电气安全接口兼容技术优化方案

上述电气连接等相关工程解决方案，涉及非接触式防护的技术方法，更需要采用整体性的综合接地技术。

2.3.2.1　有关设备工作的接口兼容技术

依据前期我国对高速电气化铁路轨道电压电流分布规律的理论研究，结合现代防雷技术和电气、电子系统共用接地系统的理念，充分剖析研究铁路大型混凝土建筑物钢筋接地网结构的特点，尤其是整体道床结构形式的特殊性，提出无砟轨道条件下有关各专业工程的隔离与等电位连接的工程技术措施，首次在国内明确提出了无砟轨道设计的钢筋网的闭环构造长度要求和内外部单点“等电位连接”的设计导则，以及综合接地系统对整体道床的电气技术要求，并提出了“标准接地单元”的概念、定义和说明。该方法的提出，解决了近距离混凝土层下的大中型钢筋网络对轨道中信号传输回路较大耦合和引起的衰减难题，使得无砟轨道区域的信号传输距离大于900m，通过设置合理的平衡扼流圈的间距实现了兼顾电气化轨道电压安全的目标，如图2.19，同时满足了保证无砟轨道力学性能的前提下弱电信号可靠正常工作条件和构成故障时电气化闪络接地回路的可靠性需求，满足不同系统彼此之间的兼容性。

图2.19　兼容电气化接地安全的区间信号平衡扼流圈间距

2.3.2.2　有关电气安全的接口兼容技术

（1）明确定义了无砟轨道区段接触网受电弓接地区域。本工程中首次提出并定义无砟轨道区段接触网受电弓接地区域和短路故障时导向安全的技术原则和理念。通过控制该图所示区域的大型混凝土结构的混凝土层厚度（一般为50mm，最大100mm），保证了正常状况下的一定绝缘又兼顾了电气短路时击穿形成通路（通过混凝土层下内部的金属连接与外部贯通导体构成短路的可靠金属通道），使得供电保护装置在100ms内及时跳闸切断故障电流，防止短路危及人身和设备安全。

（2）在旅客站台候车区域采取加强措施。首次结合国际工程经验，提出在旅客站台附近加设独立的等电位连接限制钢轨电位峰值的应用技术措施的方案，以满足大电流负荷区段供安全接触电位要求。在通常为开放形式的站台（图2.20），在距站台边缘2.5m范围内，混凝土站台上混凝土内或外露金属结构，采用能承受持续时间0.1s，工频耐压有效值最低1.8kV、最高3kV的绝缘隔离层，如铺设10cm的道砟、1cm沥青或大理石等有一定绝缘效果的保护层。同时，在绝缘层下方的接触网和受电弓接地区域内，铺设闪西站无砟轨道与开放式站台络保护接地钢筋网，并接入铁路综合接地系统。当接触网在此区域发生故障短路时，可击穿绝缘层，提供备用保护接地通路。(www.xing528.com)

图2.20　武广高铁工程的株洲

除了相关主体工程的常规接口要求外，无砟轨道本身和电气化工程之间，存在直接关联，需要完成特定的混凝土工程的电气化工程接口实施要求，才能满足电气化铁路的电气性能需要。

总之，无砟轨道内部的钢筋布置因为电气功能的需要而具备了结构上的特殊性，详细而具体的电气连接的配合要求，需通过总体性的顶层设计，分专业实施，且需要在土建工程接口实施中同步完成，因此实施过程中必须依赖有效的接口设计与管理。

本工程作为第一个实施无砟轨道大型综合接地系统的项目，实践成果所提炼出的“标准接地单元”“等电位连接原则”的综合接地具体方法、概念、定义和说明，已经贯彻到铁道部专业的标准设计图纸中，并成为铁道部技术标准文件《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）、《客运专线综合接地技术实施办法》（铁集成〔2006〕220号）、《铁路综合接地测量方法》（TB/T 3233-2010）相关标准的主要内容，为全国范围内推行该研究结论从而规范工程实施的基本方法、完成过程质量控制起到关键作用。

大型铁路综合接地和接口工程方案的成功实施，使得高铁的无砟轨道、大功率牵引电气、信号轨道电路三者不仅可以组合实施，兼容地安全正常工作，而且还能达到较高的钢轨电压国际标准。尤其是在涉及安全和巨大经济代价的电气系统、信号系统和轨道系统工程专业领域，解决了我国高铁工程技术方案的取舍不依赖于任何一国先进装备制式的兼容技术难题。在后续的国家中长期规划12000km高铁网工程实施中，还避免了另行组建或单独设立电气、电子接地系统的庞大建设费用，节约了工程造价，并提高了整体系统的安全可靠性。