京广高铁京武段标准线建设动态检测方案
时间：2023-06-17 20:30:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
马良德，张竑川，左自辉，刘世鹏，陆续
（中国铁道科学研究院集团有限公司 基础设施检测研究所，北京 100081）
京广高铁位于我国中部，地跨华北、华中、华南三大经济区域，是东北、华北、西北地区通往华南地区的主要通道。京广高铁京武段贯穿京津冀协同发展核心区域、中原城市群、长江中游城市群，衔接了津保、石太、石济、徐兰等高速铁路，是国家高速铁路网“八纵八横”主骨架——京广通道的重要组成部分。实施京广高铁京武段标准线建设工程，对于进一步挖掘运输潜力、发挥高铁溢出效应、提升铁路服务品质、实现良好社会经济效益、巩固和发展中国高铁领跑优势等具有重要意义。
依据350 km/h高铁标准线达标建设相关管理办法［1］，达标运营程序一般为：开展可行性研究—提出达标建设申请—开展达标整治—开展静态验收和动态检测—组织达标验收报告评审—组织运营安全评估—实施达标运营。达标整治完工后，需完成静态验收、动态检测、验收报告评审和安全评估等必要程序。动态检测是采用综合检测列车、运营动车组及相关检测设备对已完成达标整治的高速铁路系统功能、动态性能和系统状态进行检测、验证和评价的过程。采集各测试项目数据时，除设计限速、动车组加减速、电分相等因素外，对应的综合检测列车最高检测速度原则上应达到目标速度值的110%。
京广高铁北京—武汉段线路长约1 136 km，设计速度目标值350 km/h，其中郑州黄河桥、天兴洲长江大桥有砟轨道地段限速250 km/h。线路北京—信阳段以桥梁为主、信阳—武汉间隧道较多。沿线分布有北京西、石家庄、郑州东、武汉等23个车站，车站布置见图1。2012年京广高速铁路北京—武汉段按照350 km/h等级高速铁路标准进行验收，工程总体质量合格，自2012年底正式通车运营，已安全运行近10年。运营以来线路整体质量稳定、状态良好。但线路轨道、道岔经较长时间运行，钢轨磨耗部分地段存在TQI值较高，个别道岔已达到伤损限度，需要系统打磨、整治；
通信、信号、供电等系统设备已过或接近大修期，需要进行更新改造或补强。结合京广高铁标准线建设开行时速350 km动车组，对线路轨道、道岔进行整治，更新改造并补强通信、信号、供电等系统部分设备，可提高线路整体质量、减少维修养护成本、改善运行条件，提升运行品质。
图1 京广高铁京武段车站布置图
标准线建设工程主要内容包括：路基病害整治、轨道打磨精调；
通信、信号、信息等系统改造；
牵引供电、电力、综合视频等设施补强；
车站旅服与生产管控平台改造；
区间旱桥地段未封闭线路增设封闭栅栏等。
2.1 检测目的
采用综合检测列车和相关检测设备对京广高铁京武段标准线达标建设的关键系统进行综合检测，评价和验证轨道、路基、桥梁、电力牵引供电、通信、信号、综合接地、噪声振动与电磁环境、声屏障等系统能否满足350 km/h的运营要求，测试350 km/h运营条件下的列车运行图参数，为京广高铁京武段达标建设验收及按350 km/h达标运营提供技术依据。
2.2 方案设计原则
动态检测从工务、供电、通信、信号、环境等方面确定检测指标及方案，突出各系统间的接口功能测试［2］，在保障安全的前提下使整体系统的功能达到最优。动态检测采用系统工程方法［3］，分析各系统间的相互关系，从轨道、路基、桥梁、电力牵引供电、通信系统、信号系统、综合接地、振动噪声与电磁环境、声屏障、运行图参数等方面确定检测方案；
并按照如下原则定制化设计动态检测方案［4］：（1）结合标准线建设工程实际特点；
（2）满足标准线达标验收需求；
（3）突出系统间的匹配；
（4）保障规定速度的行车安全性、平稳性；
（5）适应运营高铁夜间天窗的试验组织管理模式。
2.3 检测项目
按照上述原则设计京广高铁京武段动态检测项目包括轨道、路基、桥梁、电力牵引供电、通信系统、信号系统、综合接地、噪声振动与电磁环境、声屏障、运行图参数等10大类16个子系统，各子系统既各自独立又互相依存、相互制约，系统之间在时间、空间、物理以及功能等方面存在许多相互衔接的接口。其中，轨道测试项目主要包括轨道几何状态、动车组动力学响应、轨道结构动力性能和道岔动力性能；
电力牵引供电主要测试项目包括接触网和电能质量；
通信系统主要测试项目包括GSM-R场强覆盖、GSM-R网络服务质量和GSM-R应用业务性能；
信号系统主要测试项目包括轨旁信号设备状态和列控系统功能；
振动噪声与电磁环境测试项目主要包括环境噪声、振动和电磁环境（见图2）。
图2 京广高铁京武段动态检测项目框图
2.4 测试列车及速度
京广高铁京武段标准线达标建设动态检测在北京西站—武汉站间进行，包括逐级提速测试、信号系统测试、运行图参数测试、全线拉通等阶段［5］。
单列动车组逐级提速测试采用4列综合检测列车。重联逐级提速采用4列安装检测设备的重联或长编测试动车组。信号系统检测采用12列分别装载CTCS3-300T、CTCS3-300S、CTCS3-300H车载设备的动车组，列控顶棚速度需设为350 km/h。列车运行图参数测试采用4列运营动车组。
单列动车组正线逐级提速测试速度级为310、320、330、340、350、360、370、380、385 km/h，测试数据正常情况下，每个速度级运行1～3个往返。重联动车组正线逐级提速测试速度级为320、340、350 km/h，测试数据正常情况下，每个速度级运行1～2个往返。
单列动车组逐级提速测试时，采用ATP隔离模式，根据测试数据在符合行车安全标准前提下逐级提速。单列动车组逐级提速测试前，需进行地面测点的5 km/h准静态标定。信号系统和运行图参数测试时，动车组采用ATP控车模式，在不高于线路设计速度的前提下，按列控车载设备允许速度行车［6］。
以确保检测安全为前提，在此基础上优化方案、提高检测效率。把握各项检测任务的关联性和耦合性，按照“先逐提再信号；
先单列后重联；
先打通局界后完成局管内；
先保正线后保侧线；
先保正向后保反向”的工作思路，分轻重缓急、分层次、有计划地推进动态检测工作。
3.1 测点选取及更新
京广高铁京武段标准线建设动态检测轨道、路基、桥梁、供变电、综合接地、电磁环境、振动、噪声专业共选择48处地面测点，分布在保定、安阳、邢台、邯郸、鹤壁、新乡、郑州、孝感、武汉等9座城市。在实施过程中，为满足开展动态检测要求，综合分析研判保定、邢台等地疫情封控影响，经与铁路局共同研究，按照不影响验收评价的原则对部分专业测试工点进行了调整，调整后的测点分布见图3。
图3 京广高铁京武段动态检测地面测点布置
3.2 分段多车同步实施
为确保在规定时间内完成全部测试任务，采取了分段多车同步实施方案。在正式检测开始之前，利用运营检测期间的综合检测列车开展石家庄站、郑州东站通过检测，最高检测速度250 km/h。单列动车组逐级提速分为北京西—郑州东、郑州东—明港东、驻马店西—武汉共3个区段进行（见图4）；
重联动车组逐级提速分为北京西—郑州东、新乡东—郑州东—武汉共2个区段进行；
各区段逐级提速测试同步开展［7］。
图4 京广高铁京武段动态检测单列逐级提速示意图
信号系统测试分为北京西—安阳东（北京局集团公司管段）、安阳东—许昌东（郑州局集团公司管段）、许昌东—武汉（武汉局集团公司管段）共3个区段进行，各区段均采用4列动车组同步开展测试。全线拉通测试采用2列综合检测列车分别在北京西—武汉间上、下行线开展，正向各运行1个单程。运行图参数测试分为北京西—郑州东、郑州东—武汉共2个区段开展，各区段每日采用2列动车组同步开展测试。以上测试均利用京广高铁天窗时间开展。
3.3 动态优化试验组织
针对逐级提速试验组织、跨局界信号系统测试以及拉通试验的组织方式提出了优化方案，确定了逐级提速测试分段进行、跨局界信号系统测试同步开展、北京西—武汉站间全线拉通的总体测试方案［8］。跨局界信号系统测试时，保持软件换装和测试进度完全同步，最大限度利用天窗时间。全线拉通减少相互“揣袖子”过程，保持北京西—武汉全线数据完整，测试结果更加科学合理。
为确保短时间内完成全部检测任务，采用了阶段融合的试验组织模式。将重联逐级提速试验与信号系统测试相融合，从而节省出1 d测试时间用于天窗设备维修；
同时优化运行图参数测试方案，将运行图参数测试与350 km/h速度级的重联逐级提速测试相结合，使得提前1 d完成全部测试内容。按照合理可行的思路动态优化试验组织方案，为安全、平稳、有序完成动态检测工作奠定了坚实基础。
3.4 提高设备克缺效率
动态检测过程是对前期病害整治和标准线达标建设成果的系统检验，对轨道、路基、桥梁、牵引供电、通信、信号等设备设施状态进行的全面检测，从而实现设备设施质量达标，满足京广高铁按350 km/h安全运营要求。检测单位会同各设备管理部门，分析提速前300 km/h速度级的运营检测数据，提前制定有针对性的克缺方案，依据第一手现场检测数据，及时组织设备单位充分利用天窗时间进行整改克缺［9］，更加精准地提高设备质量，从检测数据分析，整治效果明显。
3.5 保障运营设备维修
标准线达标建设动态检测与新建高铁联调联试最大的不同点在于“白天正常运营，夜间天窗测试”。试验组织不仅要考虑动态检测任务，更要综合平衡动态检测与运营设备维修之间的关系。检测单位与3个铁路局设备管理部门深入研讨京广高铁日常检修组织模式，结合天窗点试验安排，最终确定了“三·一模式”，即：每3日试验后安排1次设备维修天窗的作业组织方式。这种作业组织方式最大限度的减少了局间相互干扰，避免了由于各行其是开展测试带来的顾此失彼和相互掣肘，不仅保证了京广高铁白天运营的正常设备状态，而且为3个铁路局同步开展动态检测创造了条件。
根据批复的动态检测大纲和动态优化的检测方案，现场检测获取了10个专业、242个测试项目在310～385 km/h速度下的全部有效数据，满足动态检测大纲规定要求。通过合理调配4组综合检测列车、12组信号测试动车组、4组重联测试动车组、6组运行图参数测试动车组等装备资源，并行开展信号系统测试、重联测试和运行图参数测试，提前完成全部检测任务，为全线精调克缺、高标运营整体工作推进创造了条件。
动态检测累计开行试验列车341列次，累计检测里程73 296 km，安全、平稳、有序、高效地完成了动态检测各项工作。经过系统优化、调试和动态验证，轨道、路基、桥梁、牵引供电、通信、信号等系统检测结果均满足350 km/h运营的相关标准要求［10］。
通过方案定制化设计、关键检测技术实现、数据处理分析以及现场的试验安全管控及组织，京广高铁京武段标准线建设动态检测在有限的时间内顺利完成，为达标建设验收及按350 km/h高标运营提供了技术依据和数据支撑，为今后350 km/h标准线建设动态检测积累了工程实践经验。
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