史艷麗

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308）

環(huán)形試驗(yàn)線是內(nèi)燃機(jī)車(chē)、電力機(jī)車(chē)、城際動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛等研制過(guò)程中和生產(chǎn)下線后開(kāi)展相關(guān)例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、研究性試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)等所必需的試驗(yàn)線路。為滿(mǎn)足我國(guó)客運(yùn)高速鐵路動(dòng)車(chē)組、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)和電力機(jī)車(chē)、城市軌道交通車(chē)輛的試驗(yàn)需求，同時(shí)，為減少試驗(yàn)線土地資源占用、降低試驗(yàn)線建設(shè)成本，研究可同時(shí)內(nèi)燃機(jī)車(chē)、電力機(jī)車(chē)、城際動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛試驗(yàn)要求的環(huán)形試驗(yàn)線設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義和價(jià)值。

中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)大連機(jī)輛公司）通過(guò)多年技術(shù)積累以及引進(jìn)消化吸收和再創(chuàng)新，擁有較強(qiáng)的研發(fā)能力和領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。自主研發(fā)了9600kW大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)、6000HP 大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)、城軌車(chē)輛等產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)同行中綜合實(shí)力和應(yīng)對(duì)市場(chǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。目前，具有年制造220 臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車(chē)、200 臺(tái)大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)、300 臺(tái)中速柴油機(jī)和150輛不銹鋼城軌車(chē)輛的能力。大連機(jī)輛公司在大連旅順經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)了世界級(jí)的、國(guó)內(nèi)最大、技術(shù)最先進(jìn)的軌道交通裝備和通用動(dòng)力機(jī)械的研發(fā)和制造基地（簡(jiǎn)稱(chēng)大連機(jī)車(chē)旅順基地）。

為滿(mǎn)足企業(yè)研制生產(chǎn)的主導(dǎo)產(chǎn)品內(nèi)燃機(jī)車(chē)、電力機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的試驗(yàn)需求，大連機(jī)輛公司委托中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司開(kāi)展了大連機(jī)車(chē)旅順基地環(huán)線試驗(yàn)線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與環(huán)形試驗(yàn)線設(shè)計(jì)。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，形成了適應(yīng)企業(yè)內(nèi)電機(jī)車(chē)、城軌車(chē)輛及城際動(dòng)車(chē)組生產(chǎn)規(guī)模的動(dòng)態(tài)調(diào)試、試驗(yàn)?zāi)芰?，在滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要的同時(shí)，為中國(guó)北車(chē)軌道交通車(chē)輛整機(jī)和關(guān)鍵零部件等產(chǎn)品研發(fā)提供有效支撐，促進(jìn)中國(guó)北車(chē)的可持續(xù)發(fā)展。

1 線路概況與設(shè)計(jì)需求

1.1 線路概況

在廠區(qū)規(guī)劃紅線內(nèi)，沿廠區(qū)四周設(shè)置環(huán)形試驗(yàn)線，為最大程度減少對(duì)廠區(qū)的干擾，試驗(yàn)線采用高架方式，試驗(yàn)線通過(guò)連接線與廠區(qū)鐵路相連，便于車(chē)輛通過(guò)連接線上道試驗(yàn)。環(huán)形試驗(yàn)線按雙線設(shè)置，內(nèi)環(huán)試驗(yàn)國(guó)鐵機(jī)車(chē)，外環(huán)試驗(yàn)城軌車(chē)輛。環(huán)形試驗(yàn)線布局如圖1 所示。

圖1 環(huán)形試驗(yàn)線布局

1.2 設(shè)計(jì)需求

（1）試驗(yàn)項(xiàng)目需求。根據(jù)大連機(jī)輛公司的機(jī)車(chē)試驗(yàn)需求，環(huán)形試驗(yàn)線需要滿(mǎn)足電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的型式試驗(yàn)、例行試驗(yàn)和研究性試驗(yàn)43 個(gè)項(xiàng)目的全部試驗(yàn)需求和21 個(gè)項(xiàng)目的部分試驗(yàn)需求。

（2）試驗(yàn)?zāi)芰π枨?。環(huán)形試驗(yàn)線每年可完成2000 臺(tái)機(jī)車(chē)?yán)性囼?yàn)，城軌試驗(yàn)線每年可完成250 列例行試驗(yàn)或16列耐久性試驗(yàn)。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)研究

2.1 鐵路等級(jí)與主參數(shù)設(shè)定

環(huán)形試驗(yàn)線為工業(yè)企業(yè)鐵路，鐵路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選用工企I級(jí)，線下工程按照國(guó)鐵II 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選用。

根據(jù)試驗(yàn)線要同時(shí)要滿(mǎn)足內(nèi)電機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的試驗(yàn)需求，線路數(shù)目為雙線。內(nèi)環(huán)試驗(yàn)國(guó)鐵機(jī)車(chē)，外環(huán)試驗(yàn)城軌車(chē)輛。

試驗(yàn)線最高速度為120km/h，綜合考慮多軌距、小半徑曲線的加寬及后期養(yǎng)護(hù)維修，線間距選用5.0m。

由于城軌車(chē)有25‰停車(chē)試驗(yàn)的功能要求，結(jié)合本線實(shí)際情況，環(huán)形線最大坡度采用6‰，連接線最大坡度采用25‰。受廠區(qū)規(guī)劃紅線所限，最小曲線半徑為300m。

2.2 最小平直線長(zhǎng)度計(jì)算

環(huán)形試驗(yàn)線滿(mǎn)足GB/T 3318-2006《電力機(jī)車(chē)制成后投入使用前的試驗(yàn)方法》、GB/T 3315-2006《內(nèi)燃機(jī)車(chē)制成后投入使用前的試驗(yàn)方法》和GB/T14894-2005《城市軌道交通車(chē)輛組裝后的檢查與試驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定，綜合考慮電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、研究性試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目。

機(jī)車(chē)車(chē)輛的型式試驗(yàn)要滿(mǎn)足從靜止到最高速度的平直軌道、從最高速度減速到靜止所需要的平直軌道、符合要求的坡直線以及小曲線。而對(duì)于耐久性試驗(yàn)還要有能夠連續(xù)運(yùn)行的線路即環(huán)形正線線路，并且具備必要的牽引供電條件。

起動(dòng)和加速試驗(yàn)過(guò)程：在南側(cè)直線段上，從速度為0 開(kāi)始，加速到最高速度后，減速到55km/h 通過(guò)曲線后再減速至0。

線路制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程：在北側(cè)線路啟動(dòng)和加速，達(dá)到55km/h 后通過(guò)曲線，達(dá)到南側(cè)直線段后，加速到最高速度，惰行3S 后，進(jìn)行制動(dòng)，直至停止。

根據(jù)平直線長(zhǎng)度需求計(jì)算，要完成型式試驗(yàn)規(guī)定的加速和起動(dòng)試驗(yàn)，電力機(jī)車(chē)需要平直線長(zhǎng)度為1045m、內(nèi)燃機(jī)車(chē)需要平直線長(zhǎng)度為1030m、城際動(dòng)車(chē)組需要平直線長(zhǎng)度為1056m。要完成型式試驗(yàn)規(guī)定的線路制動(dòng)試驗(yàn)，電力機(jī)車(chē)需要平直線長(zhǎng)度為1081m、內(nèi)燃機(jī)車(chē)需要平直線長(zhǎng)度為1090m、城際動(dòng)車(chē)組需要平直線長(zhǎng)度為1070m。

對(duì)于城軌車(chē)輛例行試驗(yàn)要求達(dá)到的速度為80km/h，加速和起動(dòng)試驗(yàn)需要的平直線長(zhǎng)度為818m，線路制動(dòng)試驗(yàn)所需要的平直線長(zhǎng)度為768m。

綜合上述計(jì)算結(jié)果，為滿(mǎn)足不同類(lèi)型機(jī)車(chē)加速和減速起動(dòng)試驗(yàn)及線路制動(dòng)試驗(yàn)要求，本線縮短了平直線兩端線路的緩和曲線長(zhǎng)度，采用40m，最終確定平直線長(zhǎng)度1092.07m，滿(mǎn)足了內(nèi)電機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛例行試驗(yàn)的需要。

2.3 軌道標(biāo)準(zhǔn)選型與設(shè)計(jì)

環(huán)形試驗(yàn)線為雙線鐵路，內(nèi)環(huán)試驗(yàn)國(guó)鐵機(jī)車(chē)，外環(huán)試驗(yàn)城軌車(chē)輛，并且要兼顧多種軌距機(jī)車(chē)，采用多軌距鐵路：內(nèi)環(huán)及內(nèi)環(huán)連接線采用三股鋼軌兼顧1067mm 及1435mm 軌距的“三軌兩距”型式，配套采用特殊研發(fā)扣件，扣件除鐵墊板及T 型螺栓等外，其他部件與目前國(guó)內(nèi)彈條Ⅰ型扣件通用，扣件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、抗橫向水平力強(qiáng)，調(diào)整能力高，并可適應(yīng)不同類(lèi)型的鋼軌要求。外環(huán)及外環(huán)連接線采用三股鋼軌兼顧1000mm 及1435mm 軌距的“三軌兩距”型式，配套采用彈條Ⅰ型扣件。軌枕與道岔均進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。內(nèi)環(huán)及內(nèi)環(huán)連接線采用50kg 鋼軌。由于城軌車(chē)輪與60kg 軌頭匹配性更好，外環(huán)及外環(huán)連接線采用60kg 鋼軌。

當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)軌和1067m 軌距兩種軌距線路，3 軌方案對(duì)橋梁偏心較小，不影響機(jī)車(chē)限界，對(duì)橋面寬度基本沒(méi)有影響，可以采用T 梁。通橋簡(jiǎn)支T 梁截面3 軌方案布局如圖2 所示。

圖2 通橋簡(jiǎn)支T 梁截面3 軌方案布局

2.4 供電制式選擇

環(huán)形試驗(yàn)線既要試驗(yàn)國(guó)鐵機(jī)車(chē)，又要試驗(yàn)城軌車(chē)輛。因此，雙線按多電壓制式架設(shè)接觸網(wǎng)，內(nèi)外環(huán)線設(shè)置架空接觸網(wǎng)，均適應(yīng)AC25kV、DC750V、DC1500V 和DC3000V 四種供電制式載流及絕緣要求；外環(huán)線設(shè)置接觸軌，適應(yīng)DC750V、DC1500V 兩種電壓制式載流及絕緣要求。

2.5 交直流干擾防護(hù)

本環(huán)形試驗(yàn)線采用國(guó)鐵、地鐵車(chē)輛交直流混跑模式，內(nèi)外環(huán)均需試驗(yàn)交直流列車(chē)，造成內(nèi)外環(huán)間存在相互干擾，為了消除交流AC25kV 高壓電形成的電磁場(chǎng)對(duì)直流系統(tǒng)的影響，采用了專(zhuān)門(mén)研制的交流限波器，以消除干擾磁場(chǎng)的影響。如果內(nèi)、外環(huán)同時(shí)只試驗(yàn)一種列車(chē)（同時(shí)試驗(yàn)直流或者交流列車(chē)），內(nèi)外環(huán)間不再存在干擾問(wèn)題，交直流干擾防護(hù)措施可取消。

3 結(jié)語(yǔ)

大連機(jī)車(chē)旅順基地環(huán)線試驗(yàn)線為國(guó)內(nèi)首個(gè)可以同時(shí)滿(mǎn)足電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的主要型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)項(xiàng)目要求的環(huán)形試驗(yàn)線，采用了“三軌兩距”、多電壓制式架設(shè)接觸網(wǎng)、交直流干擾防護(hù)等多項(xiàng)新技術(shù)，目前已建成投產(chǎn)，滿(mǎn)足了大連機(jī)輛公司電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)和城軌車(chē)輛的試驗(yàn)需求。本文的研究成果對(duì)國(guó)內(nèi)新/改建環(huán)形試驗(yàn)線工程具有參考和借鑒價(jià)值。