馬良德，張竑川，左自輝，劉世鵬，陸續(xù)

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所，北京 100081）

0 引言

京廣高鐵位于我國中部，地跨華北、華中、華南三大經(jīng)濟(jì)區(qū)域，是東北、華北、西北地區(qū)通往華南地區(qū)的主要通道。京廣高鐵京武段貫穿京津冀協(xié)同發(fā)展核心區(qū)域、中原城市群、長江中游城市群，銜接了津保、石太、石濟(jì)、徐蘭等高速鐵路，是國家高速鐵路網(wǎng)“八縱八橫”主骨架——京廣通道的重要組成部分。實(shí)施京廣高鐵京武段標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)工程，對(duì)于進(jìn)一步挖掘運(yùn)輸潛力、發(fā)揮高鐵溢出效應(yīng)、提升鐵路服務(wù)品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、鞏固和發(fā)展中國高鐵領(lǐng)跑優(yōu)勢等具有重要意義。

依據(jù)350 km/h高鐵標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)建設(shè)相關(guān)管理辦法［1］，達(dá)標(biāo)運(yùn)營程序一般為：開展可行性研究—提出達(dá)標(biāo)建設(shè)申請(qǐng)—開展達(dá)標(biāo)整治—開展靜態(tài)驗(yàn)收和動(dòng)態(tài)檢測—組織達(dá)標(biāo)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告評(píng)審—組織運(yùn)營安全評(píng)估—實(shí)施達(dá)標(biāo)運(yùn)營。達(dá)標(biāo)整治完工后，需完成靜態(tài)驗(yàn)收、動(dòng)態(tài)檢測、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告評(píng)審和安全評(píng)估等必要程序。動(dòng)態(tài)檢測是采用綜合檢測列車、運(yùn)營動(dòng)車組及相關(guān)檢測設(shè)備對(duì)已完成達(dá)標(biāo)整治的高速鐵路系統(tǒng)功能、動(dòng)態(tài)性能和系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行檢測、驗(yàn)證和評(píng)價(jià)的過程。采集各測試項(xiàng)目數(shù)據(jù)時(shí)，除設(shè)計(jì)限速、動(dòng)車組加減速、電分相等因素外，對(duì)應(yīng)的綜合檢測列車最高檢測速度原則上應(yīng)達(dá)到目標(biāo)速度值的110%。

1 工程概況

京廣高鐵北京—武漢段線路長約1 136 km，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值350 km/h，其中鄭州黃河橋、天興洲長江大橋有砟軌道地段限速250 km/h。線路北京—信陽段以橋梁為主、信陽—武漢間隧道較多。沿線分布有北京西、石家莊、鄭州東、武漢等23個(gè)車站，車站布置見圖1。2012年京廣高速鐵路北京—武漢段按照350 km/h等級(jí)高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，工程總體質(zhì)量合格，自2012年底正式通車運(yùn)營，已安全運(yùn)行近10年。運(yùn)營以來線路整體質(zhì)量穩(wěn)定、狀態(tài)良好。但線路軌道、道岔經(jīng)較長時(shí)間運(yùn)行，鋼軌磨耗部分地段存在TQI值較高，個(gè)別道岔已達(dá)到傷損限度，需要系統(tǒng)打磨、整治；通信、信號(hào)、供電等系統(tǒng)設(shè)備已過或接近大修期，需要進(jìn)行更新改造或補(bǔ)強(qiáng)。結(jié)合京廣高鐵標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)開行時(shí)速350 km動(dòng)車組，對(duì)線路軌道、道岔進(jìn)行整治，更新改造并補(bǔ)強(qiáng)通信、信號(hào)、供電等系統(tǒng)部分設(shè)備，可提高線路整體質(zhì)量、減少維修養(yǎng)護(hù)成本、改善運(yùn)行條件，提升運(yùn)行品質(zhì)。

圖1 京廣高鐵京武段車站布置圖

標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)工程主要內(nèi)容包括：路基病害整治、軌道打磨精調(diào)；通信、信號(hào)、信息等系統(tǒng)改造；牽引供電、電力、綜合視頻等設(shè)施補(bǔ)強(qiáng)；車站旅服與生產(chǎn)管控平臺(tái)改造；區(qū)間旱橋地段未封閉線路增設(shè)封閉柵欄等。

2 動(dòng)態(tài)檢測方案設(shè)計(jì)

2.1 檢測目的

采用綜合檢測列車和相關(guān)檢測設(shè)備對(duì)京廣高鐵京武段標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)建設(shè)的關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測，評(píng)價(jià)和驗(yàn)證軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信、信號(hào)、綜合接地、噪聲振動(dòng)與電磁環(huán)境、聲屏障等系統(tǒng)能否滿足350 km/h的運(yùn)營要求，測試350 km/h運(yùn)營條件下的列車運(yùn)行圖參數(shù)，為京廣高鐵京武段達(dá)標(biāo)建設(shè)驗(yàn)收及按350 km/h達(dá)標(biāo)運(yùn)營提供技術(shù)依據(jù)。

2.2 方案設(shè)計(jì)原則

動(dòng)態(tài)檢測從工務(wù)、供電、通信、信號(hào)、環(huán)境等方面確定檢測指標(biāo)及方案，突出各系統(tǒng)間的接口功能測試［2］，在保障安全的前提下使整體系統(tǒng)的功能達(dá)到最優(yōu)。動(dòng)態(tài)檢測采用系統(tǒng)工程方法［3］，分析各系統(tǒng)間的相互關(guān)系，從軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、綜合接地、振動(dòng)噪聲與電磁環(huán)境、聲屏障、運(yùn)行圖參數(shù)等方面確定檢測方案；并按照如下原則定制化設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)檢測方案［4］：（1）結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)工程實(shí)際特點(diǎn)；（2）滿足標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)驗(yàn)收需求；（3）突出系統(tǒng)間的匹配；（4）保障規(guī)定速度的行車安全性、平穩(wěn)性；（5）適應(yīng)運(yùn)營高鐵夜間天窗的試驗(yàn)組織管理模式。

2.3 檢測項(xiàng)目

按照上述原則設(shè)計(jì)京廣高鐵京武段動(dòng)態(tài)檢測項(xiàng)目包括軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、綜合接地、噪聲振動(dòng)與電磁環(huán)境、聲屏障、運(yùn)行圖參數(shù)等10大類16個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)既各自獨(dú)立又互相依存、相互制約，系統(tǒng)之間在時(shí)間、空間、物理以及功能等方面存在許多相互銜接的接口。其中，軌道測試項(xiàng)目主要包括軌道幾何狀態(tài)、動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能和道岔動(dòng)力性能；電力牽引供電主要測試項(xiàng)目包括接觸網(wǎng)和電能質(zhì)量；通信系統(tǒng)主要測試項(xiàng)目包括GSM-R場強(qiáng)覆蓋、GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和GSM-R應(yīng)用業(yè)務(wù)性能；信號(hào)系統(tǒng)主要測試項(xiàng)目包括軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)和列控系統(tǒng)功能；振動(dòng)噪聲與電磁環(huán)境測試項(xiàng)目主要包括環(huán)境噪聲、振動(dòng)和電磁環(huán)境（見圖2）。

圖2 京廣高鐵京武段動(dòng)態(tài)檢測項(xiàng)目框圖

2.4 測試列車及速度

京廣高鐵京武段標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)建設(shè)動(dòng)態(tài)檢測在北京西站—武漢站間進(jìn)行，包括逐級(jí)提速測試、信號(hào)系統(tǒng)測試、運(yùn)行圖參數(shù)測試、全線拉通等階段［5］。

單列動(dòng)車組逐級(jí)提速測試采用4列綜合檢測列車。重聯(lián)逐級(jí)提速采用4列安裝檢測設(shè)備的重聯(lián)或長編測試動(dòng)車組。信號(hào)系統(tǒng)檢測采用12列分別裝載CTCS3-300T、CTCS3-300S、CTCS3-300H車載設(shè)備的動(dòng)車組，列控頂棚速度需設(shè)為350 km/h。列車運(yùn)行圖參數(shù)測試采用4列運(yùn)營動(dòng)車組。

單列動(dòng)車組正線逐級(jí)提速測試速度級(jí)為310、320、330、340、350、360、370、380、385 km/h，測試數(shù)據(jù)正常情況下，每個(gè)速度級(jí)運(yùn)行1～3個(gè)往返。重聯(lián)動(dòng)車組正線逐級(jí)提速測試速度級(jí)為320、340、350 km/h，測試數(shù)據(jù)正常情況下，每個(gè)速度級(jí)運(yùn)行1～2個(gè)往返。

單列動(dòng)車組逐級(jí)提速測試時(shí)，采用ATP隔離模式，根據(jù)測試數(shù)據(jù)在符合行車安全標(biāo)準(zhǔn)前提下逐級(jí)提速。單列動(dòng)車組逐級(jí)提速測試前，需進(jìn)行地面測點(diǎn)的5 km/h準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定。信號(hào)系統(tǒng)和運(yùn)行圖參數(shù)測試時(shí)，動(dòng)車組采用ATP控車模式，在不高于線路設(shè)計(jì)速度的前提下，按列控車載設(shè)備允許速度行車［6］。

3 動(dòng)態(tài)檢測方案實(shí)施

以確保檢測安全為前提，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化方案、提高檢測效率。把握各項(xiàng)檢測任務(wù)的關(guān)聯(lián)性和耦合性，按照“先逐提再信號(hào)；先單列后重聯(lián)；先打通局界后完成局管內(nèi)；先保正線后保側(cè)線；先保正向后保反向”的工作思路，分輕重緩急、分層次、有計(jì)劃地推進(jìn)動(dòng)態(tài)檢測工作。

3.1 測點(diǎn)選取及更新

京廣高鐵京武段標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)動(dòng)態(tài)檢測軌道、路基、橋梁、供變電、綜合接地、電磁環(huán)境、振動(dòng)、噪聲專業(yè)共選擇48處地面測點(diǎn)，分布在保定、安陽、邢臺(tái)、邯鄲、鶴壁、新鄉(xiāng)、鄭州、孝感、武漢等9座城市。在實(shí)施過程中，為滿足開展動(dòng)態(tài)檢測要求，綜合分析研判保定、邢臺(tái)等地疫情封控影響，經(jīng)與鐵路局共同研究，按照不影響驗(yàn)收評(píng)價(jià)的原則對(duì)部分專業(yè)測試工點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的測點(diǎn)分布見圖3。

圖3 京廣高鐵京武段動(dòng)態(tài)檢測地面測點(diǎn)布置

3.2 分段多車同步實(shí)施

為確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成全部測試任務(wù)，采取了分段多車同步實(shí)施方案。在正式檢測開始之前，利用運(yùn)營檢測期間的綜合檢測列車開展石家莊站、鄭州東站通過檢測，最高檢測速度250 km/h。單列動(dòng)車組逐級(jí)提速分為北京西—鄭州東、鄭州東—明港東、駐馬店西—武漢共3個(gè)區(qū)段進(jìn)行（見圖4）；重聯(lián)動(dòng)車組逐級(jí)提速分為北京西—鄭州東、新鄉(xiāng)東—鄭州東—武漢共2個(gè)區(qū)段進(jìn)行；各區(qū)段逐級(jí)提速測試同步開展［7］。

圖4 京廣高鐵京武段動(dòng)態(tài)檢測單列逐級(jí)提速示意圖

信號(hào)系統(tǒng)測試分為北京西—安陽東（北京局集團(tuán)公司管段）、安陽東—許昌東（鄭州局集團(tuán)公司管段）、許昌東—武漢（武漢局集團(tuán)公司管段）共3個(gè)區(qū)段進(jìn)行，各區(qū)段均采用4列動(dòng)車組同步開展測試。全線拉通測試采用2列綜合檢測列車分別在北京西—武漢間上、下行線開展，正向各運(yùn)行1個(gè)單程。運(yùn)行圖參數(shù)測試分為北京西—鄭州東、鄭州東—武漢共2個(gè)區(qū)段開展，各區(qū)段每日采用2列動(dòng)車組同步開展測試。以上測試均利用京廣高鐵天窗時(shí)間開展。

3.3 動(dòng)態(tài)優(yōu)化試驗(yàn)組織

針對(duì)逐級(jí)提速試驗(yàn)組織、跨局界信號(hào)系統(tǒng)測試以及拉通試驗(yàn)的組織方式提出了優(yōu)化方案，確定了逐級(jí)提速測試分段進(jìn)行、跨局界信號(hào)系統(tǒng)測試同步開展、北京西—武漢站間全線拉通的總體測試方案［8］?？缇纸缧盘?hào)系統(tǒng)測試時(shí)，保持軟件換裝和測試進(jìn)度完全同步，最大限度利用天窗時(shí)間。全線拉通減少相互“揣袖子”過程，保持北京西—武漢全線數(shù)據(jù)完整，測試結(jié)果更加科學(xué)合理。

為確保短時(shí)間內(nèi)完成全部檢測任務(wù)，采用了階段融合的試驗(yàn)組織模式。將重聯(lián)逐級(jí)提速試驗(yàn)與信號(hào)系統(tǒng)測試相融合，從而節(jié)省出1 d測試時(shí)間用于天窗設(shè)備維修；同時(shí)優(yōu)化運(yùn)行圖參數(shù)測試方案，將運(yùn)行圖參數(shù)測試與350 km/h速度級(jí)的重聯(lián)逐級(jí)提速測試相結(jié)合，使得提前1 d完成全部測試內(nèi)容。按照合理可行的思路動(dòng)態(tài)優(yōu)化試驗(yàn)組織方案，為安全、平穩(wěn)、有序完成動(dòng)態(tài)檢測工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 提高設(shè)備克缺效率

動(dòng)態(tài)檢測過程是對(duì)前期病害整治和標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)建設(shè)成果的系統(tǒng)檢驗(yàn)，對(duì)軌道、路基、橋梁、牽引供電、通信、信號(hào)等設(shè)備設(shè)施狀態(tài)進(jìn)行的全面檢測，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施質(zhì)量達(dá)標(biāo)，滿足京廣高鐵按350 km/h安全運(yùn)營要求。檢測單位會(huì)同各設(shè)備管理部門，分析提速前300 km/h速度級(jí)的運(yùn)營檢測數(shù)據(jù)，提前制定有針對(duì)性的克缺方案，依據(jù)第一手現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，及時(shí)組織設(shè)備單位充分利用天窗時(shí)間進(jìn)行整改克缺［9］，更加精準(zhǔn)地提高設(shè)備質(zhì)量，從檢測數(shù)據(jù)分析，整治效果明顯。

3.5 保障運(yùn)營設(shè)備維修

標(biāo)準(zhǔn)線達(dá)標(biāo)建設(shè)動(dòng)態(tài)檢測與新建高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試最大的不同點(diǎn)在于“白天正常運(yùn)營，夜間天窗測試”。試驗(yàn)組織不僅要考慮動(dòng)態(tài)檢測任務(wù)，更要綜合平衡動(dòng)態(tài)檢測與運(yùn)營設(shè)備維修之間的關(guān)系。檢測單位與3個(gè)鐵路局設(shè)備管理部門深入研討京廣高鐵日常檢修組織模式，結(jié)合天窗點(diǎn)試驗(yàn)安排，最終確定了“三·一模式”，即：每3日試驗(yàn)后安排1次設(shè)備維修天窗的作業(yè)組織方式。這種作業(yè)組織方式最大限度的減少了局間相互干擾，避免了由于各行其是開展測試帶來的顧此失彼和相互掣肘，不僅保證了京廣高鐵白天運(yùn)營的正常設(shè)備狀態(tài)，而且為3個(gè)鐵路局同步開展動(dòng)態(tài)檢測創(chuàng)造了條件。

4 動(dòng)態(tài)檢測效果

根據(jù)批復(fù)的動(dòng)態(tài)檢測大綱和動(dòng)態(tài)優(yōu)化的檢測方案，現(xiàn)場檢測獲取了10個(gè)專業(yè)、242個(gè)測試項(xiàng)目在310～385 km/h速度下的全部有效數(shù)據(jù)，滿足動(dòng)態(tài)檢測大綱規(guī)定要求。通過合理調(diào)配4組綜合檢測列車、12組信號(hào)測試動(dòng)車組、4組重聯(lián)測試動(dòng)車組、6組運(yùn)行圖參數(shù)測試動(dòng)車組等裝備資源，并行開展信號(hào)系統(tǒng)測試、重聯(lián)測試和運(yùn)行圖參數(shù)測試，提前完成全部檢測任務(wù)，為全線精調(diào)克缺、高標(biāo)運(yùn)營整體工作推進(jìn)創(chuàng)造了條件。

動(dòng)態(tài)檢測累計(jì)開行試驗(yàn)列車341列次，累計(jì)檢測里程73 296 km，安全、平穩(wěn)、有序、高效地完成了動(dòng)態(tài)檢測各項(xiàng)工作。經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化、調(diào)試和動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，軌道、路基、橋梁、牽引供電、通信、信號(hào)等系統(tǒng)檢測結(jié)果均滿足350 km/h運(yùn)營的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求［10］。

5 結(jié)束語

通過方案定制化設(shè)計(jì)、關(guān)鍵檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理分析以及現(xiàn)場的試驗(yàn)安全管控及組織，京廣高鐵京武段標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)動(dòng)態(tài)檢測在有限的時(shí)間內(nèi)順利完成，為達(dá)標(biāo)建設(shè)驗(yàn)收及按350 km/h高標(biāo)運(yùn)營提供了技術(shù)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，為今后350 km/h標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)動(dòng)態(tài)檢測積累了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。