完善高速鐵路勘測、設計、運營接口方案的探討

【摘 要】我國已逐步形成了完善和先進的高速鐵路勘察設計、運行管理綜合技術體系，但在高鐵項目的勘測與設計、設計與運營的接口方面，仍存在有待進一步完善之處；本文從優化高鐵勘測、設計和運營的需求出發，提出完善接口的方案，以供參考。

【關鍵詞】高速鐵路；勘測；設計；運營；接口；方案

1.高速鐵路運行可能出現的問題

高速鐵路運行速度快，技術標準高，集中體現了當代高新技術成就，是鐵路現代化的主要標志。與公路交通所面臨的環境污染嚴重、用地緊張、事故迭起、道路堵塞、石油資源危機的沖擊等問題相比，高速鐵路以其運能大、占地少、能耗低、污染小、速度高、安全性強等優勢現代化運輸方式中倍受青睞，在世界范圍內已呈現出迅速發展的態勢。

中國鐵路自1990年開始論證京滬高速鐵路項目以來的二十五年間，歷經了既有線提速改造、自主開發高鐵體系、引進國外高鐵技術和設備、吸納和創新形成中國高鐵體系的不同階段，截止2013年底，中國高速鐵路總營業里程達到11028公里，在建的高鐵規模還有1.2萬公里，成為世界上高速鐵路投產運營里程最長、在建規模最大的國家，高鐵總營業里程達到世界一半。中國鐵路由此形成了完善、先進的高鐵勘測、設計、建造、運營等技術和管理體系，在高鐵領域達到世界領先的水平。但隨著高鐵建設和運營實踐的深入，在高鐵運行當中可能出現的問題，反映出高鐵勘測與設計、設計與運營的接口方面，仍存在著進一步優化的必要性。高速鐵路運行中易出現以下幾個問題：

1.1速度目標值標準多、速差大

在現行中國鐵路體系中，符合高鐵標準的線路，有按時速200km改造后的既有干線，也有新建時速250km、300km、350km甚至380km的城際鐵路、客運專線和高速鐵路，不同速度目標值的線路，對應采用不同的線下工程、軌道結構、電力牽引供電、動車組設備和列車運行控制系統，因而對于路網高鐵線路開行不同的動車組，以及動車組轉線運行，存在不同制式的適應性和通用性的問題，值得在今后的高鐵。

1.2接觸網位移問題

接觸網是整個高速鐵路系統中最容易出現問題的一個環節，具體表現在柔性的接觸網會在受到外來的情況下位移，如果受到的外力影響超過預期，會使接觸網的位置發生改變。

1.3輪軌結合問題

一般列車的輪軌間距都在五毫米以下，在實際行駛中，也都控制在三至五毫米，但是高鐵的要求更高，輪軌間距限制在兩毫米以內，這就加大了出現鋼軌異常的可能性。

1.4路基剛度問題

從某種意義來說，高速鐵路能否正常運營，路基的剛度是決定因素之一，所以要保證列車在路基地段高速安全運行，就應考慮各種因素，合理選擇線位。避免高填深挖，采用合理的方法加固地基，加強路基排水等。

2.優化高速鐵路接口的方案探討

2.1最小曲線半徑

高速鐵路的選線設計，要綜合考慮與地形、地質、地貌、人口密集度、資源開發和保護等各種條件的相互關系及影響，因此鐵路的設計要有嚴格的技術標準，除了應按照最高速度來選定之外，線路設計最高運行速度的應滿足社會發展和公眾要求，而速度目標值的選取直接反應在線路平面曲線最小半徑的取值結果。本文對高速鐵路線路設計最小曲線半徑的選取提出以下幾點建議：

（1）最小圓曲線半徑與高速鐵路的運輸組織模式、列車運行速度等密切相關，最小曲線半徑的設計必須考慮到行車安全、旅客乘坐舒適度、經濟合理等因素，技術上，要滿足最大超高、過超高、列車速度、欠超高等因素。

（2）考慮到最大欠超高值受旅客行車安全條件、乘坐舒適度、經濟條件等因素影響，要盡量減少線路維修的工作量，降低維修成本。

（3）過超高與欠超高的數值之和允許值要盡量考慮到線路少維修、高或中速列車的乘坐舒適度、減少因不同速度列車運行引起的鋼軌不均勻磨耗、保持線路穩定等各種因素的綜合影響。

（4）由于我國幅員廣闊，高鐵線路普遍較長，不同的速度目標值對運行時分的影響較為顯著；同時，隨著我國經濟社會發展建設的快速進步，人民收入和生活水平不斷提高，公眾對高鐵速度目標值的期望越來越高。因此，確定高速鐵路的主要技術標準時，應考慮采用較高的速度目標值，即盡量采用較大的最小圓曲線半徑值，當然，前提是在工程經濟合理的情況下。目前我國高速鐵路的最高速度目標值已達350km/h及以上，這就要求最小圓曲線半徑一般要大于7000m，在極少數困難條件下的曲線半徑也要采用5500m以上。

2.2線間距

中國高鐵目前均為雙線，按上、下行分方向運行。考慮到高速鐵路上的列車速度快、密度大、會車時會產生很大的側向向風壓等因素，就不能把線間距設計的太小，否則旅客及行車的安全就會受到很大威脅。據權威資料顯示，高速鐵路的線間距應行駛中車體擺動到后列車外廓的凈間距應控制在0.7到1.4m之間，也就是說，在理論上凈間距應隨著行駛速度增加而加大。由于我國各地、各鐵路局的條件和服務對象不盡相同，在一段時期內，高速鐵路還采用不同速度目標值列車共線的運行模式，但是由于中速列車外廓尺寸較寬、密封性車窗材質等條件達不到高速列車材質質量等原因，所以應根據我國的速度目標值和實際車輛狀況來確定線間距，在原有的實驗依據的基礎之上考慮去頂。線間距大小同時也與土建工程造價密切相關，考慮到這個因素，我國高速鐵路的線間距建議在“增大線距以滿足有中速列車運行安全”和“改造中速車輛以適應較小線距”兩個方案進行比較和決策。

2.3 GRP的設置和測量

高速鐵路的運營管理和養護維修，涉及到軌道基準點（ GRP ）GRP的埋設、編號以及測量，這是高鐵正常運行和軌道不平順、路基沉降監控的必要基礎設施，事關高鐵行車安全。

GRP三維坐標的測量，應采用平面坐標和高程分開施測的方法進行。在進行GRP平面位置測量時，原則上只用一個精密基座進行，目的是為了保證相鄰兩個GRP之間測量的相對精確度。同時，為提高測量效率，還需要在測量前對使用的精密基座的氣泡進行校正，在兩個相同型號基座的互換性和可重復性精度能達到不大于零點一毫米的前提之下，則允許兩基座同時進行。但需要特別注意的是，為了避免不同基座間的系統誤差影響，對于同一基站、同一基座的每次測量點位必須進行固定。

在測量方法上應注意的是，GRP高程測量應采用高精度電子水準儀和配套條碼水準尺進行施測，這樣可以保證GRP高程測量的精度。同時，施測時應采用附和水準路線和中視法支水準測量路線相結合的方法進行。

2.4坐標換代搭接區域有關問題的處理

在高鐵線路勘測過程中，一條直線在高斯投影換帶后，方位角會隨著變化，忽視這個變化，采用不合理的直線進行線路搭接的話，就會導致線路中線設計及施工中出現“穿袖”問題。所以，在前一路段的獨立坐標系下，線路控制點應采用相關參數轉換集進行轉換。另外，與其搭接的另一個路段獨立坐標下，相同的平面控制點應采用坐標換帶和不同坐標帶聯測的方式求得。本文建議，對高鐵線路坐標換代搭接區域有關問題的處理要綜合考慮到這幾點：

（1）在高速鐵路精測網工程設計獨立系坐標時投影變形之差應控制在小于十毫米每千米。

（2）坐標系搭接區域的線路控制點轉換及線路設計為避免出現“穿袖”問題，應采用正確合理的方法。

（3）在補定測階段，改線交點的坐標轉換應采用對應區域原定的參數轉換集，不得私自建立新的轉換集。

3.結束語

高速鐵路的發展與國計民生密切相關，高速鐵路的建設必需嚴格貫徹“安全第一”的理念，不斷在勘測設計、運營管理的實踐中發現問題、分析原因、提出改進措施、總結經驗，并以此循環來推動和改進高鐵建設發展，以充分滿足行車密度高、速度更快、舒適度好、安全性高的技術要求，不斷完善高鐵技術管理體系、推廣成熟的方法并逐步降低工程造價，使高鐵更廣泛地、更好地服務于社會。本文為此目的而展開有關高鐵勘測、設計、運營接口的一些探討，提出優化建議和設想，以供高鐵建設參考。

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