京廣高鐵京武段標準線建設動態檢測方案

馬良德，張竑川，左自輝，劉世鵬，陸續

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 基礎設施檢測研究所，北京 100081）

0 引言

京廣高鐵位于我國中部，地跨華北、華中、華南三大經濟區域，是東北、華北、西北地區通往華南地區的主要通道。京廣高鐵京武段貫穿京津冀協同發展核心區域、中原城市群、長江中游城市群，銜接了津保、石太、石濟、徐蘭等高速鐵路，是國家高速鐵路網“八縱八橫”主骨架——京廣通道的重要組成部分。實施京廣高鐵京武段標準線建設工程，對于進一步挖掘運輸潛力、發揮高鐵溢出效應、提升鐵路服務品質、實現良好社會經濟效益、鞏固和發展中國高鐵領跑優勢等具有重要意義。

依據350 km/h高鐵標準線達標建設相關管理辦法［1］，達標運營程序一般為：開展可行性研究—提出達標建設申請—開展達標整治—開展靜態驗收和動態檢測—組織達標驗收報告評審—組織運營安全評估—實施達標運營。達標整治完工后，需完成靜態驗收、動態檢測、驗收報告評審和安全評估等必要程序。動態檢測是采用綜合檢測列車、運營動車組及相關檢測設備對已完成達標整治的高速鐵路系統功能、動態性能和系統狀態進行檢測、驗證和評價的過程。采集各測試項目數據時，除設計限速、動車組加減速、電分相等因素外，對應的綜合檢測列車最高檢測速度原則上應達到目標速度值的110%。

1 工程概況

京廣高鐵北京—武漢段線路長約1 136 km，設計速度目標值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等級高速鐵路標準進行驗收，工程總體質量合格，自2012年底正式通車運營，已安全運行近10年。運營以來線路整體質量穩定、狀態良好。但線路軌道、道岔經較長時間運行，鋼軌磨耗部分地段存在TQI值較高，個別道岔已達到傷損限度，需要系統打磨、整治；通信、信號、供電等系統設備已過或接近大修期，需要進行更新改造或補強。結合京廣高鐵標準線建設開行時速350 km動車組，對線路軌道、道岔進行整治，更新改造并補強通信、信號、供電等系統部分設備，可提高線路整體質量、減少維修養護成本、改善運行條件，提升運行品質。

圖1 京廣高鐵京武段車站布置圖

標準線建設工程主要內容包括：路基病害整治、軌道打磨精調；通信、信號、信息等系統改造；牽引供電、電力、綜合視頻等設施補強；車站旅服與生產管控平臺改造；區間旱橋地段未封閉線路增設封閉柵欄等。

2 動態檢測方案設計

2.1 檢測目的

采用綜合檢測列車和相關檢測設備對京廣高鐵京武段標準線達標建設的關鍵系統進行綜合檢測，評價和驗證軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信、信號、綜合接地、噪聲振動與電磁環境、聲屏障等系統能否滿足350 km/h的運營要求，測試350 km/h運營條件下的列車運行圖參數，為京廣高鐵京武段達標建設驗收及按350 km/h達標運營提供技術依據。

2.2 方案設計原則

動態檢測從工務、供電、通信、信號、環境等方面確定檢測指標及方案，突出各系統間的接口功能測試［2］，在保障安全的前提下使整體系統的功能達到最優。動態檢測采用系統工程方法［3］，分析各系統間的相互關系，從軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信系統、信號系統、綜合接地、振動噪聲與電磁環境、聲屏障、運行圖參數等方面確定檢測方案；并按照如下原則定制化設計動態檢測方案［4］：（1）結合標準線建設工程實際特點；（2）滿足標準線達標驗收需求；（3）突出系統間的匹配；（4）保障規定速度的行車安全性、平穩性；（5）適應運營高鐵夜間天窗的試驗組織管理模式。

2.3 檢測項目

按照上述原則設計京廣高鐵京武段動態檢測項目包括軌道、路基、橋梁、電力牽引供電、通信系統、信號系統、綜合接地、噪聲振動與電磁環境、聲屏障、運行圖參數等10大類16個子系統，各子系統既各自獨立又互相依存、相互制約，系統之間在時間、空間、物理以及功能等方面存在許多相互銜接的接口。其中，軌道測試項目主要包括軌道幾何狀態、動車組動力學響應、軌道結構動力性能和道岔動力性能；電力牽引供電主要測試項目包括接觸網和電能質量；通信系統主要測試項目包括GSM-R場強覆蓋、GSM-R網絡服務質量和GSM-R應用業務性能；信號系統主要測試項目包括軌旁信號設備狀態和列控系統功能；振動噪聲與電磁環境測試項目主要包括環境噪聲、振動和電磁環境（見圖2）。

圖2 京廣高鐵京武段動態檢測項目框圖

2.4 測試列車及速度

京廣高鐵京武段標準線達標建設動態檢測在北京西站—武漢站間進行，包括逐級提速測試、信號系統測試、運行圖參數測試、全線拉通等階段［5］。

單列動車組逐級提速測試采用4列綜合檢測列車。重聯逐級提速采用4列安裝檢測設備的重聯或長編測試動車組。信號系統檢測采用12列分別裝載CTCS3-300T、CTCS3-300S、CTCS3-300H車載設備的動車組，列控頂棚速度需設為350 km/h。列車運行圖參數測試采用4列運營動車組。

單列動車組正線逐級提速測試速度級為310、320、330、340、350、360、370、380、385 km/h，測試數據正常情況下，每個速度級運行1～3個往返。重聯動車組正線逐級提速測試速度級為320、340、350 km/h，測試數據正常情況下，每個速度級運行1～2個往返。

單列動車組逐級提速測試時，采用ATP隔離模式，根據測試數據在符合行車安全標準前提下逐級提速。單列動車組逐級提速測試前，需進行地面測點的5 km/h準靜態標定。信號系統和運行圖參數測試時，動車組采用ATP控車模式，在不高于線路設計速度的前提下，按列控車載設備允許速度行車［6］。

3 動態檢測方案實施

以確保檢測安全為前提，在此基礎上優化方案、提高檢測效率。把握各項檢測任務的關聯性和耦合性，按照“先逐提再信號；先單列后重聯；先打通局界后完成局管內；先保正線后保側線；先保正向后保反向”的工作思路，分輕重緩急、分層次、有計劃地推進動態檢測工作。

3.1 測點選取及更新

京廣高鐵京武段標準線建設動態檢測軌道、路基、橋梁、供變電、綜合接地、電磁環境、振動、噪聲專業共選擇48處地面測點，分布在保定、安陽、邢臺、邯鄲、鶴壁、新鄉、鄭州、孝感、武漢等9座城市。在實施過程中，為滿足開展動態檢測要求，綜合分析研判保定、邢臺等地疫情封控影響，經與鐵路局共同研究，按照不影響驗收評價的原則對部分專業測試工點進行了調整，調整后的測點分布見圖3。

圖3 京廣高鐵京武段動態檢測地面測點布置

3.2 分段多車同步實施

為確保在規定時間內完成全部測試任務，采取了分段多車同步實施方案。在正式檢測開始之前，利用運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。單列動車組逐級提速分為北京西—鄭州東、鄭州東—明港東、駐馬店西—武漢共3個區段進行（見圖4）；重聯動車組逐級提速分為北京西—鄭州東、新鄉東—鄭州東—武漢共2個區段進行；各區段逐級提速測試同步開展［7］。

圖4 京廣高鐵京武段動態檢測單列逐級提速示意圖

信號系統測試分為北京西—安陽東（北京局集團公司管段）、安陽東—許昌東（鄭州局集團公司管段）、許昌東—武漢（武漢局集團公司管段）共3個區段進行，各區段均采用4列動車組同步開展測試。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，正向各運行1個單程。運行圖參數測試分為北京西—鄭州東、鄭州東—武漢共2個區段開展，各區段每日采用2列動車組同步開展測試。以上測試均利用京廣高鐵天窗時間開展。

3.3 動態優化試驗組織

針對逐級提速試驗組織、跨局界信號系統測試以及拉通試驗的組織方式提出了優化方案，確定了逐級提速測試分段進行、跨局界信號系統測試同步開展、北京西—武漢站間全線拉通的總體測試方案［8］。跨局界信號系統測試時，保持軟件換裝和測試進度完全同步，最大限度利用天窗時間。全線拉通減少相互“揣袖子”過程，保持北京西—武漢全線數據完整，測試結果更加科學合理。

為確保短時間內完成全部檢測任務，采用了階段融合的試驗組織模式。將重聯逐級提速試驗與信號系統測試相融合，從而節省出1 d測試時間用于天窗設備維修；同時優化運行圖參數測試方案，將運行圖參數測試與350 km/h速度級的重聯逐級提速測試相結合，使得提前1 d完成全部測試內容。按照合理可行的思路動態優化試驗組織方案，為安全、平穩、有序完成動態檢測工作奠定了堅實基礎。

3.4 提高設備克缺效率

動態檢測過程是對前期病害整治和標準線達標建設成果的系統檢驗，對軌道、路基、橋梁、牽引供電、通信、信號等設備設施狀態進行的全面檢測，從而實現設備設施質量達標，滿足京廣高鐵按350 km/h安全運營要求。檢測單位會同各設備管理部門，分析提速前300 km/h速度級的運營檢測數據，提前制定有針對性的克缺方案，依據第一手現場檢測數據，及時組織設備單位充分利用天窗時間進行整改克缺［9］，更加精準地提高設備質量，從檢測數據分析，整治效果明顯。

3.5 保障運營設備維修

標準線達標建設動態檢測與新建高鐵聯調聯試最大的不同點在于“白天正常運營，夜間天窗測試”。試驗組織不僅要考慮動態檢測任務，更要綜合平衡動態檢測與運營設備維修之間的關系。檢測單位與3個鐵路局設備管理部門深入研討京廣高鐵日常檢修組織模式，結合天窗點試驗安排，最終確定了“三·一模式”，即：每3日試驗后安排1次設備維修天窗的作業組織方式。這種作業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營的正常設備狀態，而且為3個鐵路局同步開展動態檢測創造了條件。

4 動態檢測效果

根據批復的動態檢測大綱和動態優化的檢測方案，現場檢測獲取了10個專業、242個測試項目在310～385 km/h速度下的全部有效數據，滿足動態檢測大綱規定要求。通過合理調配4組綜合檢測列車、12組信號測試動車組、4組重聯測試動車組、6組運行圖參數測試動車組等裝備資源，并行開展信號系統測試、重聯測試和運行圖參數測試，提前完成全部檢測任務，為全線精調克缺、高標運營整體工作推進創造了條件。

動態檢測累計開行試驗列車341列次，累計檢測里程73 296 km，安全、平穩、有序、高效地完成了動態檢測各項工作。經過系統優化、調試和動態驗證，軌道、路基、橋梁、牽引供電、通信、信號等系統檢測結果均滿足350 km/h運營的相關標準要求［10］。

5 結束語

通過方案定制化設計、關鍵檢測技術實現、數據處理分析以及現場的試驗安全管控及組織，京廣高鐵京武段標準線建設動態檢測在有限的時間內順利完成，為達標建設驗收及按350 km/h高標運營提供了技術依據和數據支撐，為今后350 km/h標準線建設動態檢測積累了工程實踐經驗。