鐵路“四電”系統集成模式在甕馬鐵路建設中的應用探索

吳選強

（中鐵二十局集團電氣化工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 應用“四電”集成模式的必要性分析

甕馬鐵路一期工程位于貴州省黔南州福泉市和甕安縣境內，西鄰川黔鐵路、南鄰滬昆鐵路。接軌位置位于福泉市馬場坪鎮的姜家坪車站。二期工程由甕馬鐵路一期兩端分別向南北兩個方向延伸，北延伸線由甕安站引出至遵義端，接入既有川黔鐵路閣老壩站；南延伸線由姜場坪站向南引出，進入黔南州都勻市，與黔桂線新都勻站接軌。甕馬鐵路建成后，正線全長202.87km。

甕馬鐵路被貴州省列為重點工程，全線建成對完善貴州省鐵路網，增強甕馬鐵路與既有川黔、滬昆、黔桂鐵路的聯系，促進沿線區域經濟社會協同發展具有重要意義。

甕馬鐵路是全國路網首條采用“PPP模式+自建自營”的地方資源型鐵路，建設方的主要關注的重點是項目建設標準適度超前，工程造價經濟合理，建設周期縮短等因素。因此，為了實現建設方的這一理念，就站后“四電”工程而言，選擇合適的建設模式至關重要。

甕馬鐵路“四電”系統工程涉及專業眾多、技術復雜，“四電”專業相互之間，與站前工程專業之間接口錯綜復雜。所以更需要通過“四電”系統集成模式（即“四電”系統施工總承包）負責完成甕馬鐵路全線的通信、信號、電力、牽引供電的施工，材料、設備采購、聯調聯試、運營維護等工作。從而達到優化資源、優化功能、優化接口和優化管理的目的，達到建設方目標要求。

2 “四電”集成系統模式特點分析

“四電”系統集成是近年來電氣化鐵路建設過程中采用的新的模式，它能保證鐵路項目站后“四電”工程在總體上縱向持續深化、橫向不斷整合的基礎上，為業主提供一個技術標準匹配、技術接口完整、技術裝備合理、工程造價經濟的解決方案。

甕馬鐵路采用“四電”系統集成模式，由系統集成商（施工總承包單位）為“四電”系統的建設提供完整、系統的解決方案和全方位服務。通過“四電”集成模式的集成與創新，將通信、信號、電力、電力牽引4個專業系統結合起來，在設計、施工、設備采購、聯調聯試、運營維護各個階段實現“同平臺管理”，充分發揮資源共享，最大限度降低工程造價，全面推行甕馬鐵路建設標準化管理，打造優質工程，高標準、高效率完成甕馬鐵路工程的建設任務。

3 “四電”系統集成的范圍

“四電”系統集成的范圍包括通信系統、信號系統、牽引供電系統和電力供電系統四大部分。甕馬鐵路建設將運用“四電”集成模式，從設計、物資采購供應、安裝、聯調聯試、直到開通后運營維護的全過程。

4 “四電”集成系統的構成

4.1 通信系統集成

通信系統包括傳輸接入系統、GSM-R專用移動通信系統、調度語音系統、電視電話會議系統、應急通信系統、電源系統、綜合視頻監控系統、動力及環境監控系統、災害監測系統等。

專用移動通信系統采用GSM-R數字移動通信制式，滿足列車移動語音、數據傳輸的正常使用。

傳輸和接入系統采用SDH制式，包括各個車站、運營公司、機務車間、調度中心、基站。

4.2 信號系統集成

信號系統由CTC系統、聯鎖系統、信號集中監控系統3個子系統組成。

包含以下主要設備：

（1）鐵科院全電子微機聯鎖設備。

（2）軌道空閑檢測設備ZPW-2000A軌道電路設備。

（3）軌道空閑檢測設備25HZ軌道電路設備。

（4）CTC協議轉換子系統。

（5）信號微機監測子系統。

（6）信號電源子系統。

（7）計軸自動站間閉塞系統。

信號系統是為了確保列車運行安全而設置，聯鎖裝置用來確保列車有序運行，CTC系統利用網絡使之與調度中心和各站的車站控制終端進行連接，共享圖表數據。

4.3 牽引供電系統集成

牽引供電系統集成包括牽引供電子系統、牽引變電子系統、接觸網子系統、SCADA子系統。

牽引變電子系統的作用是將來自外網的110kV高壓電通過牽引變電所，轉變成符合電力牽引機車所需要的27.5kV電壓，通過供電線路輸送到接觸網導線；再通過牽引機車車輛受電弓受電，使牽引機車車輛安全、可靠、不間斷地運行。

4.4 電力供電系統集成

電力供電系統集成主要由沿線變配電所、電力線路及相應的供配電設施、電力遠動及綜合自動化系統組成。包括電力線路、電源設備、室外照明、動力配線、電氣設備防雷接地（含湘江特大橋防雷接地、橋梁航空障礙燈供電）、橋梁及隧道供電等工程。電力供電系統從地方電網接引貫通、自閉兩路10kV電源，通過變配電系統，轉換成低壓向鐵路沿線的路內生產生活建筑、通信、信號設備、站場動力照明等設施供電。

從工作流程上劃分，由一個集成商用系統集成的模式完成以上4個專業的設備供貨、施工安裝、調試、集成試驗、運行試驗、驗收、技術服務、維護支持等全部工作。

5 “四電”集成系統對集成商的要求

鐵路工程投資規模大，“四電”專業性強。在建設過程中，通過設計、施工、聯調聯試，來驗證個專業間的相互關聯、約束，接口功能是否形成完善、協調。

（1）集成商將從制度、人員、組織機構方面對已經實施的各種土建設施的接口和各種系統間以及系統內外部接口進行統一管理。

（2）集成商將對承包的系統的實施和運營維護提供完全的技術支持，加強培訓維護技術確保系統的正常運營。

（3）集成商在“四電”系統實施綜合聯調，確保系統功能、系統目標的完全實現達到最優。

6 系統接口的協調與管理

鐵路“四電”系統專業性強，涉及的學科包括機械、材料、電子、通信、信息、計算機網絡等。同時，又是一個需要各專業間相互配合、相互協調的有機整體，各專業間也存在著相互關聯、相互約束的關系。

（1）通過設計，將“四電”的各個接口的技術要求體現在施工圖和設備選型的技術條件與安裝說明中；通過施工，將各部分的單個實體有機地連成整體；通過聯調聯試來檢驗各部分的功能是否正常，驗證整個系統是否實現了設計的功能，形成了完善、協調的鐵路運輸行車指揮系統的整體功能這一終極目的。

（2）總體性接口。建設單位甕馬公司要在明確本項目功能定位和運輸需求的基礎上，統籌考慮項目沿線自然條件、工程條件、環境保護等外部條件，進行建設方案比選，處理好與國鐵接軌站之間的銜接，接入成都局鐵路集團調度指揮系統等要求，從而合理確定鐵路的主要技術標準、站點布局等總體方案。

（3）專業性接口。項目在設計階段、建設過程、運營階段都需要明確“四電”工程所有系統和設備內外間的接口，各專業系統間的關聯關系和實施技術要求，體現在總體實施方案中，實現充分利用各種資源，達到系統之間最經濟、最優化配置。

（4）對“四電”內外部接口、各專業系統及細部施工工藝、調試接入技術進行優化研究,以提高項目施工管理水平為抓手,以“四電”集成施工技術優化研究應用為手段,堅持自主創新與二次開發相結合,形成“四電”集成系統最優方案,合理解決“四電”專業施工過程中的各個專業間的接口問題,保證“四電”各系統接入既有中心調試一次成功,提高“四電”系統集成工程施工效率、減少施工缺陷、提升“四電”集成整體系統運行的穩定性。

（5）通過自主創新，對“四電”集成系統進行設計、接口、施工工藝、系統調試等全過程優化,提高了“四電”系統集成工程施工效率,減少了施工缺陷,提升了“四電”集成整體系統運行的穩定性。

7 “四電”系統集成模式的實施策略

7.1 充分發揮“四電”系統集成模式集成商的主導作用

“四電”系統集成模式要確立施工總承包單位（集成商）在整個建設流程中的主導地位，切實發揮統籌、協調的功能和作用。應組建規模適當、滿足管理需要的項目管理機構，配齊專職的通信、信號、電力、電力牽引專業技術人員，物資設備管理人員，計劃財稅人員等。構建管理結構明晰、職責分工明確、溝通協調機制暢通無阻的管理團隊。

7.2 推行管理流程標準化，施工工藝標準化

以集團公司《項目管理標準化手冊》為指導，固化項目管理流程，規范接口部門之間的管理，加強施工現場與設計的配合，不斷提高項目管理效率，控制項目管理風險，提高項目管理標準化水平；依托標準化測量、標準化預配、標準化安裝、標準化質量監控一系列施工流程標準化，對施工過程的每個關鍵節點進行過程控制，確保工程質量達到最優。

7.3 確保建設項目相關方無縫對接，積極參與

“四電”集成建設單位甕馬公司總體控制項目的安全、質量、進度、投資收益、環水保、技術創新等各個方面，要通過參與項目的相關方落實到每項工作中的每個環節中，才能實現預期目標。因此，要確保參與方全員、全過程，全方位參與。設計單位確保“四電”設備技術規格書、施工圖紙、變更等設計文件按節點及時提供，做好施工現場配合工作。施工單位按照設計文件，保證足量的資源投入，規范作業標準，保證按期交付。監理單位按照監理規范，加強人員車輛配備，做好旁站及隱蔽工程的質量驗收，加強工程質量監督，督促過程中工程資料按工藝流程簽證。

7.4 提高集成創新能力

充分發揮設計單位技術優勢，從初步設計到施工圖階段的細部設計，使各專業間的接口更趨無縫化，提高對整個系統的設計能力；施工單位尋求創新施工方法，熟練應用成熟的“四電”施工安裝技術，解決全電子微機聯鎖設備安裝、調試技術；研究各專業各個系統間的接口技術，“四電”全系統聯調聯試流程、方法；探索開通運營后的維管技術。

8 采用“四電”集成模式應用效果分析

（1）該項目從各專業系統優化、接口優化、施工工藝優化和系統調試技術優化各方面進行了研究和改進，通過技術創新、實用專利和工法的開發、調試接入技術的研究，極大地提高了工作效率，減少了因專業銜接不到位造成的返工，節約了材料，降低了調試工作量，同時也大大壓縮了管理費成本，項目經濟效益良好。

（2）該項目從施工前期的各專業系統優化、施工中期的施工工藝細部優化，到施工后期的系統接入調試技術優化對現有“四電”各專業系統、施工管理和施工工藝水平進行優化和提升，并取得了積極的效果。確保了系統接入和調試的一次性成功。獲得了業主、設計,監理及國鐵運營管理單位的一致好評。

按照客專“四電”集成模式建成的甕馬鐵路，“四電”集成模式的應用效果在實施過程中也得到了充分的檢驗。在該模式下，從設計、施工、采購、運營都節省了投資，提高建設效率，積累了以客專“四電”集成技術指導地方鐵路建設模式的經驗，為今后建設類似自建自營模式的地方鐵路工程提供了很好的借鑒。