗的設置，天窗點是鐵路行車指揮部門專門為鐵路工務段、鐵路電務段、鐵路供電段等單位在線路上維修和養護設置的機構，在列車運行時會根據圖上預留的特定區域，找到列車運行的空隙時間，因此必須要確保高鐵天窗內的施工安全。有關工作人員要強化陸地協調配合，要求有關部門認真落實線路封鎖和接觸網停電策略，確保安全措施的有效性，對鐵路電力架空線做好停電措施，化解人身安全的風險，讓鐵路設備的維修和電網的施工能夠同步展開，互不影響。

同時，還要加強對鐵路維修單位的奉獻精神培養，塑造敬業精神，把大多數“天窗”的時間貢獻給電網作業。并且有關單位要盡最大可能幫助電力施工單位克服高空作業和夜間作業的危險和困難，提供足夠的照明設施與設備，進行導線定性的量化處理，確保施工步驟能夠安全有序推進。除此之外，為了防止高壓輸電線路大跨度架線過程中可能會出現線路損毀或線路掉落等情況，影響到運輸安全，有關單位要對施工現場設置保護構架，一般來說可以安裝懸索架空網之后再進行作業，除了懸索架空網之外，其他類型的保護結構和設置必須符合安全的要求。

5 結語

綜上所述，在架空輸電線路跨越高鐵線路設計時要提高其安全性和可靠性，有關工作人員需要找到線路架設的安全保障節點，做好防護工作，重視導線和地線的安裝，合理選擇跨越路徑和跨越方式，同時還要考慮氣候因素和地理因素，提高架空輸電線路設計的安全性與有效性。