施衛(wèi)忠

（中國鐵道科學研究院，北京 100081）

資訊 Information

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)創(chuàng)新及工程實踐

施衛(wèi)忠

（中國鐵道科學研究院，北京 100081）

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高速鐵路建設的重要組成部分。對聯(lián)調(diào)聯(lián)試總體情況進行介紹，重點分析聯(lián)調(diào)聯(lián)試關(guān)鍵技術(shù)及評價體系，總結(jié)聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作取得的創(chuàng)新成果，并通過京滬、京廣等一批高速鐵路技術(shù)創(chuàng)新和工程實踐驗證，形成了符合我國高速鐵路建設特點的測試與驗證技術(shù)，建立了完善的高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)體系，實現(xiàn)了高速鐵路開通運營時一次達到設計速度，滿足了不同速度等級高速鐵路之間互聯(lián)互通的要求，保障了高速鐵路運行安全、平穩(wěn)、舒適。工程實踐證明，我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)體系是符合實際并行之有效的。

高速鐵路；聯(lián)調(diào)聯(lián)試；技術(shù)創(chuàng)新；工程實踐；互聯(lián)互通

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高速鐵路建設的重要組成部分。為保證高速鐵路工程達到設計目標，在新建高速鐵路開通運營前，必須對所有系統(tǒng)及接口匹配關(guān)系進行測試、檢驗、調(diào)試、優(yōu)化，通過聯(lián)調(diào)聯(lián)試使高速鐵路各系統(tǒng)狀態(tài)和整體系統(tǒng)性能滿足標準要求，為高速鐵路順利開通、安全運行提供技術(shù)支撐。中國鐵道科學研究院（簡稱鐵科院），作為我國鐵路唯一的多學科、多專業(yè)的綜合性研究機構(gòu)，在我國高速鐵路發(fā)展中，發(fā)揮多專業(yè)綜合優(yōu)勢，構(gòu)建了測試技術(shù)先進、組織方法科學的高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)平臺和評價體系，承擔了全部新建鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的測試工作。

1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試總體情況

高速鐵路是一項龐大的系統(tǒng)工程，建設標準高，綜合性強，技術(shù)復雜，涉及工務工程、動車組、牽引供電、通信信號、運營調(diào)度、客運服務等眾多子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間接口復雜又相對獨立，其設備配置必須滿足整體系統(tǒng)的功能要求，所有這一切決定了在高速鐵路建設中應進行綜合性的大系統(tǒng)調(diào)試，即開展聯(lián)調(diào)聯(lián)試。以動車組為核心的各系統(tǒng)主要接口關(guān)系見圖1。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試即高速鐵路各系統(tǒng)間的綜合聯(lián)調(diào)，既含“調(diào)”，又含“試”，即調(diào)試所有子系統(tǒng)，通過聯(lián)調(diào)聯(lián)試經(jīng)由大系統(tǒng)、子系統(tǒng)間的多次反饋與調(diào)整，使各子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)完整與合理，使整體系統(tǒng)功能達到最優(yōu)，滿足運輸要求[1-2]。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試主要包括軌道、接觸網(wǎng)、供變電、通信、信號、客運服務、自然災害及異物侵限監(jiān)測、綜合接地、電磁兼容、振動噪聲、路基狀況、路基及過渡段動力性能、橋梁動力性能、隧道氣動效應、列車空氣動力學性能、聲屏障、安全門（屏蔽門）等17大項600余子項的測試內(nèi)容。運行試驗主要包括列車運行圖參數(shù)測試、故障模擬和應急救援演練、按圖行車試驗等測試內(nèi)容。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試采用移動檢測設備與地面測試設備相結(jié)合的測試手段，應用綜合檢測、時空同步校準、無線網(wǎng)絡遠程傳輸及控制、聲源鑒別陣列等測試技術(shù)和數(shù)字化、網(wǎng)絡化測試系統(tǒng)，以優(yōu)化動車組與高速鐵路工務工程、牽引供電、通信、信號、客運服務等系統(tǒng)功能、接口匹配關(guān)系為核心，以速度和安全為主線，按照逐級提速的方式對高速鐵路固定設施和移動裝備開展全方位的測試和調(diào)試，進行閉環(huán)控制[3-5]。

鐵科院成功研發(fā)出的系列高速綜合檢測列車是聯(lián)調(diào)聯(lián)試最重要的移動檢測設備之一，具備對軌道、動力學、接觸網(wǎng)、通信、信號等系統(tǒng)數(shù)百個參數(shù)進行實時同步等速檢測的能力和綜合評價能力，解決了高速動車組的適應性改造設計、高速關(guān)鍵檢測技術(shù)、電磁兼容設計、高速列車精確定位、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗屑夹g(shù)難題，實現(xiàn)了高速、高精度、高可靠性的綜合檢測，提升了我國高速鐵路的系統(tǒng)集成能力，為確保高速鐵路安全運營提供了科學的方法、手段和裝備。

2 聯(lián)調(diào)聯(lián)試關(guān)鍵技術(shù)

CRH380BJ-0301高速綜合檢測列車

聯(lián)調(diào)聯(lián)試除了對各系統(tǒng)功能和性能進行調(diào)試外，更重要的是從輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系、列車控制等方面檢測、調(diào)試、優(yōu)化各系統(tǒng)間的接口功能，使高速鐵路整體系統(tǒng)的功能達到最優(yōu)，滿足運輸要求，降低日常使用對高速鐵路的損耗，降低維修成本，延長高速鐵路整體的使用壽命。

圖1 以動車組為核心的各系統(tǒng)主要接口關(guān)系

2.1 輪軌關(guān)系

輪軌關(guān)系與高速列車的運行安全性和旅客乘坐舒適性密切相關(guān)，為滿足高速鐵路對軌道系統(tǒng)的平順性和穩(wěn)定性要求，通過測試輪軌垂直力、水平力，以及鋼軌、軌枕垂向和縱向位移等關(guān)鍵參數(shù)，可及時發(fā)現(xiàn)軌道變形和線路不平順的區(qū)段，以優(yōu)化輪軌間的匹配關(guān)系，提高線路平順性。

測試內(nèi)容：軌道狀態(tài)檢測、車輛動力學響應測試、軌道結(jié)構(gòu)動力性能測試、道岔動力性能測試。

調(diào)試內(nèi)容：根據(jù)軌道動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)的綜合分析，對軌道幾何形位和結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行精調(diào)細整，提高軌道平順性，使輪軌關(guān)系匹配良好，進一步提高行車的安全性、平穩(wěn)性和乘坐舒適度。

2.2 弓網(wǎng)關(guān)系

弓網(wǎng)關(guān)系是否穩(wěn)定是動車組能否正常受流的主要條件，為滿足高速動車組在受電弓高速滑行條件下的安全、平穩(wěn)受流需求，通過弓網(wǎng)關(guān)系的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，檢測弓網(wǎng)動態(tài)接觸力、燃弧率、接觸線平順性等技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)不合格區(qū)段。根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整接觸網(wǎng)，實現(xiàn)弓網(wǎng)的最優(yōu)匹配。

測試內(nèi)容：接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測、接觸線平順性檢測、弓網(wǎng)受流性能測試、接觸網(wǎng)性能測試、動車組自動過分相性能測試。

調(diào)試內(nèi)容：接觸網(wǎng)整錨段接觸線高度平順性調(diào)整，接觸網(wǎng)拉出值超標處理，對隧道、低凈空橋、接觸網(wǎng)非工作支下錨處進行電氣絕緣檢查和調(diào)整，對接觸網(wǎng)開關(guān)設備控制功能、關(guān)鍵受力件進行復查和調(diào)整等。

2.3 列車控制

列車運行控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是保證高速列車運行安全的核心系統(tǒng)。為滿足復雜電磁環(huán)境下列控系統(tǒng)車地信息傳輸、海量信息處理和車載設備控車的安全性、可靠性和實時性需求，列控系統(tǒng)采用多項前沿信息技術(shù)。列控系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試通過在區(qū)間和現(xiàn)場設置各種不同運營場景，檢測信號系統(tǒng)和牽引供電、運營調(diào)度、動車組等系統(tǒng)的接口，全面檢驗ATP控車的可靠性，測試結(jié)果將為高速鐵路安全評估和系統(tǒng)調(diào)整提供重要依據(jù)。

測試內(nèi)容：信號設備狀態(tài)檢測、CTCS-3級列控系統(tǒng)功能測試、CTCS-2級列控系統(tǒng)功能測試、車站聯(lián)鎖系統(tǒng)相關(guān)功能測試、CTC系統(tǒng)測試。

調(diào)試內(nèi)容：根據(jù)列控系統(tǒng)功能測試結(jié)果，對列控系統(tǒng)進行調(diào)試與整改，包括系統(tǒng)軟件、工程數(shù)據(jù)、接口關(guān)系與施工質(zhì)量等；結(jié)合列控系統(tǒng)功能測試，對車站聯(lián)鎖系統(tǒng)進行調(diào)試。

2.4 列車空氣動力學

隨著動車組運行速度的進一步提高，列車進入隧道產(chǎn)生的壓力變化會引發(fā)一系列空氣動力學效應，對旅客舒適度、環(huán)境噪聲、行車安全構(gòu)成影響。

為解決高速條件下的空氣阻力，降低氣動噪聲、交會壓力波等空氣動力學問題，通過對動車組、工務工程及噪聲振動的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，測試隧道內(nèi)瞬變壓力、微氣壓波、列車風和動車組內(nèi)外壓力波等參數(shù)，驗證動車組高速運行交會時交會壓力波對氣密強度、運行穩(wěn)定性和氣動噪聲的影響；驗證動車組高速通過隧道時對氣密強度、車內(nèi)壓力變化、微氣壓波和隧道設施的影響；驗證在遇側(cè)風時動車組高速運行的傾覆安全性，對旅客舒適性和行車安全性進行評價。結(jié)合試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，應用理論分析、仿真計算和試驗模擬，實現(xiàn)動車組流線形車頭和動車組整體氣動外形的優(yōu)化。

3 聯(lián)調(diào)聯(lián)試評價體系

在聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中，需要對高速鐵路各系統(tǒng)接口匹配關(guān)系、整體運行性能、安全性及環(huán)境保護等進行系統(tǒng)評價，依據(jù)評價結(jié)果指導系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化，控制或消除系統(tǒng)可能發(fā)生的故障或事故，最大限度實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

為檢驗和評價整體系統(tǒng)，依據(jù)相關(guān)標準、規(guī)范、技術(shù)條件建立了聯(lián)調(diào)聯(lián)試評價體系。在評價體系中，應用系統(tǒng)工程學的原理和方法，結(jié)合工程實踐，通過識別系統(tǒng)中的各種危害因素，基于系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性及可維護性前提下，明確了聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗評價指標和相應標準，構(gòu)建了科學的系統(tǒng)評價體系，用于高速鐵路系統(tǒng)的動態(tài)測試、綜合評估、多次調(diào)試和反復驗證，使系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)間的匹配關(guān)系達到設計要求。依據(jù)評價體系，對各系統(tǒng)、系統(tǒng)間接口、系統(tǒng)與外部接口進行評價。聯(lián)調(diào)聯(lián)試系統(tǒng)評價指標體系結(jié)構(gòu)見圖2。

4 聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)創(chuàng)新

4.1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試組織管理技術(shù)創(chuàng)新

按照系統(tǒng)論的方法，組織制定各系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試大綱和實施計劃，確定了涵蓋工務工程、動車組、牽引供電、通信信號、運營調(diào)度和客運服務等6大系統(tǒng)。

建立了統(tǒng)一的指揮機構(gòu)和高效的工作機制，系統(tǒng)協(xié)調(diào)科研、設計、施工、運營和設備供應商等參試單位聯(lián)合行動，保證了高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作順利開展和不同專業(yè)的調(diào)試任務有序進行。

規(guī)范了聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作流程，將聯(lián)調(diào)聯(lián)試分為各子系統(tǒng)調(diào)試、綜合試驗、試運行3個階段。通過制定詳細、周密的聯(lián)調(diào)聯(lián)試計劃（概要計劃、總體計劃、日計劃）和建立例會制度，快速協(xié)調(diào)解決出現(xiàn)的問題，有效管理、控制關(guān)鍵任務的進度與實施，保證了各系統(tǒng)、各專業(yè)試驗項目的有機結(jié)合，實現(xiàn)了各項試驗安全、有序、高效的進行。

4.2 檢測技術(shù)和手段的完善和創(chuàng)新

隨著高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作的開展與深化，開發(fā)出一大批配套的測試技術(shù)及設備，不僅大大提高了聯(lián)調(diào)聯(lián)試的測試精度，也縮短了測試時間。

研發(fā)了有效、準確、先進、可靠的測試系統(tǒng)和測試技術(shù)，主要包括光纖傳感器、傳感器網(wǎng)絡、激光測試、雷達測試、微波測試、圖像識別、無線傳輸?shù)葴y試系統(tǒng)，以及數(shù)字化、網(wǎng)絡化、小波變換、頻譜分析、趨勢預測、統(tǒng)計分析、多元數(shù)據(jù)融合分析、系統(tǒng)辨識等測試技術(shù)，提升了我國高速鐵路測試與數(shù)據(jù)處理的技術(shù)水平。

自主研發(fā)了持續(xù)檢測速度350 km/h高速綜合檢測列車，可實現(xiàn)對基礎(chǔ)設施進行同步等速檢測與綜合數(shù)據(jù)處理，大大提高了聯(lián)調(diào)聯(lián)試的質(zhì)量和效率。通過脈沖傳輸網(wǎng)絡、里程校準網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，將整車各檢測系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)了對數(shù)百個參數(shù)進行同步檢測、精確定位和集成分析。

在地面測試設備方面，開發(fā)了前端數(shù)據(jù)處理軟件及采集系統(tǒng)，進一步提升數(shù)據(jù)處理軟件的自動化程度；升級了后端軟件處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計模塊，減少人為因素對試驗結(jié)果的影響；增加了模態(tài)與動力學分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了現(xiàn)場試驗中錘擊、激振器和環(huán)境激勵等方式下多輸入多輸出模態(tài)試驗數(shù)據(jù)的分析功能。在硬件方面，針對現(xiàn)場測試的特點，將數(shù)據(jù)傳輸設備由3G升級至4G，傳輸速度更快，更加穩(wěn)定；增加了傳感器防護工具，改進部分傳感器外部結(jié)構(gòu)，提高傳感器的適用性，實現(xiàn)采集系統(tǒng)遠程狀態(tài)查詢、參數(shù)設置等一系列遠程控制。

圖2 聯(lián)調(diào)聯(lián)試系統(tǒng)評價指標體系結(jié)構(gòu)

4.3 試驗驗收和綜合評價體系創(chuàng)新

為保證高速鐵路的順利建設，結(jié)合高速鐵路特點，有針對性地對高速鐵路安全評估和技術(shù)管理組織科技攻關(guān)。根據(jù)系統(tǒng)工程學的原理和方法，建立了高速鐵路安全評估方案，完善了系統(tǒng)安全評估方法，構(gòu)建了系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性及可維護性的科學評價指標體系。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試評價體系相關(guān)標準、規(guī)范等文件的發(fā)布，為聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作中各層面的測試、調(diào)試工作提供指導依據(jù)，標志著我國高速鐵路系統(tǒng)評價體系的建立和逐步完善。

5 聯(lián)調(diào)聯(lián)試工程實踐

自2008年起，鐵科院先后完成了京津、京廣、京滬、哈大、杭長、合福、蘭新、貴廣、鄭徐等90余條（段）2萬余km鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試任務，其中300 km/h及以上線路共1萬余km。

20世紀90年代初，我國開始高速鐵路研究，對高速鐵路的設計建造、高速列車、運營管理、驗證試驗等關(guān)鍵技術(shù)組織攻關(guān)，開展了大量科學研究。

1997—2007年10年間，我國鐵路先后進行了6次大提速，特別是在第六次大提速試驗期間，通過既有線200～250 km/h提速綜合試驗，對系統(tǒng)功能進行檢測、調(diào)整，對測試手段、分析方法、調(diào)試技術(shù)進行探討，初步形成了我國鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的雛形。

通過京津城際高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的工程實踐，形成了我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試、動態(tài)檢測及運行試驗模式，建立了我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試所采用的測試技術(shù)和評價體系。

通過京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試工程實踐，實現(xiàn)了350 km/h高速鐵路全面、系統(tǒng)、長距離持續(xù)運行的檢測驗證試驗，全面系統(tǒng)掌握了高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試技術(shù)，豐富了高速鐵路系統(tǒng)檢測方法，完善了高速鐵路工程檢測手段，構(gòu)建了科學系統(tǒng)的評價指標，驗證了高速鐵路整體功能和性能達到設計要求。

通過哈大、長吉、蘭新、滬昆等高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試工程實踐，掌握了高原、高寒、大風、山區(qū)高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)，進一步豐富和完善了符合我國高速鐵路建設特點的工程檢測評價體系。

通過實施高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試、動態(tài)檢測和運行試驗，滿足了高速鐵路一次達到設計速度開通運營的要求，實現(xiàn)了不同速度等級高速鐵路間的互聯(lián)互通，保障了高速鐵路運行安全、平穩(wěn)、舒適。工程實踐證明，我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)體系是符合實際并行之有效的。

6 結(jié)束語

通過一大批高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的應用實踐，成功研發(fā)了以400 km/h高速綜合檢測列車為代表的綜合測試系統(tǒng)和一系列數(shù)字化、網(wǎng)絡化測試設備，提出了系統(tǒng)分析和評價方法，形成了《高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗技術(shù)規(guī)范》《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》等一系列技術(shù)成果，建立了符合我國高速鐵路建設特點的聯(lián)調(diào)聯(lián)試成套技術(shù)體系。

通過多年的技術(shù)積累，我國聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)體系已具有了一定的國際影響力。鐵科院牽頭承擔了UIC《高速鐵路動態(tài)測試與運行試驗》標準的編制工作，并開始逐步承擔“走出去”方面的相關(guān)任務；參加并完成了沙特麥加輕軌鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和土耳其安卡拉—伊斯坦布爾Ⅱ期工程總體動態(tài)測試技術(shù)咨詢；目前正在積極開展肯尼亞蒙內(nèi)鐵路、印尼雅萬高鐵的聯(lián)調(diào)聯(lián)試準備工作。

在中國鐵路總公司及鐵路局、客專公司等單位的領(lǐng)導和支持下，作為中國鐵路總公司鐵路科技創(chuàng)新研發(fā)中心和最高院府的鐵科院，將繼續(xù)發(fā)揚篤真求卓、創(chuàng)新致遠的企業(yè)精神，堅持領(lǐng)導高度重視、各方一致認同、統(tǒng)一規(guī)劃推進、持續(xù)改進創(chuàng)新的原則，精心組織、精心計劃、精心測試、精心管理，不斷總結(jié)經(jīng)驗，深化完善高速鐵路測試技術(shù)和評價體系，努力把高速鐵路建設成為技術(shù)創(chuàng)新工程、質(zhì)量精品工程、資源節(jié)約工程、環(huán)境友好工程、社會和諧工程，為全面建成小康社會作出更大貢獻。

[1] 楊宏圖．高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運行試驗的組織與實施[J]．中國鐵路，2013(1)：30-34．

[2] 魏亞輝．高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試計劃管理[J]．中國鐵路，2015(12)：10-13．

[3] 何華武．高速鐵路運行安全檢測監(jiān)測與監(jiān)控技術(shù)[J]．中國鐵路，2013(3)：1-7．

[4] 康熊，王衛(wèi)東，李海浪．高速綜合檢測列車關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．中國鐵路，2012(10)：3-7．

[5] 王衛(wèi)東，顧世平，高利民，等．高速鐵路基礎(chǔ)設施綜合檢測技術(shù)[J]．鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015(2)：11-16．

責任編輯 高紅義

Technical Innovations and Engineering Practices of HSR Integrated Commissioning and Test

SHI Weizhong
（China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

Integrated commissioning and test (ICT) is an integral part of high-speed railway construction. This paper introduces the overall situation of the ICT, focusing on the key technology and evaluation system of the ICT, and summarizes the innovations achieved during ICT processes. During the verif ed technical innovations and engineering practices in a batch of high-speed railway projects such as Beijing-Shanghai HSR and Beijing-Guangzhou HSR, test and verification technologies in line with China's high-speed railway construction characteristics have been formed, a sound high-speed railway ICT technology system has been established, top design speed can be met during the f rst operation after the HSR opens to traff c, HSRs of different speed levels are interoperable with each other, and the safety, smoothness and comfort of HSR operation is ensured. Engineering practices have proved that China's technical system of HSR integrated commissioning and test conforms with practical conditions and is effective.

high-speed railway；integrated commissioning and test；technical innovation；engineering practice；interoperability

U238；U29-3

A

1001-683X（2017）02-0001-06

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.02.001

2017-01-19

施衛(wèi)忠（1963—），男，中國鐵道科學研究院黨委書記