مناقشة تقنيات البناء لنظام التغذية الكهربائية 20 كيلوفولت في السكك الحديدية ذات السرعة العالية
1. نظرة عامة على المشروع
يتضمن هذا المشروع بناء خط السكة الحديدية السريعة الجديد بين جاكرتا وباندونغ، بطول رئيسي يبلغ 142.3 كم، بما في ذلك 76.79 كم من الجسور (54.5%)، و16.47 كم من الأنفاق (11.69%)، و47.64 كم من التلال (33.81%). تم بناء أربع محطات وهي هاليم وكاراوانج وبادالاران وتيجال لوار. طول الخط الرئيسي للسكة الحديدية السريعة بين جاكرتا وباندونغ هو 142.3 كم، مصمم بسرعة قصوى تبلغ 350 كم/ساعة، مع فاصل بين المسارين المزدوج يبلغ 4.6 متر، بما في ذلك حوالي 83.6 كم من المسارات بدون حصى و58.7 كم من المسارات ذات الحصى. يستخدم نظام التغذية الكهربائية بالجر الطريقة AT (محول التحويل الذاتي).
تستخدم التغذية الخارجية مستوى جهد يبلغ 150 كيلوفولت، بينما يستخدم نظام التوزيع الداخلي للطاقة 20 كيلوفولت. تستخدم أذرع القاطر والمعدات الموضعية للسكك الحديدية السريعة التصميم الموحد والبسيط الصيني. تتولى مكتب تأهيل السكك الحديدية الصينية شراء المواد وإنشاء نظام الطاقة الكامل والنظام الكهربائي بالجر لخط السكة الحديدية السريعة بين جاكرتا وباندونغ في إندونيسيا، بالإضافة إلى الجزء الممول من التمويل المؤقت للتوصيل الخارجي للطاقة.
2. تصميم محطة التوزيع 20 كيلوفولت
2.1 الاتصال الكهربائي الرئيسي لـ 20 كيلوفولت ونمط التشغيل
تستخدم الحافلة الرئيسية 20 كيلوفولت تكويناً من حافلة واحدة مقسمة بواسطة مفتاح اتصال الحافلة مع تحويل حافلة تلقائي. يتم توفير قسم حافلة تغذية عبر 20 كيلوفولت، والذي بعد مروره عبر مُنظم الجهد، يغذي خط التغذية عبر الشامل بـ 20 كيلوفولت وخط التغذية الأولي عبر 20 كيلوفولت. يتم تأريض نقطة المحايدة لمُنظم الجهد عبر مقاومة صغيرة، ولا يتم تركيب مفتاح تجاوز لمُنظم الجهد.
في حالة التشغيل العادي، يتم تزويد كلا المصدرَين بالطاقة مع فتح مفتاح اتصال الحافلة. إذا فشل أحد المصادر، يتم فتح مفتاح الوارد من الجانب الذي فقد الطاقة، ويغلق مفتاح اتصال الحافلة تلقائياً، مما يسمح للمصدر الآخر بتزويد الحمل الكامل للمحطة. يتم تركيب جهاز تعويض عن الطاقة غير النشطة على قسم حافلة التغذية عبر 20 كيلوفولت، مما يضمن أن معامل الطاقة على جانب الوارد للمحطة لا يقل عن 0.9 بعد التعويض.
2.2 خطة التخطيط
جميع محطات التوزيع مشتركة مع المباني التشغيلية والسكنية في منطقة المحطة على الأرض، باستثناء محطة توزيع مخزن القطارات Tegal Luar التي تم بناؤها بشكل مستقل كهيكل من طابق واحد. لا يتم توفير طوابق متوسطة للأسلاك. يتضمن الطابق الأرضي غرف مُنظم الجهد (للتيار الأولي والتغذية عبر الشامل)، ومعدات التعويض عن الطاقة غير النشطة، ومعدات التأريض المحايدة، ومعدات الاتصال، وخزانة الأجزاء الاحتياطية، والأجهزة الكهربائية ذات الجهد العالي، وغرفة التحكم، وغرفة الأدوات، ومنطقة الراحة. يتم وضع الأسلاك داخل المحطة في أحواض الأسلاك.
تتم الاتصالات بين غرفة مُنظم الجهد، وغرفة التعويض عن الطاقة غير النشطة، وغرفة معدات التأريض المحايدة، وغرفة الجهد العالي عبر مواسير مثبتة مسبقاً. تقع المحطة داخل منطقة المحطة ولا يوجد لديها طرق دخول خارجية خاصة أو طرق للإطفاء. يتم توفير خندق المرافق المتكاملة في الهواء الطلق، مجهز بأقواس الأسلاك؛ يتم توجيه الأسلاك الداخلة والخارجة عبر هذا الخندق، مع وضع أسلاك الطاقة وأسلاك الجهد المنخفض/التحكم على جانبي الخندق المقابل. يتم استخدام أحواض الأسلاك وتثبيت المواسير في الأقسام الأخرى.
3. الاستعداد للبناء
المسح الميداني: قبل البدء في البناء، يجب على المقاول إجراء مسح ميداني استناداً إلى الوثائق التصميمية المعتمدة والبيانات ذات الصلة، وإعداد تقرير مسح ميداني يغطي التضاريس والجيولوجيا وطرق النقل وظروف المباني والروافد، ومسارات الخندق المتكامل للمرافق.
تحقق من الرسومات التنفيذية: يجب على المقاول التحقق من الرسومات التنفيذية المعتمدة على الموقع وتأكيد دقتها قبل الاستخدام. يجب الإبلاغ عن أي اختلافات فوراً إلى العميل والمصمم والمهندس المشرف لحلها.
بناءً على المسح والرسومات الموثقة، يجب على المقاول وضع خطة تنفيذية مفصلة ودليل العمل لمحطة التوزيع، يحدد فيها معايير العملية ومتطلبات السيطرة على الجودة واحتياجات الواجهة للإجراءات الحرجة، وإجراء توجيهات تقنية مبنية على رموز QR باسمية.
تحسين BIM: خلال المرحلة الأولى من البناء، سيتم استخدام تقنية BIM لمحاكاة تركيب المعدات وتوجيه الأسلاك في محطة التوزيع 20 كيلوفولت. وهذا يسمح بتحسين تخطيط المعدات وتوزيع الخنادق والأنبوبات داخل المبنى، ومحاكاة توجيه الأسلاك في أحواض الأسلاك الداخلية والخارجية، وتحسين مسارات الأسلاك، وتحديد مواقع أقواس الدعم بدقة. تساعد قدرات التصور والمحاكاة في BIM على تجنب الصراعات الفضائية أثناء البناء وتحسين الكفاءة.
4. تحسين التفاصيل العملية
4.1 تخطيط خندق الأسلاك في محطة التوزيع
تعتبر المحطة هيكل طابق واحد، ويتم إلغاء خنادق الأسلاك الفرعية للغرف المعدات الفردية. يتم استخدام مواسير فولاذية مثبتة مسبقاً بين الأساسات في غرفة مُنظم الجهد وغرفة المقاومة وغرفة التأريض ذات المقاومة الصغيرة وغرف الجهد العالي/التحكم، تمتد إلى خندق أسلاك غرفة الجهد العالي حتى ارتفاع الدعم الثاني من الأسفل. لتسهيل سحب الأسلاك، يتم تحسين المواسير المثبتة مسبقاً بين الخندق المتكامل في الهواء الطلق وخندق أسلاك غرفة الجهد العالي إلى شكل خندق، مع تركيب صفائح الاختراق في نقاط عبور الجدران.
4.2 تركيب الحافلة في غرفة مُنظم الجهد
تم تحسين الداعم الأفقي الأحادي الطبقة الأصلي لنهائيات الأسلاك في غرفة مُنظم الجهد بإضافة تدعيم من الفولاذ الزاوي تحت الداعم الأفقي لتعزيز الاستقرار ومنع الاهتزاز. تدخل الأسلاك إلى مُنظم الجهد من الأعلى، مع تركيب الداعم عند ارتفاع 2,500 مم. يتم تأريض الطبقة المحمية والدرع للنهائيات عالية الجهد بشكل منفصل.
جميع الدعامات الهيكلية متصلة بالموصل الأرضي الرئيسي باستخدام قضبان فولاذية مستوية أو دائرية. تربط القضبان النحاسية طرفي الكابلات بطرفى جهاز تنظيم الجهد، محمية بأكمام حرارية متقشرة ذات علامات ألوان الأطوار. من أجل المراقبة التشغيلية، تم تركيب حاجز شبكة فولاذ مقاوم للصدأ على شكل L مع باب صيانة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مجهز بقفل كهرومغناطيسي يفتح فقط عندما يكون المفتاح ذو الجهد العالي مفتوحًا). يتم وضع الحاجز والباب لضمان سلامة العاملين وحفظ المسافات المطلوبة للأجزاء الحية.
4.3 تركيب دعامات الكابلات
تمكنت المحاكاة الأولية لوضع الكابلات المستندة إلى BIM من التوجيه المنفصل: الجانب الأول للمصدر الكهربائي، الجانب الثاني للمصدر الكهربائي، الجانب الأول للمرور المباشر، والجانب الشامل للمرور المباشر يتم وضعهم على جوانب مختلفة من الخندق، مما يمنع حدوث عطل في خط كهربائي واحد من التسبب في تلف الآخر. يتم احترام أقطار انحناء الكابلات، ويتم تحديد موقع كل كابل على الدعامة بدقة ليحدد نوع الدعامة الأمثل وموقعها.
تم تعديل ارتفاعات الدعامات بواسطة كشف الاصطدام في BIM لتجنب تقاطع الكابلات. يتم تسوية جميع الخطوات الأفقية للدعامات على نفس المستوى، مع أنحرافات مركزية ≤5 مم. يتم تثبيت الدعامات على صفائح فولاذية مثبتة مسبقًا على جدران الخندق، مع أن تكون أسفل الدعامات ≥150 مم فوق قاع الخندق. في الخندق العام، يتم توصيل دعامات الكابلات بالأرض باستخدام قضبان فولاذية مستوية بحجم 40 مم × 4 مم، مع ربط اثنين من موصلات الأرض بالنظام الأرضي المتكامل.
4.4 بناء وضع الكابلات
مبدأ ترتيب الكابلات: يجب ترتيب الكابلات ذات مستويات الجهد المختلفة من الأعلى إلى الأسفل بالترتيب التالي: كابلات الطاقة ذات الجهد العالي، وكابلات التحكم، وكابلات الإشارة. لا يمكن وضع كابلات مختلفة الفئات أو الدوائر الرئيسية للحمولة على نفس مستوى الدعامة.
تحسين التصميم: استنادًا إلى الرسومات، تسمح تقنيات وضع الكابلات بتعميق تصميم أكثر شمولًا، مما يتيح خطة بناء كاملة ومنهجية تضمن دمج سلس للعمليات وتعزيز السيطرة على السلامة والجودة.
حساب قوة السحب: يتم وضع آلات السحب في نقطة النهاية، مع وضع مغذيات الكابلات تقريبًا كل 1 م. بناءً على الخبرة، يتم إضافة 10 سم عند الانحناءات لحساب قوة السحب.
الفحص في الموقع: قبل البدء في وضع الكابلات، تحقق من حالة تركيب المعدات. تأكد من أن قوة السحب تبقى أقل من القوة المسموح بها للكابل. أجري فحوصات السلامة على آلات وضع الكابلات وقم بمسح الموقع لتتأكد من مكان وضع بكرات الكابلات؛ قم بالتعديل فورًا إذا لم تتوافق مع المعايير.
تنفيذ وضع الكابلات: قبل البدء في وضع الكابلات، قم بإعداد العلامات والتسلسل استنادًا إلى الرسومات بواسطة الفنيين المؤهلين. الرقابة في الموقع تضمن الاتجاه الصحيح للكابلات واستخدام النماذج الصحيحة. أثناء وضع الكابلات بشكل ميكانيكي، يجب ألا تظهر أي تسطيح للأدرعة أو التواء أو ضرر للغلاف. استخدم رافعة لوضع بكرة الكابل، مدعومة بموقف تغذية مخصص للسماح بفك التغليف من الأعلى ومنع الاحتكاك بالأرض. قم بتثبيت أدوات سحب الكابلات على الطرفين قبل السحب. يجب أن يقوم الفنيون المؤهلون بالإشراف على تشغيل المعدات وتوضع آلات التغذية: آلة سحب رئيسية في نقطة النهاية، وأدوات تغذية متباعدة بين 80-100 م، وعجلات ذات نصف قطر كبير عند الانحناءات.
ثبات الكابلات: بعد وضع الكابلات، قم بثبات الكابلات في نقاط البداية والنهاية وعلى كلا الجانبين من الانحناءات، مع فواصل ثبات تتراوح بين 5-10 م. طبق مبدأ "ضع واحدًا، ربط واحد" وقم بإعادة تثبيت الكابلات من نقطة البداية للخلف. بالنسبة للكابلات على الأرفف، قم بتعليق علامات التعرف على كلا الجانبين، والانحناءات، والتقاطعات؛ على الأقسام المستقيمة، العلامات كل 20 م. يجب أن تعرض العلامات بشكل موحد رقم الكابل، المواصفات، نقاط البداية والنهاية، والجهد.
فحص دائرة الكابلات: بعد وضع الكابلات، قم بفحص الدائرة الكاملة للكابلات، والمكونات المرتبطة، والمرافق. تحقق من دقة العلامات، وتحقق من وجود التركيبات المفقودة أو الخاطئة، وتأكد من التوافق مع معايير الجودة. لضمان التشغيل الآمن:
قم بتثبيت الأقسام بين الكابلات أو الدوائر ذات الجهد المتغير والمباشر المختلفة عندما لا يتم استخدام الرف نفسه؛
تأكد من أن جميع أغطية الخنادق موجودة وأن الخنادق خالية من العوائق والمياه؛
قم بإجراء اختبارات تحمل العزل والتيار المتسرب وفقًا للمعايير؛
تحقق من توازن الطرفين والتوافق مع الشبكة أثناء القبول.
4.5 التدابير المانعة للحريق والمقاومة للحريق
يجب إغلاق جميع الثقوب بين الأقسام المانعة للحريق، ومداخل المباني، والأرضيات، والفتحات تحت خزانات الجهد العالي/المنخفض. يجب أن تتوافق المواد المانعة للحريق مع المعايير الإندونيسية لأداء الاختبارات، والطرق العامة للمواصفات التقنية لكابلات الطلاء المانعة للحريق، والمطالب الفنية للفواصل المانعة للحريق حول الكابلات. يتم استخدام الكابلات المانعة للحريق داخل الأبنية. يجب أن يتم تغليف الكابلات غير المانعة للحريق التي تدخل محطة التحويل بشرائط مانعة للحريق أو طلاء مانع للحريق.
5. البناء المتكامل والصيانة
خلال البناء، تم تضمين الوحدات التشغيلية والصيانة في وقت مبكر لتناغم معايير البناء والصيانة، مما يوفر أساسًا لخط السكك الحديدية عالية السرعة عالي الجودة وجذاب بصريًا وصديق للبيئة. من ناحية، ساعد التنسيق الوثيق مع الجهة المُستلمة خلال تقديم التصاميم، ومراجعة المواصفات، والاجتماعات التقنية على تحسين معايير العملية وأداء المعدات/المواد استنادًا إلى الخبرة التشغيلية. من ناحية أخرى، خلال البناء - بينما يتم الوفاء بمتطلبات التصميم والمعايير - تم تحسين العمليات من منظور السلامة التشغيلية والقابلية للصيانة، بما في ذلك تحسينات في الخنادق الكابلية، وصول الصيانة للكابلات، وصناديق الاتصال، والتوصيل بالأرض، والحواجز الواقيه، والإشارات، مما يعزز السلامة التشغيلية والجودة الفعلية.
6. الخلاصة
بشكل ملخص، تستمر تقنيات البناء لنظم الطاقة في السكك الحديدية ذات السرعة العالية في التطور، مع تطبيق المزيد من المهندسين لمفاهيم متكاملة على مشاريع السكك الحديدية ذات السرعة العالية. التحسينات في تقنية المجال الكهرومغناطيسي، وتحسين بسرعة نماذج المعلومات للبناء (BIM)، وأنظمة الإنذار المبكر المحسنة، كلها تدعم تطوير تكامل "الأربعة كهربائيات" (الطاقة، الإشارة، الاتصالات، والجر) في السكك الحديدية ذات السرعة العالية. يهدف هذا البحث إلى تقديم رؤى ذات معنى لتطوير هذه التقنيات بشكل أكبر.
