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鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，國家重要基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化交通工具，具有運(yùn)力大、成本低、占地少、節(jié)能環(huán)保、安全性好等多種比較優(yōu)勢，是綜合交通運(yùn)輸體系的骨干，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有重要作用。

（一）路網(wǎng)設(shè)備與運(yùn)輸業(yè)績

近年來，中國鐵路每年投產(chǎn)新線超過1 000 km。截至 2006 年底，中國鐵路營業(yè)里程為 7.7 萬 km，位居世界第三。其中：

復(fù)線里程 2.64 萬 km，復(fù)線率 34.3 %；電氣化里程 2.44 萬 km，電氣化率 31.7 %；

機(jī)車擁有量達(dá)到 1.78 萬輛，其中內(nèi)燃、電力機(jī)車比重為 99.3 %，主要干線全部實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃、電力牽引；

客車擁有量達(dá)到 4.26 萬輛，其中空調(diào)車 2.30 萬輛，占客車總數(shù)的 54.0 %；

貨車擁有量達(dá)到 56.67 萬輛。

2006 年,中國鐵路完成旅客發(fā)送量 12.6 億人，旅客周轉(zhuǎn)量 6622 億 人 · km；完成貨物發(fā)送量 28.7 億 t，貨物周轉(zhuǎn)量21 715億 t· km；中國鐵路運(yùn)輸密度為3710 萬換算噸公里/公里。

中國鐵路運(yùn)輸效率創(chuàng)造了運(yùn)輸密度、換算周轉(zhuǎn)量、旅客周轉(zhuǎn)量、貨物發(fā)送量４個(gè)世界第一，見圖1。

圖 1 與俄羅斯、美國鐵路運(yùn)輸效率比較

鐵路用科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)各項(xiàng)工作，挖潛擴(kuò)能、提速調(diào)圖提效，并用好建成投產(chǎn)項(xiàng)目能力，合理調(diào)整車流徑路，強(qiáng)化運(yùn)輸組織，運(yùn)輸生產(chǎn)主要指標(biāo)進(jìn)一步提高。2007 年 1 至 7 月貨運(yùn)總發(fā)送量180 527 萬 t，比上年同期增加 17 303 萬 t，增長 10.6%；旅客發(fā)送量78 310 萬 人，比上年同期增加4 628萬人，增長6.3%；總換算周轉(zhuǎn)量17 896億t·km，比上年同期增加1 565.69 億 t· km，增長 9.6%。在經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮了骨干運(yùn)輸作用。

（二）發(fā)展滯后與高鐵崛起

盡管鐵路部門采取強(qiáng)力措施，運(yùn)輸效率為世界之最，建設(shè)與科技取得巨大成就，但鐵路運(yùn)輸總體上對經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”制約僅僅是有所緩解而已。表1、表2、表3分別為人均乘車數(shù)、裝車數(shù)滿足度、與國外鐵路主要指標(biāo)比較。

表 1 人均乘車數(shù)

表 2 裝車數(shù)滿足度

表 3 與國外鐵路主要指標(biāo)比較 

解讀這些數(shù)據(jù)，中國人年均乘火車不到 1 次！貨主請求車往往失望而歸，轉(zhuǎn)移給其他交通運(yùn)輸方式的社會成本太大了！路網(wǎng)密度與人口規(guī)模、國土面積的大國地位很不相稱！這是一組冰冷的數(shù)據(jù)，是事實(shí)。最根本的問題是路網(wǎng)規(guī)?？偭坎蛔?，主要干線能力處于飽和狀態(tài)，鐵路發(fā)展滯后問題十分突出。

黨中央、國務(wù)院對又好又快發(fā)展鐵路高度重視。2004 年 1 月，國務(wù)院審議通過了枟中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃枠。 2005 年 10 月，中央通過了枟國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年計(jì)劃綱要枠，明確提出“交通運(yùn)輸要合理布局，做好各種運(yùn)輸方式相互銜接，發(fā)揮組合效率和整體優(yōu)勢，形成快捷、通.、高效、安全的綜合交通運(yùn)輸體系。加快發(fā)展鐵路、城市軌道交通，進(jìn)一步完善公路網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展航空、水運(yùn)和管道運(yùn)輸”。

加快建立便捷、通.、高效、安全的綜合運(yùn)輸體系，以最小的資源和環(huán)境代價(jià)滿足經(jīng)濟(jì)社會對運(yùn)輸?shù)目傄?。鐵路網(wǎng)的發(fā)展“通”、“暢”結(jié)合，服務(wù)質(zhì)量和效率效益均要有較大程度的提高。

鐵路“十一五”路網(wǎng)規(guī)劃中，加快鐵路客運(yùn)專線建設(shè)，以及重點(diǎn)線路擴(kuò)能改造，盡早實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)行。到 2010 年，將新建鐵路17 000 km，其中，客運(yùn)專線7 000 km，既有線增建二線8 000 km，既有線電氣化改造15 000 km；鐵路營業(yè)里程達(dá)到 9 萬 km 以上，復(fù)線和電氣化率分別達(dá)到 45 %以上。圖 2為我國大陸“十一五”鐵路網(wǎng)規(guī)劃。

鐵路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的樞紐布局應(yīng)綜合考慮各條線路的順.連通，遵循客運(yùn)“零距離換乘”和貨運(yùn)“無縫銜接”的原則，鐵路樞紐設(shè)施納入城市發(fā)展規(guī)劃，與城市空間布局相協(xié)調(diào)，并與城市交通體系有機(jī)銜接。

“十一五”期間，建設(shè)北京、上海、廣州、武漢、成都、西安６個(gè)路網(wǎng)性客運(yùn)中心，配備技術(shù)先進(jìn)、能力強(qiáng)大的機(jī)客車運(yùn)用檢修設(shè)備，儲備一定數(shù)量的應(yīng)急移動設(shè)備和救援設(shè)備，形成全國性、現(xiàn)代化的機(jī)客車檢修中心、調(diào)劑中心。

建設(shè)哈爾濱、沈陽、濟(jì)南、南昌、鄭州、福州、昆明、南寧、蘭州、烏魯木齊等 10 個(gè)區(qū)域性客運(yùn)中心，配備適量的機(jī)客車檢修整備設(shè)備，形成區(qū)域性的機(jī)客車運(yùn)用檢修設(shè)備基地。

建設(shè)省會級城市客站 25 座，地市級城市客站 95 座。

受人口、資源、環(huán)保等問題的困擾，人們把解決交通運(yùn)輸問題的目光轉(zhuǎn)向了公共交通體系的軌道交通，具有國際性和時(shí)代性概念的高速鐵路是其中的佼佼者。歐經(jīng)委定義列車最高運(yùn)行速度客運(yùn)專線 300 km/h，客貨共線 250 km/h為高速鐵路；鐵盟認(rèn)為，高速列車運(yùn)行速度不低于 200 km/h。自 1964 年日本東海道新干線開通以來，目前世界上投入運(yùn)營的時(shí)速不低于 250 km/h 高速鐵路總長達(dá)8 000余km，擁有高速鐵路的國家和地區(qū)主要有德國、法國、西班牙、意大利、荷蘭、比利時(shí)、英國、日本、韓國、中國大陸和臺灣。世界高速鐵路建設(shè)方興未艾，中國高速鐵路奮力崛起。2004 年以來，已批準(zhǔn)開工不低于 200 km/h鐵路約4700 km。高速是鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，建設(shè)高速鐵路是超大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，高速鐵路技術(shù)日臻完善、成熟，形成了以日、法、德 3 個(gè)技術(shù)原創(chuàng)國為代表，適合各自國情、路情和各具特點(diǎn)的技術(shù)格局。

圖 2 我國大陸“十一五”鐵路網(wǎng)規(guī)劃

中國鐵路網(wǎng)特色鮮明：路網(wǎng)覆蓋的超長性，路網(wǎng)密度的單薄性，線路標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，調(diào)度指揮的集中性，地質(zhì)條件的差異性，分建成網(wǎng)的復(fù)雜性，不可能完全照搬任何一國的高速鐵路技術(shù)。我國近 20 年來，在走出去、請進(jìn)來，學(xué)習(xí)、考察、交流、咨詢、培訓(xùn)高速鐵路技術(shù)的同時(shí)，長期投入研究、試驗(yàn)，取得上百項(xiàng)研究成果。立足自我，充分利用我國多年來積累的技術(shù)儲備，認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒國外高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營的成功經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持博采眾長，加強(qiáng)包括原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新在內(nèi)的全面自主創(chuàng)新，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)集成。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建具有中國特色和世界先進(jìn)水平的高速鐵路技術(shù)體系。

（一）系統(tǒng)構(gòu)成及集成

1. 系統(tǒng)構(gòu)成及接口關(guān)系高速鐵路由高質(zhì)量及高穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施、性能優(yōu)越的高速列車、先進(jìn)可靠的列車運(yùn)行控制、高效的運(yùn)輸組織與運(yùn)營管理架構(gòu)等綜合集成。各子系統(tǒng)之間既自成體系，又相互關(guān)聯(lián)，既有硬件接口，又有軟件聯(lián)系，圍繞整體統(tǒng)一的經(jīng)營管理目標(biāo)，彼此兼容，完整結(jié)合。圖3為高速鐵路系統(tǒng)構(gòu)成，圖４為電動車組與各子系統(tǒng)主要技術(shù)接口。

2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則實(shí)現(xiàn)高速鐵路目標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為重要，它是高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目的龍頭和靈魂。

（1）科隆至法蘭克福高速鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述。20 世紀(jì) 70 年代初期，德國計(jì)劃在最大居民區(qū)和經(jīng)濟(jì)區(qū)萊茵/魯爾—萊茵/美因間修建新線，以減輕沿萊茵河兩岸運(yùn)輸負(fù)荷已飽和的兩條雙線鐵路的運(yùn)輸壓力。預(yù)可研新線客貨列車共線運(yùn)行，客車速度300 km/h；貨運(yùn)產(chǎn)品是運(yùn)載卡車的快速駝背運(yùn)輸、固定編組、200 km/h的直達(dá)貨物列車。為此，線路最大坡度由開始的 18 ‰減小為 12.5 ‰，牽引質(zhì)量由1 200 t提高到2 500 t。

圖 3 高速鐵路系統(tǒng)構(gòu)成

圖 4 電動車組與各子系統(tǒng)主要技術(shù)接口

70 年代中期，情況發(fā)生變化，開始研究科隆—法蘭克福之間的選線方案，并研究萊茵／美因機(jī)場連接線（機(jī)場連接線在交通政策方面得到很高評價(jià)）。到 80 年代中期，在制定德國交通線路發(fā)展規(guī)劃時(shí)，重新確認(rèn)了這條新線：原則上定為客運(yùn)專線，線路走向緊靠 A3 號高速公路，設(shè)去機(jī)場的連接線及連接威斯巴登和法蘭克福鐵路總站，速度 250 km/h，最大坡度25 ‰，最小曲線半徑3 250 m。80 年代末期，為響應(yīng)歐經(jīng)委高速鐵路定義并適應(yīng)競爭需要，加大選線靈活性，確定速度300 km/h，最大坡度40 ‰，與 80 年代中期方案相比，約節(jié)省工程投資10 %（ 2002 年價(jià)）。

采用陡坡線路，要求列車具有較大起動力，當(dāng)一個(gè)動力轉(zhuǎn)向架發(fā)生故障時(shí)，列車仍必須以最大的功率起動，達(dá)到牽引電機(jī)冷卻裝置容許的最大速度；要求精確分析在制動過程中有關(guān)設(shè)備的發(fā)熱和冷卻情況，把制動力自動分配到各制動系統(tǒng)。通過反復(fù)研究，20 世紀(jì) 90 年代中期找到了線路—列車匹配的解決方案，即采用動力分散式動車組 ICE3 型列車。這就是研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造 ICE3 型速度330 km/h列車的依據(jù)。 ICE3 型列車還裝備了線性渦流制動機(jī)。以上事實(shí)說明，應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸需求研發(fā)制造相適應(yīng)的電動車組。

在同一軌道區(qū)段反復(fù)使用渦流制動機(jī)時(shí)，鋼軌會因吸收一部分制動能而變熱，焊接長軌會產(chǎn)生與溫升成正比的縱向壓力。當(dāng)軌道結(jié)構(gòu)太輕或道床不穩(wěn)定時(shí)，軌排就可能壓曲，通常叫脹軌跑道。為此必須根據(jù)安全性要求，把鋼軌最高容許溫升限制在可接受的范圍。無砟軌道不會因溫升而出現(xiàn)脹軌跑道現(xiàn)象，與處在“蠕動狀態(tài)”的有砟軌排相比，軌道狀態(tài)能穩(wěn)定更長時(shí)間，維修工作量較小，維修費(fèi)用較少。盡管建設(shè)成本較高，審慎比選后，高速新線全部采用無砟軌道。

歐盟 2001 年底編制了泛歐高速鐵路互連互通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在坡段方面，10 km范圍內(nèi)25 ‰，6 km范圍內(nèi)35 ‰，40 ‰坡度作為個(gè)案處理；在隧道斷面方面，根據(jù)乘車舒適度要求，列車通過隧道時(shí)產(chǎn)生的最大空氣壓差10 kPa，隧道凈斷面積92 m2，速度300 km/h通過最大空氣壓差7 kPa；在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)方面，采用歐洲統(tǒng)一的 ETCS 系統(tǒng)，但開發(fā)、試驗(yàn)、鑒定過程太長，為不影響投入運(yùn)營，采用改進(jìn)型 LZB 連續(xù)式列車自動控制系統(tǒng)，無線列調(diào)采用GSM-R 系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)運(yùn)營條件，按小時(shí)節(jié)拍開行列車，每方向每小時(shí)開行不小于 8 列的能力；安排 ４ 類列車，其中一類采用多電流制式開行國際列車，一類開行 ICE3 重聯(lián)長列車，其余兩類開行8輛編組的短列車。票價(jià)設(shè)計(jì)把 ICE 二等車廂的票價(jià)在城間列車 IC 票價(jià)基礎(chǔ)上提高40 %，旅客上座率按年平均60 %計(jì)算。

科隆—法蘭克福高速鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)取得顯著成果，大坡度和新線全部采用無砟軌道，采用單電流制和多電流制結(jié)構(gòu)的 ICE3 列車，盡管沒有裝備 ETCS 系統(tǒng)，但考慮了互聯(lián)互通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中若干重要因素。系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合了穿越德國中部山脈的地形、地貌、地質(zhì)條件，妥善處理了需求關(guān)系、輪軌關(guān)系、車控關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系、互通關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營目標(biāo)，總體上展示了高速鐵路的當(dāng)前水平。

（2）秦沈客運(yùn)專線的啟示。2003 年 1 月 1 日，秦沈客運(yùn)專線開通試運(yùn)行，8 月正式運(yùn)營。實(shí)踐證明，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)取得重大成果，達(dá)到了國家要求的建設(shè)目標(biāo)；同時(shí)，也給我們高速鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干啟示：

 a. 客運(yùn)專線如何滿足旅客舒適度要做更多的考慮。最小坡段長400 m，設(shè)計(jì)時(shí)為節(jié)省土石方工程，短坡、碎坡取的較多，列車達(dá)速運(yùn)行過程中上下起伏頻繁，乘客舒適度不理想；個(gè)別緩和曲線長度的取值，豎曲線和圓曲線重疊等問題，影響運(yùn)行平穩(wěn)性。

 b. 客運(yùn)專線如何充分考慮旅客乘車的安全、方便，尤其殘疾旅客便捷上、下車，節(jié)省站停時(shí)間。由于列車類型未定，車廂中間開門的雙層客車下層車底板高度為347 mm，25 型單層客車車底板高度為1293 mm，國產(chǎn)動車組車底板高度1210~1345 mm，難于做到站臺高度與客車底板高度基本一致，不得不設(shè)為500 mm。

 c. 路基標(biāo)準(zhǔn)、基底填料、沉降、觀測、防凍、排水等問題必須得到足夠重視，客運(yùn)專線對路基工后沉降要求高，尤其要改變先修建橋隧后填筑路基的傳統(tǒng)習(xí)慣，使路基有一個(gè)合理的沉降壓密時(shí)間，即置放期。

 d. 橋涵設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)一步重視改善耐久性，適應(yīng)現(xiàn)場制梁或橋位制梁，橋梁結(jié)構(gòu)形式應(yīng)深入進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，并有利于檢查與養(yǎng)護(hù)維修。

 e. 每站設(shè) 4 組 38 號大號碼道岔，側(cè)向開通機(jī)會少，建設(shè)投資多，運(yùn)營養(yǎng)護(hù)維修工作量大，成本高。

 f. 采用雙紅燈防護(hù)方案，在一定程度上影響了股道有效長度和行車間隔。

 g. 多專業(yè)、系統(tǒng)化綜合工程實(shí)施中，常發(fā)生橋梁與路基、橋梁與軌道、站場與信號、站場與軌道、路基與排水、通信與運(yùn)調(diào)及旅服、信號與信息化的接口界面不明，甚至設(shè)計(jì)參數(shù)的測定和提出也相互推諉，驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)問題各有托詞，這是專業(yè)接口和系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤其要注意的。

（3）高速鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體原則是：

 a. 符合安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求?？紤]設(shè)備的兼容性，具備本線旅客列車和跨線旅客列車共線運(yùn)行、正線雙方向行車的運(yùn)輸組織條件。具體說，應(yīng)充分發(fā)揮新建線路骨干作用和既有線路網(wǎng)絡(luò)作用，擴(kuò)大服務(wù)范圍，使高速、提速的成果惠及廣大城鎮(zhèn)百姓。法國、德國目前新建投入運(yùn)營的高速鐵路分別為1 859，964 km，高速列車通達(dá)里程分別為6 200，6 326 km。中國建設(shè)社會主義和諧社會，鐵路新線、既有線、樞紐是一張完整的路網(wǎng)，高速、快速客運(yùn)必須覆蓋更大的地區(qū)和更多的人口。

b. 線路基礎(chǔ)設(shè)施和不易改建的建筑物和設(shè)備，應(yīng)適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展要求；對易改建的建筑物和設(shè)備，宜按近期運(yùn)量和運(yùn)輸性質(zhì)設(shè)計(jì)，預(yù)留發(fā)展條件。

 c. 最小曲線半徑、最大坡度、到發(fā)線有效長度、動車組類型、列車運(yùn)行控制方式、運(yùn)輸調(diào)度方式、追蹤列車最小間隔時(shí)間，須根據(jù)行車速度、沿線地形地質(zhì)條件、輸送能力和用戶需求等，以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選后確定。

d. 車站位置根據(jù)沿線城市的經(jīng)濟(jì)、客運(yùn)量、鐵路運(yùn)輸組織、通過能力和技術(shù)作業(yè)需要，結(jié)合工程條件等綜合研究確定。車站的布局、規(guī)模，根據(jù)鐵路技術(shù)政策，結(jié)合城市規(guī)劃等統(tǒng)籌考慮。

 e. 選線設(shè)計(jì)宜避開高填、深挖和長路塹等路基工程，并繞避不良地質(zhì)條件地段。無法避開時(shí)，采用橋涵通過或選用其他適宜的工程措施處置。

 f. 路基、橋涵、隧道、軌道等各類結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)要滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性要求，并加強(qiáng)各結(jié)構(gòu)物的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，使車、線、橋（或路基、隧道）的組合具有良好的動力特性，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)物的變形及工后沉降。

 g. 認(rèn)真執(zhí)行國家節(jié)約能源、節(jié)約用水、節(jié)約材料、節(jié)約用地等有關(guān)方針政策，因地制宜地利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉?，提高能源、資源的利用效率，減少污染。

 h. 堅(jiān)持科學(xué)用地、合理用地、統(tǒng)一規(guī)劃的原則，在滿足運(yùn)輸生產(chǎn)和安全防護(hù)要求的基礎(chǔ)上，節(jié)約用地，少占耕地。

i. 重視保護(hù)生態(tài)環(huán)境、自然景觀和人文景觀；重視水土保持，生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、濕地的保護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)及污染防治工作。選線、選址宜繞避自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)、國家重點(diǎn)文物保護(hù)單位等環(huán)境敏感區(qū)；通過城市或居民集中地區(qū)時(shí)，應(yīng)采用適宜的速度值或降噪減震措施，滿足國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和要求。路基邊坡宜采用綠色植物與工程相結(jié)合的防護(hù)措施，兼顧美觀與環(huán)保、水保、節(jié)約土地等要求。

 j. 加強(qiáng)對橋、隧和路基上電纜槽、接觸網(wǎng)、聲屏障，綜合接地線、通信、信號電纜過軌等設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，充分考慮綜合利用設(shè)施。

 k. 按全封閉、全立交設(shè)計(jì)。設(shè)置防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)需要對自然災(zāi)害和異物侵限等進(jìn)行監(jiān)測。

 l. 統(tǒng)籌運(yùn)作、詳細(xì)研究、科學(xué)論證工務(wù)工程、牽引供電、通信信號、信息系統(tǒng)、電動車組、運(yùn)用維修各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合及系統(tǒng)優(yōu)化和集成，實(shí)現(xiàn)高速度、高密度、高安全性。

3. 系統(tǒng)集成為確保系統(tǒng)的完整性和各子系統(tǒng)之間緊密銜接，必須按系統(tǒng)工程施作，加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。參考國外高速鐵路系統(tǒng)集成做法，結(jié)合我國國情，中國高速鐵路系統(tǒng)集成框架見圖5至圖8。

圖 5 系統(tǒng)集成關(guān)系

中國高速鐵路系統(tǒng)集成目標(biāo)：通過合理利用各種資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，使建設(shè)高速鐵路這一超大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程達(dá)到一流的工程質(zhì)量、一流的裝備水平、一流的運(yùn)營管理。

（二）工務(wù)工程

1.線路、樞紐與站場

（1）線路

線路平、縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)重視線路的平順性，提高旅客的乘坐舒適度。車站及兩端正線的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，與區(qū)間線路相同；均停車的車站、環(huán)保等因素要求限速通過的車站、自然特征要求限速通過地段以及利用既有鐵路地段，采用與行車速度相適應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

圖 6 系統(tǒng)集成過程

圖 7 系統(tǒng)工程

 圖 8 系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理

a. 線路平面。最小曲線半徑取決于實(shí)設(shè)超高 h、旅客列車最高速度v_G 和最低速度v_D ，即

因地制宜，按表 4 合理選用曲線半徑。必要時(shí)，采用100 m整倍數(shù)的曲線半徑。

表 4 線路平面圓曲線半徑 

由表４可以看到，相同設(shè)計(jì)速度條件下，無砟軌道較有砟軌道 R 小。

為保證線路測設(shè)和檢測精度，使鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)、維修達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，R_max一般控制在12 000 m。

鐵路線間距主要受列車交會運(yùn)行時(shí)的氣動力作用控制。線間距窄，會車壓力波大，對動車組的車體流線、頭型、車寬、氣密性、門窗設(shè)計(jì)和制造要求高，但線間距窄，可節(jié)省土建工程投資。線間距確定有靈活性，日本線間距最窄，1972 年以后投入運(yùn)營的線路線間距為4.3 m，設(shè)計(jì)速度為260 km/h，其他國家有所加寬。我國高速鐵路正線按線間距不變的并行雙線設(shè)計(jì)，曲線地段設(shè)計(jì)為同心圓，列車時(shí)速350 km時(shí)正線線間距為5.0 m，時(shí)速300 km時(shí)為4.8 m。

經(jīng)6種線型的緩和曲線對比分析，緩和曲線采用三次拋物線形。緩和曲線的長度取決于超高順坡率、未被平衡的橫向加速度時(shí)變率 、車體傾斜角度  等參數(shù)取值，在下式中取最大值，再取為10 m的整數(shù)倍。

舒適度良好條件下，i_max=2‰，β=23 mm/s，f=25 mm/s。

無砟軌道與有砟軌道采用相同的設(shè)計(jì)超高，緩和曲線長度標(biāo)準(zhǔn)相同。

緩和曲線間夾直線和圓曲線的長度主要受列車運(yùn)行平穩(wěn)性和旅客乘坐舒適條件控制，一般條件下該值不小于0.8v_max。

緩和曲線與道岔前后接縫間直線段長度，應(yīng)考慮列車在曲線上產(chǎn)生的振動與道岔上產(chǎn)生的振動不疊加。試驗(yàn)表明，車輛振動的周期約為1.0 s，按 1.5~2.0 個(gè)周期內(nèi)基本衰減完，一般條件下該值不小于0.6v_max。

 b. 線路縱斷面。客貨共線運(yùn)行的鐵路，其坡度由貨物列車牽引質(zhì)量決定，用限制坡度表示，設(shè)計(jì)坡度還要考慮曲線半徑、隧道附加阻力的折減。高速鐵路移動設(shè)備牽引和制動性能優(yōu)良，適應(yīng)大坡度運(yùn)行，不考慮折減，用最大坡度表示。坡度大小對選線、選址、工程數(shù)量、運(yùn)營費(fèi)用等影響大，是高速鐵路設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)之一。

日本除北陸新干線的坡度為30 ‰以外，其余各線15 ‰延長不足1 km，10 km內(nèi)均坡不大于12 ‰。法國平均坡度25 ‰時(shí)，最大坡長不大于4 km。東南線、地中海線35 ‰，其余各線不超過25 ‰。德國除科隆至法蘭克福線40 ‰外，其余各線客貨共線不超過12.5 ‰。

我國在京滬高速鐵路，京津城際，武廣、鄭西、沈大、沈哈、京鄭客運(yùn)專線進(jìn)行了最大坡度8 ‰，10 ‰，12 ‰，15 ‰，20 ‰，25 ‰適應(yīng)地形能力的研究分析，各線跨越公路、鐵路、河流，必要時(shí)采用20 ‰坡度，平原地區(qū)12 ‰較為合理，低山丘陵區(qū)15 ‰適應(yīng)地形條件較好，低中山區(qū)20 ‰適應(yīng)地形能力強(qiáng)。武廣客運(yùn)專線采用20 ‰坡度，穿越瑤山山區(qū)減短了橋隧長度，最長隧道僅為10.081 km。

電動車組爬坡性能，根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)，350，300，200 km/h列車總重分別是768,536，408.5 t，牽引總功率分別是21120，8800，4800 kW，與坡度適應(yīng)情況見表 5。

表 5 列車運(yùn)行速度與坡度適應(yīng)情況 

最大坡度與最大坡段長度的關(guān)系，進(jìn)行了不同工況下的運(yùn)行模擬，結(jié)果見表 6。

表 6 在最大坡度上運(yùn)行一定長度后的末速度 

綜上所述，正線最大坡度，一般條件下不大于20 ‰；困難條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，不大于30 ‰。當(dāng)采用15 ‰，20 ‰時(shí)，坡段長度不宜大于9 km，5 km。

最小坡段長度既要滿足列車運(yùn)行的平穩(wěn)性要求，確保列車在前一豎曲線上產(chǎn)生的振動在夾坡段長度范圍內(nèi)完成衰減；又要盡可能地適應(yīng)地形，減少工程數(shù)量，節(jié)約工程投資，使兩者取得最佳的統(tǒng)一。一般條件下最小坡段長度不小于900m，困難條件L_p＝1/2（Δi₁＋Δi₂）R_sh ＋0.4v_max,，并取 50 m 整倍數(shù)。

 Δi ≥1 ‰時(shí)，設(shè)圓曲線型豎曲線連接，一般條件下 R_sh 取 30 000 m。

考慮行車安全和舒適度的影響，測設(shè)、養(yǎng)護(hù)、維修、檢測工作的難度，豎曲線與豎曲線、緩和曲線、道岔均不得重疊設(shè)置。

如果要避免豎曲線與平面圓曲線重疊設(shè)置，由于高速鐵路曲線半徑大，圓曲線長，工程投資將增加較多。因此，對平面、豎曲線最小半徑做了限制。

站坪坡度到發(fā)線有效長范圍內(nèi)受列車進(jìn)站安全停車、停車后能啟動、不自行溜逸和站內(nèi)作業(yè)安全條件控制，困難條件下不大于1 ‰。

線路全立交、全封閉，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行柵欄防護(hù)，按要求設(shè)附屬設(shè)施。

（2）樞紐與站場

a. 樞紐。針對高速鐵路、客運(yùn)專線引入樞紐面臨的新情況，應(yīng)建立適應(yīng)城市發(fā)展、客站保留在城市內(nèi)便于旅客出行、貨站逐步調(diào)整到城市外圍以減少對城市干擾的“客貨分線、客內(nèi)貨外”新格局；大力發(fā)展城際、市域及其它短途運(yùn)輸，采用“人便其行，多種流線”，實(shí)現(xiàn)鐵路與其它交通方式有機(jī)銜接，服務(wù)城市的現(xiàn)代化客運(yùn)綜合交通樞紐；集中利用通道資源多線跨越大江大河。充分利用既有鐵路設(shè)施，優(yōu)化鐵路樞紐總圖布置，并與城市總體規(guī)劃相協(xié)調(diào)、相配合。

樞紐建設(shè)根據(jù)總布置圖分期實(shí)施，根據(jù)遠(yuǎn)景發(fā)展需要規(guī)劃預(yù)留用地。近期工程做到布局合理，規(guī)模適當(dāng)，運(yùn)營方便，工程節(jié)省和經(jīng)濟(jì)效益顯著，并減少擴(kuò)建過程中的廢棄工程及施工對運(yùn)營的干擾。

樞紐內(nèi)客運(yùn)站的數(shù)目、分工和配置，應(yīng)從方便旅客運(yùn)輸出發(fā)，根據(jù)客運(yùn)量、客流性質(zhì)、既有設(shè)備情況、運(yùn)營要求、城市規(guī)劃和當(dāng)?shù)剡\(yùn)輸條件等因素比選確定。具體說，應(yīng)根據(jù)引入鐵路數(shù)量、旅客列車對數(shù)，首先采用數(shù)模方法，模擬、仿真列車作業(yè)過程所需要的到發(fā)線數(shù)量和相關(guān)設(shè)施，由于數(shù)模參數(shù)選取準(zhǔn)確度問題，需要采用物模手段驗(yàn)證；第二采用類比手段，由于物模條件的限制，類比手段也是一種論據(jù)充分的方法。

當(dāng)既有客站數(shù)量和客站規(guī)模能滿足運(yùn)輸能力、運(yùn)輸質(zhì)量要求時(shí)，無疑不新建客站；反之，則新建客站。軌道交通的性質(zhì)決定新建客站選址應(yīng)首選城市中心區(qū)范圍；不得已時(shí)，另辟它址。

樞紐內(nèi)設(shè)多個(gè)客運(yùn)站時(shí)，應(yīng)最大限度地便捷旅客，合理分工。宜分別辦理其中幾條銜接線路的始發(fā)、終到旅客列車，并相互辦理通過本客運(yùn)站的旅客列車。

設(shè)置動車整備所、動車段、客機(jī)和客車整備所、檢修設(shè)施的客運(yùn)站，盡量縮短相互配置距離。

 b. 車站。高速鐵路沿線車站宜設(shè)在市區(qū)范圍內(nèi)，也可設(shè)在靠近市區(qū)的合適地點(diǎn)，與市區(qū)主要干道間應(yīng)有便利的交通聯(lián)系，并為發(fā)展旅客綜合運(yùn)輸創(chuàng)造條件。

 系統(tǒng)考慮車場、站房建筑、廣場、軌道交通及其他公共交通，構(gòu)建以人為本，可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代、綜合交通客運(yùn)中心。

大型客站分場分線布置，以列車作業(yè)過程仿真模擬配置車站設(shè)備；充分利用城市地下空間布置鐵路設(shè)施。

到發(fā)線數(shù)量應(yīng)滿足高峰時(shí)段列車密集到發(fā)的需要。有效長不小于650 m。

正線與到發(fā)線連接，及兩正線間渡線均采用 18 號道岔。

車站咽喉區(qū)在保證必需的通過能力、作業(yè)安全和提高作業(yè)效率的條件下，布置應(yīng)緊湊，減少正線上的道岔數(shù)量。

站臺長度不小于450 m，采用1.25 m高站臺與無障礙通道，創(chuàng)造便捷、舒適的旅行環(huán)境。

旅客流線組織要簡潔順.、短捷合理，站內(nèi)導(dǎo)向直觀明確。

2. 路基工程采用土工結(jié)構(gòu)物的路基設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)化基床結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制工后沉降，提高路基質(zhì)量

科學(xué)劃分填料類別，優(yōu)化路基填料配制；加強(qiáng)特殊土地區(qū)的路基填筑技術(shù)。加強(qiáng)邊坡防護(hù)和防、排水設(shè)施；采用新型支擋結(jié)構(gòu)和不良地質(zhì)條件路基加固新技術(shù)；推廣土工合成材料；在線路剛度變化處設(shè)置過渡段。路基工程應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。

 作用在路基面上動應(yīng)力設(shè)計(jì)值為100 kPa時(shí)，有砟軌道路基上的軌道及列車荷載換算土柱高度和分布寬度按表 7 規(guī)定。

 無砟軌道路基上的軌道和列車荷載土柱高度和分布寬度，依據(jù)軌道類型和列車類型計(jì)算確定。作用在路基面上的動應(yīng)力值，依據(jù)軌道結(jié)構(gòu)類型計(jì)算確定。

表 7 軌道和列車荷載換算土柱高度及分布寬度 

(1）路基橫斷面。路基橫斷面主要考慮路基穩(wěn)定的需要、線間距、軌道結(jié)構(gòu)形式、曲線超高設(shè)置、路肩寬度、通信信號和電力電纜槽布置、接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)位置、聲屏障基礎(chǔ)、養(yǎng)護(hù)維修需要等因素，綜合考慮路基防排水系統(tǒng)。雙線有砟軌道路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖 9 所示，雙線無砟軌道路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖 10 所示。

接觸網(wǎng)桿基礎(chǔ)、電纜溝槽、聲屏障基礎(chǔ)與路基同步設(shè)計(jì)，同步施工。

有砟軌道正線曲線地段路基面在曲線外側(cè)加寬，加寬值在緩和曲線內(nèi)漸變。曲線半徑5 500~11 000 m，加寬值 0.3~0.5 m。

圖 9 雙線有砟軌道路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖

圖 10 雙線無砟軌道路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖

(2）基床及本體。路基基床厚度受控列車動應(yīng)力與路基自重應(yīng)力。動應(yīng)力由軌道、道床傳至路基本體，沿深度逐漸衰減，其分布采用布氏（Boussinesg）理論計(jì)算。

 在路基深度 H  處，列車荷載引起的動應(yīng)力只占路基自重荷載的一小部分，高速鐵路動應(yīng)力與自重引力之比為 0.2 時(shí)，H ≈3 m，基床厚度定位3 m。

 基床表層厚度由路基頂面變形量不大于3.5 mm和作用在表層底面動應(yīng)力不大于基床下部填土允許應(yīng)力強(qiáng)度控制。當(dāng)基床表層、底層變形模量 E₁=210 MPa，E₂=34 MPa，表層厚度 70 cm 時(shí)，能夠滿足路基頂面變形量<3.5 mm的控制條件。

 綜合變形控制與強(qiáng)度控制，取基床表層厚 70 cm。

秦沈客運(yùn)專線的試驗(yàn)和凍害問題提醒我們：級配碎石按標(biāo)準(zhǔn)組成材料質(zhì)量，混合料良好的級配，按要求填筑，能形成較高的力學(xué)強(qiáng)度和水穩(wěn)性。但仍具有一定的滲水性，在長時(shí)間雨季或積雪融化的條件下，可能滲入級配碎石以下的基床底層中，從而產(chǎn)生凍害和翻漿冒泥、基床變形等病害，影響軌道的平順性。因此，有砟軌道在表層總厚度不變的條件下，在表層頂面增設(shè) 5~10 cm 瀝青混凝土防排水層。級配碎石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表 8，基床底層填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表 9，基床以下路堤填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表 10。

表 8 級配碎石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 

(3）路基工后沉降量及過程控制。工后沉降是指路堤建成后鋪軌工程（包括鋪砟）開始時(shí)計(jì)算至最終的路基剩余沉降。

有砟軌道路基工后沉降量不大于5 cm，沉降速率應(yīng)<2 cm/a。橋臺臺尾過渡段工后沉降量不大于3 cm。

無砟軌道鋪設(shè)完成后的路基工后沉降應(yīng)滿足扣件調(diào)整和線路豎曲線圓順的要求。工后沉降一般不應(yīng)超過扣件允許的沉降調(diào)高量15 mm；沉降比較均勻、長度大于20m的路基，允許的工后沉降量不大于30 mm，并且調(diào)整軌面高程后的豎曲線半徑須滿足要求。路橋或路隧交界處的差異沉降不大于5 mm，過渡段沉降造成的路基與橋梁或隧道的折角不大于1/1000。

表 9 基床底層填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

表 10 基床以下路堤填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

路堤建成后發(fā)生的變形、沉降主要有：基床在列車荷載作用下發(fā)生變形、本體在自重作用下的壓密沉降、支承路基的地基壓密沉降。壓密沉降主要通過壓實(shí)密度來控制。根據(jù)國外高速鐵路經(jīng)驗(yàn)和我國實(shí)踐，路堤填土壓實(shí)沉降量，當(dāng)路堤以粗粒土、碎石類土填筑時(shí)，該沉降量約為路堤高度的 0.1%~0.3%；當(dāng)以細(xì)粒土填筑時(shí)，約為路堤高度的 0.3%~0.5%。沉降一般在路堤竣工之后一年左右完成。因此，控制沉降主要是控制支承路基的地基壓密沉降。

日本對東海道新干線運(yùn)營 10 年后，路堤基地下沉量、地基狀況、維修量及難易度進(jìn)行了分類調(diào)研，調(diào)研結(jié)論提出從地表起到約為路基寬度 2 倍的深度范圍內(nèi)支承路堤地基的必要條件，滿足條件地段路堤處于良好狀態(tài)。借鑒其經(jīng)驗(yàn)，在我國進(jìn)行了實(shí)踐，路堤地基應(yīng)符合表 11 的條件。

表 11 路堤地基條件 

不能滿足時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層條件等采取整平碾壓、夯實(shí)、翻挖回填、換填、控制填土速率、或者采取震動或沖擊碾壓、強(qiáng)夯、砂樁、碎石樁、灰土擠密樁、CFG 樁等其它有效地基加固處理措施。無論有砟、無砟軌道，都應(yīng)做工后沉降分析。

 滿足高速鐵路的軌道平順性除嚴(yán)格控制路基的均勻沉降外，不均勻沉降控制更為關(guān)鍵。路橋、路涵、路隧過渡段，地層變化較大處和不同地基處理措施連接處，應(yīng)采取逐漸過渡的方法，減少不均勻沉降。路堤填筑后放置不少于 6 個(gè)月時(shí)間是有效方法。

 由于沉降計(jì)算的精度不足以控制無砟軌道的工后沉降，因此，工后沉降的預(yù)測以施工中的沉降觀測為主，分析評估沉降穩(wěn)定并工后沉降滿足要求后，才能進(jìn)行無砟軌道的鋪設(shè)。

3. 軌道工程

(1）正線軌道。正線軌道按一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)。要實(shí)現(xiàn)高平順性和高強(qiáng)度，必須強(qiáng)化軌道基礎(chǔ)，尤其是路基的穩(wěn)定性。正線軌道靜態(tài)平順度鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)見表 12。

表 12 正線軌道靜態(tài)平順度鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)

正線按照線下工程類型選擇軌道結(jié)構(gòu)形式。橋梁及隧道地段和正線地質(zhì)條件好的路基地段，集中成段鋪設(shè)無砟軌道。無砟與有砟軌道之間設(shè)置過渡段。

焊接用鋼軌采用100 m定尺長的60 kg/m新鋼軌。

有砟軌道采用2.6 m長Ⅲ型混凝土枕，特級碎石道砟。橋梁、隧道內(nèi)采用彈性軌枕或鋪設(shè)砟下彈性墊層。

(2）無砟軌道。無砟軌道結(jié)構(gòu)形式根據(jù)線下工程的類型，減振、降噪的環(huán)保要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后合理選擇。我國已形成CRTS有擋肩、無擋肩板式，雙塊埋入式，壓入式系列無砟軌道型式。

(3）高速鐵路軌道類型選擇。高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)類型從總體上分有砟軌道和無砟軌道。

有砟軌道是鐵路的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它具有鋪設(shè)、更換與維修方便，造價(jià)較低，吸噪特性較好等優(yōu)點(diǎn)。但隨著行車速度的提高，其自身缺點(diǎn)也隨之顯現(xiàn)。法國是以有砟軌道為代表的高速鐵路國家，一直以有砟軌道能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)速270~300 km 的運(yùn)營而感到驕傲。但隨后即發(fā)現(xiàn)早期建造的東南線、大西洋線道砟粉化嚴(yán)重，軌道呈“蠕動狀態(tài)”，幾何尺寸難以保持，維修周期縮短，維修費(fèi)用大增，影響正常的運(yùn)營，使用不到10年就不得不全面大修，更換道砟。對于這個(gè)問題，法鐵對有砟的粒徑級配、顆粒形狀指標(biāo)、硬度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，由東南線洛杉磯磨耗率20%和硬度系數(shù)17，到地中海線提高到洛杉磯磨耗率16%和硬度系數(shù)21。此外，為減緩道砟粉化，在橋梁上、隧道內(nèi)還采取了道砟下鋪設(shè)橡膠墊的方式。同時(shí)，也逐漸認(rèn)識到無砟軌道的優(yōu)越性，因而開展了無砟軌道結(jié)構(gòu)的研究和試驗(yàn)，在地中海線馬賽隧道內(nèi)鋪設(shè)了雙塊式無砟軌道。

無砟軌道的優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定性高、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、維修工作量顯著減少；相同設(shè)計(jì)速度條件下，曲線半徑小，有利于選線；曲線路基不需加寬，基床表層級配碎石減薄20~25 cm；結(jié)構(gòu)高度低、自重相對輕，可減輕橋梁二期恒載，減少隧道開挖斷面以及道床整潔美觀；減少綜合維修工區(qū)設(shè)置及大型養(yǎng)路機(jī)械配置，在高速鐵路上得到越來越廣泛的應(yīng)用。

日本 1964 年 10 月建成 515.4 km 的東海道新干線，沒有鋪設(shè)無砟軌道，每日 0:00~5:00 點(diǎn)停止列車運(yùn)行，維修線路。1972 年 3 月建成山陽新干線東段，試鋪８km無砟軌道，占線路全長5 %；1975 年 3 月，西段修建 273 km 無砟軌道，占線路全長69 %；1982 年以后建成的東北、北陸、上越新干線，修建無砟軌道占線路全長分別為82 %，85 %，91 %。到目前為止，日本修建無砟軌道已超過 2700 延長公里，無砟軌道在日本可謂全面采用。

德國在上世紀(jì) 70 年代修建高速鐵路，無砟軌道占線路全長不到30%；1998 年開通柏林至漢諾威的高速鐵路，無砟軌道占線路全長80 %；科隆至法蘭克福高速新線155 km，紐倫堡至英戈?duì)柺┧馗咚傩戮€全部采用無砟軌道。目前，路網(wǎng)中已有 600 多 km 無砟軌道。

此外，荷蘭、韓國、中國臺灣近年修建的高速鐵路都成段、成線采用無砟軌道。

根據(jù)國外高速鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和中國鐵路的研究、論證、實(shí)踐，中國鐵路時(shí)速 300 km 的客運(yùn)專線將大范圍成段、成線修建無砟軌道，除共識無砟軌道優(yōu)點(diǎn)外還有中國鐵路的特性。一是無砟軌道可將綜合維修天窗減到最小，滿足大量開行“夕發(fā)朝至”和“朝發(fā)夕至”旅客列車需求；有砟軌道線路維修工作量 40 % 以上是道床養(yǎng)護(hù)和維修，綜合維修必須采用 4 h 以上的矩形“天窗”，限制了高速列車在較長線路和較長時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。二是由于我國符合特級道砟標(biāo)準(zhǔn)的巖藏資源相當(dāng)稀少，無砟軌道可以減少客運(yùn)專線建設(shè)對特級道砟的需求量。三是高速鐵路由于全立交、節(jié)省用地的需要，橋梁比例高，其下部基礎(chǔ)為無砟軌道推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。正是這些原因，在京滬高速鐵路設(shè)計(jì)咨詢報(bào)告中，法國、德國和日本咨詢專家都強(qiáng)調(diào)采用無砟軌道。

無砟軌道也存在地震等不可抗拒的災(zāi)害修復(fù)不如有砟軌道容易，線路噪聲、振動大于有砟軌道，建設(shè)投資大于有砟軌道的缺點(diǎn)。日本鐵路在總結(jié)軌道結(jié)構(gòu)類型時(shí)評價(jià)：板式軌道的工程造價(jià)是有砟軌道的 1.3~1.5 倍，即使達(dá)到2倍，若線路的通過總重每年1 200萬 t，則增加的工程投資在10年內(nèi)可以償還。德國鐵路在經(jīng)濟(jì)分析中，引入了“生命周期成本分析”概念，考慮無砟、有砟軌道結(jié)構(gòu)不同的使用壽命，把工程費(fèi)用（含利息）分?jǐn)偟秸麄€(gè)壽命周期，再加上每年的經(jīng)常維修支出，計(jì)算不同結(jié)構(gòu)的生命周期成本，結(jié)論是：傳統(tǒng)的有砟軌道盡管有著悠久的使用歷史，但在高速度、高密度的運(yùn)輸通道上，要求延長其使用壽命，減少維修工作量，提高適應(yīng)性，采用無砟軌道有著明顯的優(yōu)越性。

高速鐵路的噪聲源主要包括輪軌噪聲、集電系統(tǒng)噪聲、空氣動力噪聲、結(jié)構(gòu)物噪聲。當(dāng)列車速度不小于300 km/h時(shí)，集電系統(tǒng)噪聲大于輪軌噪聲，不受控于無砟或有砟軌道結(jié)構(gòu)。無砟軌道在無道床表面吸聲板的情況下，噪聲源強(qiáng)比有砟軌道噪聲源強(qiáng)一般增加 3~4 dB。

無砟軌道與有砟軌道軌下結(jié)構(gòu)基本相同，差異主要是無砟構(gòu)筑混凝土道床，有砟鋪設(shè)35 cm厚的道砟。整體結(jié)構(gòu)而言，不存在兩者剛、柔的級差，只存在有砟軌道凹凸不平的道砟吸音效果較好的量差。依據(jù)國家有關(guān)噪聲、振動標(biāo)準(zhǔn)，兩者均要采取相應(yīng)對策措施達(dá)標(biāo)。

日本山陽新干線設(shè)計(jì)速度 260 km/h，后經(jīng)改造提速部分路段最高行車速度達(dá) 300 km/h；法國地中海、東部線兩條線設(shè)計(jì)速度為 350 km/h，留有約 10% 余度，按 320 km/h 運(yùn)營；德國科隆至法蘭克福線，設(shè)計(jì)速度 300 km/h，按330 km/h 驗(yàn)交，同樣留有 10% 余度。數(shù)據(jù)說明，無砟、有砟軌道均未按 350 km/h 運(yùn)營，世界鐵路無砟軌道還沒有 350 km/h 試驗(yàn)速度，技術(shù)上、環(huán)保上有哪些問題需要攻克，這正是中國鐵路有信心在武漢試驗(yàn)段要解決的重大、關(guān)鍵技術(shù)。

4. 橋梁工程

(1）一般要求。橋梁結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證可靠的穩(wěn)定性和保持橋上軌道的高平順性，使高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受較大的動力作用，具備良好的動力特性。橋梁主要承重結(jié)構(gòu)應(yīng)不少 100 年使用壽命的要求。

 橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)構(gòu)造簡潔，規(guī)格和外形力求標(biāo)準(zhǔn)化，便于施工，建造質(zhì)量易控制，達(dá)到少維修的目的。

 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、噪聲低，由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)位移對線路結(jié)構(gòu)的影響小，運(yùn)營期間養(yǎng)護(hù)工作量少等，橋梁上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

 橋梁的上部結(jié)構(gòu)直接承受列車荷載，保證上部結(jié)構(gòu)的豎向剛度、橫向剛度和抗扭剛度，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，提高結(jié)構(gòu)的動力特性。高架線路上采用多孔等跨簡支梁橋形式；在適宜條件下，采用多孔等跨布置的連續(xù)梁，能提高梁部結(jié)構(gòu)整體性和剛度。

 雙線整孔箱形截面梁，結(jié)構(gòu)橫向剛度大，保證高速運(yùn)行乘坐舒適度應(yīng)優(yōu)先采用?？缍?16 m 及以下橋梁也可根據(jù)具體情況選用整體性好、結(jié)構(gòu)剛度大的其它結(jié)構(gòu)形式。

 適應(yīng)高速鐵路橋梁動力響應(yīng)大和滿足橋上鋪設(shè)無縫線路后鋼軌強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，橋梁下部結(jié)構(gòu)一般采用整體性強(qiáng)的混凝土或強(qiáng)度高、延性好、有利于高速行車和滿足抗震要求的鋼筋混凝土橋墩臺。成線、成段采用統(tǒng)一的墩臺類型，便于施工組織，同時(shí)適應(yīng)景觀協(xié)調(diào)要求。

 涵洞采用整體性好，方便施工、便于檢查維修的矩形框架涵。

 由于路基與橋、涵結(jié)構(gòu)物剛度的差異，會造成高速行車“跳車”現(xiàn)象，設(shè)置過渡段是衰減“跳車”現(xiàn)象影響的有效措施。因此，相鄰橋橋、橋涵之間依據(jù)施工工藝和工程造價(jià)，合理確定距離。

(2）列車豎向靜活載。高速鐵路橋涵荷載，根據(jù)高速行車和采用無縫線路要求，在現(xiàn)行規(guī)定上增列了長鋼軌伸縮力、撓曲力和斷軌力、氣動力等幾項(xiàng)。高速鐵路橋梁長度占全線比例大，活載圖式是最重要的參數(shù)之一，制定得合理與否直接影響行車安全和工程造價(jià)。活載圖式定的偏低，會危及高速行車安全；定的過高，則會浪費(fèi)投資。影響活載圖式的因素較多，如列車類型、軸距、軸重、編組以及車輛的發(fā)展趨勢等，還與運(yùn)輸模式中的單一客運(yùn)還是客貨混運(yùn)、速度指標(biāo)、不同結(jié)構(gòu)物的加載方式等密切相關(guān)。因此，在考慮了以上各因素后確定的設(shè)計(jì)活載圖式在橋梁上產(chǎn)生的靜、動效應(yīng)，應(yīng)大于各類實(shí)際運(yùn)行的移動設(shè)備所產(chǎn)生的靜、動效應(yīng)，并留有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度儲備。

歐洲各國普遍采用 UIC 活載；日本采用高速列車專用荷載 N，P 活載。

我國首先考慮高速鐵路單一客運(yùn)，跨線旅客列車上線，同時(shí)考慮基礎(chǔ)設(shè)施按 350 km/h 設(shè)計(jì)要求，還考慮應(yīng)急狀態(tài)下特殊功能，研究、分析 UIC 活載基礎(chǔ)上來制定中國高速鐵路活載圖式。

如果我國直接把 UIC 活載作為高速鐵路設(shè)計(jì)活載，它與運(yùn)營活載的強(qiáng)度效應(yīng)比余量較大，常用跨度的簡支梁、中等跨度的連續(xù)梁分別約為 50%，40%，說明余量大，經(jīng)濟(jì)性差。如果用 0.6UIC，應(yīng)急狀況下特殊功能個(gè)別跨度檢算不能通過；如果用 0.7UIC，余量過小。因此，采用 0.8UIC 作為我國高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載，即 ZK 標(biāo)準(zhǔn)活載圖式（見圖 11）。

圖 11 ＺＫ標(biāo)準(zhǔn)活載圖式

經(jīng)對 24 m 梁、墩、基礎(chǔ)同精度比較，ZK 標(biāo)準(zhǔn)活載圖式較 UIC 標(biāo)準(zhǔn)活載節(jié)省材料約 10%；較 0.7UIC 標(biāo)準(zhǔn)活載多耗材料約1%。

(3）結(jié)構(gòu)變形、位移和自振頻率的限值。在列車豎向靜荷載作用下，梁體的豎向撓度、梁端豎向轉(zhuǎn)角分別不大于表 13、表 14 限值。

在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度力的作用下，梁體的水平撓度應(yīng)不大于 L/4 000。

無砟軌道相鄰梁端兩側(cè)的鋼軌支點(diǎn)豎、橫向相對位移不大于 1 mm。ZK 靜活載作用下，3 m梁長的扭曲變形兩根鋼軌間 t 不大于1.5 mm。

表 13 梁體豎向撓度限值

表 14 梁端豎向轉(zhuǎn)角 

簡支梁豎向自振頻率不小于下列限值：

車線橋耦合動力響應(yīng)分析或列車牽引試驗(yàn)安全性和舒適性要滿足下列限值：

脫軌系數(shù) Q/P≤0.8

輪重豎向減載率ΔP /P≤ 0

輪對橫向水平力 Q≤80 kN

車體豎向振動加速度a_z≤ 0.13g （半峰值）（g 為重力加速度）

車體橫向振動加速度a_y≤ 0.10g（半峰值）

墩臺縱向及橫向水平線剛度應(yīng)滿足高速行車時(shí)列車安全性要求和旅客乘車舒適度要求。由墩臺橫向水平位移差引起的相鄰結(jié)構(gòu)物間的水平折角不大于1 ‰。

墩臺基礎(chǔ)的沉降量按恒載計(jì)算，工后沉降量不大于表 15限值。

表 15 墩臺基礎(chǔ)工后沉降量限值

(4）結(jié)構(gòu)構(gòu)造。有砟、無砟橋面布置見圖 12、圖 13。預(yù)應(yīng)力混凝土梁的徐變上拱值，軌道鋪設(shè)后，有砟橋面不大于 20 mm，無砟橋面不大于 10 mm。

 道岔全長范圍的梁部采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，特別困難時(shí)，梁縫的設(shè)置應(yīng)避開尖軌和心軌范圍。

5. 隧道工程

（1）耐久性及內(nèi)輪廓。隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的耐久性，主體結(jié)構(gòu)按不小于 100 年正常使用的要求設(shè)計(jì)。隧道軌頂面以上凈空橫斷面面積限值見表 16。隧道建筑限界及內(nèi)輪廓見圖 14。

圖 12 有砟橋面布置

圖 13 無砟橋面布置

圖 14 隧道建筑限界及內(nèi)輪廓（單位：cm）

表 16 隧道軌頂面以上凈空橫斷面面積限值

　注：救援通道距線路中心2.3m，救援通道已含安全空間

洞門盡量減少邊仰坡開挖，實(shí)用美觀。采用斜切式，需要時(shí)設(shè)置洞口緩沖結(jié)構(gòu)。

（2）襯砌。暗挖隧道采用復(fù)合式襯砌，明挖隧道采用整體式襯砌，掘進(jìn)機(jī)施工圓形隧道采用管片單層襯砌。

時(shí)速 350 km 雙線鐵路隧道代表性襯砌結(jié)構(gòu)見圖 15。

濕陷性黃土隧道底部應(yīng)進(jìn)行加固處理。

隧道襯砌結(jié)構(gòu)防水標(biāo)準(zhǔn)采用一級。初期支護(hù)與二次襯砌間鋪設(shè)防水板厚度不小于1.5 mm。

圖 15 時(shí)速 350 km 雙線鐵路隧道代表性襯砌結(jié)構(gòu)斷面

6. 建筑工程   

客站是鐵路與城市的結(jié)合點(diǎn)，既要突出鐵路功能，滿足旅客日益提高的方便、快捷、舒適的乘車要求；又要滿足城市發(fā)展要求和綜合交通協(xié)調(diào)發(fā)展的要求，成為城市和區(qū)域的綜合交通樞紐和現(xiàn)代化客運(yùn)中心。

鐵路客站設(shè)計(jì)要堅(jiān)持以人為本，綜合體現(xiàn)“功能性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、文化性、經(jīng)濟(jì)性”原則，做到交通功能與地域文化相結(jié)合，時(shí)代要求與國情條件相結(jié)合。

較大客運(yùn)站采用站臺無柱雨棚，增加站臺有效面積，加強(qiáng)通過性，改善候車環(huán)境。

7. 環(huán)境保護(hù)工程   

包括污水和廢氣治理、噪聲和振動污染治理、電磁干擾防護(hù)、固體廢物處置、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水土保持等。

高速鐵路與常速鐵路相比較，環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)在噪聲和振動污染治理方面，根據(jù)國家主管部門批復(fù)的環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告開展工作。

環(huán)境噪聲因鐵路聲源影響超過國家標(biāo)準(zhǔn)《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》（GB12525）時(shí)，設(shè)聲屏障或采取綜合處理措施。

（1）聲屏障。聲屏障高度不大于軌面以上 2.05 m，必須超時(shí)，應(yīng)在高出部分采用透明材料；長度為敏感點(diǎn)長度加兩端附加長度。

聲屏障結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按最不利荷載組合檢算；材料的平均吸聲系數(shù)不小于 0.6，隔聲材料隔聲量不小于 25 dB 。

（2）綜合處理措施。高速鐵路降噪的主要治理措施及效果見表 17 。

表17 高速鐵路降噪的主要治理措施及效果 

圖16 高速有砟線路上道砟墊的應(yīng)用

（3）減振措施。采用車輛輕量化、彈簧系統(tǒng)的合理化等手段減小車對軌道的動力作用，減小激振能級；選用重型鋼軌、剛度大的箱梁或增大參振體質(zhì)量等措施減小因激振力引起的振動；采取軌道各種部件之間設(shè)置彈性支承材料、地基上設(shè)置“減震溝”等，減小振動的傳遞。

（三）牽引供電

高速鐵路牽引供電的特點(diǎn)：

滿足高速運(yùn)行的弓網(wǎng)關(guān)系；

滿足可靠穩(wěn)定的供電要求；

滿足免維護(hù)、少檢修、抵御自然環(huán)境侵害的要求；

動車組自動過分相；

供電能力適應(yīng)高速度、高密度；

具有綜合一體化遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

牽引供電、電力、SCADA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 18 。

圖17 無砟軌道線路的降噪措施

圖18 牽引供電、電力、SCADA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

1. 供電  

牽引變電所優(yōu)先采用兩回獨(dú)立可靠的 220 kV 電源，并互為熱備用。

按照國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，平均有效電壓應(yīng)采用 22.5 kV 。我國接觸網(wǎng)的標(biāo)稱電壓 25 kV，短時(shí)（5 min）最高電壓 29 kV，設(shè)計(jì)最低電壓 20 kV 。

高速正線采用 2 × 25 kV（AT）供電方式。

牽引變電所分布要滿足列車追蹤運(yùn)行間隔時(shí)間要求。牽引變壓器采用固定備用方式，一臺運(yùn)行，另一臺備用。為減少運(yùn)營成本，變壓器安裝容量可按交付第五年運(yùn)量確定，按遠(yuǎn)期運(yùn)量預(yù)留條件，其過負(fù)荷能力應(yīng)滿足高峰小時(shí)牽引負(fù)荷的需要。

2. 變電  

牽引變壓器優(yōu)先采用單相接線形式。

高壓側(cè)開關(guān)采用 SF6 斷路器或 GIS 。

2 × 25 kV 側(cè)采用戶內(nèi) GIS 、AIS 或戶外分散布置斷路器。

變電所實(shí)行無人值班。

3. 接觸網(wǎng)  

接觸網(wǎng)采用全補(bǔ)償簡單鏈型懸掛或全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛， H 形鋼柱，絕緣爬距 1 400 mm 。

接觸導(dǎo)線：150 mm² 銅合金材質(zhì)，張力不小于 25 kN 。

承力索：120 mm² 銅合金，張力不小于 20 kN 。

最高運(yùn)行速度：低于 70 % 的接觸線波動傳播速度。

接觸線最低懸掛高度不小于 5 300 mm，困難條件不小于 5 150 mm 。

簡鏈、彈鏈懸掛時(shí)，正線區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)跨距分別取 50 ~ 55 m，55 ~ 60 m 。

4. 弓網(wǎng)受流性能要求

參照《弓網(wǎng)受流動態(tài)測量準(zhǔn)則及要求》（EN50317 : 2002）、《弓網(wǎng)受流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（EN50367 : 2006）、《歐洲高速鐵路弓網(wǎng)受流性能指標(biāo)》（UIC794 : 96）標(biāo)準(zhǔn)，弓網(wǎng)間平均接觸力 F_m 不大于 0.000 97v² + 70（N）（見圖 19），標(biāo)準(zhǔn)偏差   0.3 F_m（Ｎ）；最大值 F_max＝ F_m+ 3（N）。

圖19 平均接觸力對應(yīng)速度目標(biāo)值

仿真計(jì)算離線率應(yīng)小于 0.1 %，多個(gè)受電弓升弓運(yùn)行時(shí)，須對每弓的受流情況進(jìn)行評價(jià)。

5. 自動過分相  

電分相采用帶中性區(qū)的雙斷口錨段關(guān)節(jié)方式，中性區(qū)長度大于取流受電弓的間距，借鑒國際經(jīng)驗(yàn)和我國實(shí)踐，中性區(qū)長度一般不小于最大取流受電弓間距加 120 m 。

6. SCADA 系統(tǒng)   

SCADA 系統(tǒng)功能以滿足牽引供電、電力等機(jī)電子系統(tǒng)需要為原則，包括：調(diào)度管轄范圍動態(tài)配置，對牽引供電、電力等機(jī)電子系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，事故報(bào)警、事故追憶、自動控制、調(diào)度事務(wù)自動化管理。

SCADA 系統(tǒng)由調(diào)度端、各被控站、復(fù)示終端系統(tǒng)以及聯(lián)系被控站的傳輸通道組成。

SCADA 系統(tǒng)作為運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。

（四）通信信號

1. 通信系統(tǒng)  

高速鐵路通信系統(tǒng)以傳輸及接入、電話交換、數(shù)據(jù)網(wǎng)、GSM - R 移動通信等設(shè)備為基礎(chǔ)，建立調(diào)度、會議電視、救援指揮、動力環(huán)境監(jiān)控和同步時(shí)鐘分配等通信系統(tǒng)，將有線和無線通信有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像、列控等功能，見圖 20 。

圖20 通信系統(tǒng)示意圖

（1）傳輸和接入設(shè)備。傳輸層在正線車站設(shè)置 SDH2.5 Gb/s 設(shè)備，MSP1 + 1 保護(hù)方式；接入層在車站、動車段（所）、維修段等設(shè)置 622 Mb/s MSTP 設(shè)備，通過車站迂回，組成多個(gè)保護(hù)環(huán)，為各類業(yè)務(wù)提供傳輸通道，見圖 21 。

圖21 通信傳輸和接入設(shè)備

（2）自動電話設(shè)備。利用鐵通專網(wǎng)本地交換機(jī)，通過 OLT + ONU，向各車站分布自動電話，見圖 22 。

圖22 自動電話設(shè)備

（3）數(shù)據(jù)網(wǎng)

采用 TCP/IP 協(xié)議，承載運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)、旅客服務(wù)系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、信息系統(tǒng)等非安全數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)，是各專業(yè)共用的數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)通信平臺，見圖 23 。數(shù)據(jù)網(wǎng)本地連接采用光纖，遠(yuǎn)程連接采用 MSTP 通道。

圖23 數(shù)據(jù)網(wǎng)

（4） GSM - R 移動通信設(shè)備

單層交織覆蓋，核心節(jié)點(diǎn)按全路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置，時(shí)速 300 ~ 350 km 線路無線網(wǎng)支持 CTCS - 3 列控信息傳送，某個(gè)基站故障時(shí)，相鄰兩個(gè)基站場強(qiáng)覆蓋可以滿足通信需要。提供調(diào)度通信、區(qū)間移動電話、通用數(shù)據(jù)傳輸、列控信息傳輸?shù)裙δ?，見圖 24 。

圖24 單層交織覆蓋示意圖

同址雙基站冗余覆蓋，核心節(jié)點(diǎn)按全路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置，某個(gè)基站故障時(shí)，由備用層基站進(jìn)行覆蓋并提供服務(wù)。提供調(diào)度通信、區(qū)間移動電話、通用數(shù)據(jù)傳輸、列控信息傳輸?shù)裙δ?，見圖 25 。

圖25 同址雙基站冗余覆蓋示意圖

（5）其他

設(shè)通信網(wǎng)管系統(tǒng)，全面管理高速鐵路通信網(wǎng)絡(luò)，在調(diào)度中心（所）設(shè)通信網(wǎng)管復(fù)示終端。

干線通信線路采用光纜，光纜纖芯數(shù)量除滿足相關(guān)業(yè)務(wù)需求外預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展需要。干線光纜敷設(shè)在線路兩側(cè)的槽內(nèi)。

設(shè)置綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對車站重點(diǎn)部位及沿線重點(diǎn)設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2. 信號系統(tǒng)

高速鐵路信號系統(tǒng)是保障列車運(yùn)行安全，提高運(yùn)輸正點(diǎn)、效率的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。主要由調(diào)度集中、列車運(yùn)行控制、車站聯(lián)鎖、集中檢測等子系統(tǒng)組成。

（1）調(diào)度集中（CTC）。調(diào)度集中是一種列車運(yùn)行方式。列車在規(guī)定的區(qū)段進(jìn)入車站股道和通過閉塞分區(qū)按信號顯示運(yùn)行。 CTC 系統(tǒng)由調(diào)度中心（所）設(shè)備、車站設(shè)備和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。 CTC 系統(tǒng)采用雙硬件、雙網(wǎng)絡(luò)的冗余結(jié)構(gòu)。級間網(wǎng)絡(luò)采用不同物理路徑的單獨(dú)光纖，困難地段采用不同物理路徑專用鏈路的數(shù)據(jù)網(wǎng)，構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)狀自愈專用通道。

CTC 系統(tǒng)主要功能包括列車進(jìn)路及調(diào)車進(jìn)路的控制、列車運(yùn)行情況集中監(jiān)控、車次號追蹤、列車運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整、臨時(shí)限速設(shè)置等。

調(diào)度所之間、調(diào)度所與部調(diào)度中心之間實(shí)現(xiàn)信息交換。

（2）列車運(yùn)行控制。高速鐵路行車以速度信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的色燈信號，以車載信號作為行車憑證，為防止司機(jī)失誤影響行車安全，地面?zhèn)魉偷杰囕d設(shè)備的信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)閷α熊囍苿酉到y(tǒng)的控制，稱為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。主要有地面設(shè)備和車載設(shè)備組成。主要功能有超速防護(hù)、臨時(shí)限速，防止列車冒進(jìn)、錯(cuò)誤出發(fā)、錯(cuò)誤退行。

a. 國外典型的高速鐵路列控系統(tǒng)。德國 LZB 系統(tǒng)：采用軌道環(huán)線電纜傳送列控信息，其中地面對列車的呼叫碼為 83.5 bit 編碼序列，傳輸速率為 1 200 bit/s；列車對地面的呼應(yīng)答碼為 41 bit 編碼序列，傳輸速率為 600 bit/s 。

日本 DS - ATC 系統(tǒng)：采用有絕緣的數(shù)字軌道電路傳送列控信息，使用 500 ~ 3 000 Hz 的頻率，以 60 ~ 300 bit/s 的速度，反復(fù)傳輸 40 ~ 60 bit 的數(shù)據(jù)。

法國 UM2000 + TVM430 系統(tǒng)：采用無絕緣數(shù)字軌道電路傳送列控信息（分級控制），傳輸數(shù)據(jù)量 27 bit/幀，有效信息 21 bit/幀，校驗(yàn)位 6 bit/幀，幀周期大于 1.5 s 。

德國 LZB 、日本 DS-ATC 和法國 UM2000 + TVM430 三種高速列控系統(tǒng)均采用大量專有技術(shù)，相互間不兼容，技術(shù)平臺不開放。

歐洲 ETCS 系統(tǒng)：為實(shí)現(xiàn)歐洲鐵路互聯(lián)互通，歐盟組織確定了適用于高速鐵路列控的標(biāo)準(zhǔn)體系，技術(shù)平臺開放，歐洲正在建設(shè)和規(guī)劃的高速鐵路均采用 ETCS 列控系統(tǒng)；基于 GSM - R 無線傳輸方式的 ETCS2 系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，羅馬至那不勒斯、馬德里至萊里達(dá)等線已投入商業(yè)運(yùn)營，是未來高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

b. 我國高速鐵路列控系統(tǒng)。列控系統(tǒng)技術(shù)平臺的確立必須做到有利于路網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于調(diào)度集中統(tǒng)一管理。

我國 300 ~ 350 km/h 鐵路確定 CTCS - 3 列控系統(tǒng)作為全路統(tǒng)一技術(shù)平臺，并兼容 CTCS - 2 列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動車組上下線運(yùn)行。

CTCS - 3 系統(tǒng)采用 GSM - R 無線通信傳輸列控信息，主要由車載 ATP 、無線閉塞中心 RBC 、微機(jī)聯(lián)鎖、調(diào)度集中 CTC 、應(yīng)答器、ZPW - 2000 軌道電路構(gòu)成，通過系統(tǒng)集成創(chuàng)新，我們將建立符合中國國情路情的、世界一流水平的高速鐵路 CTCS - 3 列控技術(shù)體系。

CTCS - 2 列控系統(tǒng)主要用于 200 ~ 250 km/h 客貨共線鐵路（含既有線提速 200 km/h 線路），主要設(shè)備包括：車載 ATP 、列控中心、微機(jī)聯(lián)鎖、調(diào)度集中 CTC 、應(yīng)答器、ZPW - 2000 軌道電路，在第六次大提速 200 ~ 250 km/h 線路上成功應(yīng)用。 CTCS - 2 列控系統(tǒng)采用軌道電路加點(diǎn)式應(yīng)答器作為信息傳輸手段，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的安全控制，GSM - R 用于無線通信。

通過在時(shí)速 300 km 和 200 km 跨線列車上裝備 CTCS - 2 和 CTCS - 3 車載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速列車的跨線運(yùn)行。

c. CTCS - 2 。 CTCS - 2 列控系統(tǒng)通過 ZPW - 2000 軌道電路發(fā)送行車許可，列控車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息碼，并結(jié)合應(yīng)答器信息控制列車安全行車。 CTCS - 2 系統(tǒng)原理見圖 26，其系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖 27 。

圖26 CTCS - 2 系統(tǒng)原理

圖27 CTCS - 2 系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

d. CTCS - 3 。 CTCS - 3 在 CTCS - 2 基礎(chǔ)上，地面增加了無線閉塞中心 RBC，車載 ATP 集成了 CTCS - 2 模塊，增加了無線接收模塊。 CTCS 3 系統(tǒng)原理見圖 28，其系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖 29 。

圖28 CTCS - 3 系統(tǒng)原理

圖29 CTCS - 3 系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

CTCS - 3 列控系統(tǒng)基于 GSM - R 無線通信傳輸列控信息，其中的 CTCS - 2 功能是通過軌道電路信息碼傳輸列控信息實(shí)現(xiàn)，點(diǎn)式應(yīng)答器信息共用。

CTCS - 3 列控系統(tǒng)中的 RBC 通過聯(lián)鎖和軌道電路獲得前方列車位置信息，并通過無線方式傳送給后續(xù)列車，后續(xù)列車的車載設(shè)備控制列車安全運(yùn)行。

e. 高速動車組下到 200 ~ 250 km/h 鐵路的列控方式。裝備 CTCS - 3 車載 ATP 設(shè)備的高速動車組在 300 ~ 350 km/h 鐵路上按照 CTCS - 3 方式運(yùn)行，當(dāng)進(jìn)入 200 ~ 250 km/h 鐵路，通過執(zhí)行點(diǎn)應(yīng)答器時(shí)列控車載設(shè)備自動切換到 CTCS - 2 控制方式，按照ＣTCS - 2 方式運(yùn)行，見圖 30 。

圖30 高速動車組下到 200 ~ 250 km/h 鐵路的列控方式

裝備 CTCS - 2 車載的動車組上到 300 ~ 350 km/h 鐵路時(shí)，300 ~ 350 km/h 鐵路列控系統(tǒng)地面設(shè)備兼容 CTCS - 2，列控車載設(shè)備仍控制動車組按照 CTCS - 2 方式運(yùn)行，見圖 31 。

圖31 裝備 CTCS - 2 車載的動車組上到 300 ~ 350 km/h 鐵路

f. 列車控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

① 車載設(shè)備，見圖 32 。

圖32 車載設(shè)備示意圖

② 地面設(shè)備。

a. 無線閉塞中心，見圖 33 。

 圖33 無線閉塞中心示意圖

b. 列控中心：實(shí)現(xiàn)對 ZPW-2000 軌道電路的編碼，控制應(yīng)答器編碼，通過軌旁電子單元向有源應(yīng)答器發(fā)送臨時(shí)限速信息，見圖 34 。

圖34 列控中心示意圖

c. 無源應(yīng)答器：

功能。無源應(yīng)答器提供的信息主要包括線路的坡度、閉塞分區(qū)或軌道電路長度、載頻、線路固定限速等信息。

設(shè)置位置。區(qū)間根據(jù)需要在閉塞分區(qū)的分界處設(shè)置，其應(yīng)用原則是：一處失效，不影響正常運(yùn)用。

d. 有源應(yīng)答器，電子單元 LEU：

功能。接收車站列控中心的信息，并向列車傳送。 LEU 的作用相當(dāng)于功率放大器。有源應(yīng)答器提供的信息主要包括進(jìn)路信息和臨時(shí)限速信息。 1 個(gè) LEU 控制 4 臺應(yīng)答器。

設(shè)置位置。車站的 4 架進(jìn)站信號機(jī)處各設(shè) 1 個(gè)有源應(yīng)答器。

③ 聯(lián)鎖設(shè)備，見圖 35 。

圖35 聯(lián)鎖設(shè)備示意圖

（3) 綜合接地系統(tǒng)。綜合接地是為了保證電氣化鐵路沿線設(shè)施和人身安全，更好地防止電磁干擾、雷電侵害而采取的措施。主要內(nèi)容是路基、橋梁、房屋建筑等接地極的處理，沿線敷設(shè)綜合貫通底線，沿線各種電氣設(shè)施和金屬構(gòu)筑物接入；處理措施均要保證綜合接地效果。

（五）信息系統(tǒng)

信息系統(tǒng)主要由運(yùn)輸組織、客運(yùn)營銷、經(jīng)營管理三大部分組成。分別包括運(yùn)營調(diào)度，旅客運(yùn)輸管理；旅客服務(wù)，票務(wù)，市場營銷策劃；企業(yè)資源管理，辦公自動化，財(cái)務(wù)、審計(jì)管理，統(tǒng)計(jì)分析，決策支持等子系統(tǒng)。

信息系統(tǒng)按部、局（公司）、站段分級結(jié)構(gòu)架構(gòu)，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)的邏輯分離，劃分為安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)。信息系統(tǒng)構(gòu)建堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一規(guī)范，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一編碼，信息互通，資源共享，可擴(kuò)展的原則。

1. 運(yùn)營調(diào)度   

高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)與既有鐵路調(diào)度系統(tǒng)比較，具有以下特點(diǎn)：

調(diào)度區(qū)段長，范圍大，時(shí)空概念發(fā)生變化；

以高速鐵路點(diǎn)到點(diǎn)調(diào)度為主，同時(shí)兼顧網(wǎng)絡(luò)；

運(yùn)營調(diào)度的核心地位更顯突出，綜合性強(qiáng)，計(jì)劃嚴(yán)格，效率高。

中國高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)，由于路網(wǎng)規(guī)模范圍大、行車密度高、運(yùn)量大、兼容性要求高、控制因素多，因此，必須基于全國路網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，確保時(shí)速 300 ~ 350 km 鐵路與時(shí)速 200 ~ 250 km 客貨共線鐵路運(yùn)輸兼容；確保各線間運(yùn)營調(diào)度的有機(jī)協(xié)調(diào)；滿足高速列車按 3 min 追蹤間隔運(yùn)行時(shí)調(diào)度指揮的需要。

（1）運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)集成的主要內(nèi)容。包括計(jì)劃編制、運(yùn)行管理、車輛運(yùn)用管理、供電調(diào)度管理、旅客服務(wù)、綜合維修等功能。

運(yùn)輸計(jì)劃是運(yùn)營調(diào)度各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)和主線。計(jì)劃編制主要是依據(jù)編制規(guī)則要求，調(diào)度集中提供計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖及相關(guān)計(jì)劃的信息，具備牽引計(jì)算、合理性檢查和模擬仿真等功能?；居?jì)劃以線路、動車組、信號、車站等數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合客流分析與列車開行方案進(jìn)行編制?；居?jì)劃包括列車運(yùn)行計(jì)劃、動車組交路計(jì)劃、車輛分配計(jì)劃、乘務(wù)計(jì)劃等。

運(yùn)行管理功能（CTC 系統(tǒng)），是運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的核心，也是確保實(shí)現(xiàn)客運(yùn)專線安全、高效的關(guān)鍵功能。主要是接收實(shí)施計(jì)劃（包括列車運(yùn)行、動車組運(yùn)用、乘務(wù)安排、施工維修等實(shí)施計(jì)劃），實(shí)現(xiàn)人工或自動生成列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃、人工或自動進(jìn)行列車進(jìn)路控制、實(shí)施列車運(yùn)行監(jiān)視、繪制實(shí)績列車運(yùn)行圖、實(shí)現(xiàn)列車跟蹤及車次號校核等。系統(tǒng)能隨時(shí)按業(yè)務(wù)需求的調(diào)整進(jìn)行權(quán)限控制和功能切換。需要時(shí)，鐵道部調(diào)度指揮中心可接管高速鐵路調(diào)度所指揮權(quán)。

車輛管理、供電管理、旅客服務(wù)、綜合維修等功能主要是通過與車輛維修管理系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)、票務(wù)系統(tǒng)、綜合維修作業(yè)系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、乘務(wù)管理系統(tǒng)、綜合檢測系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)信息共享，為編制基本計(jì)劃及實(shí)施計(jì)劃，合理掌握列車運(yùn)行速度，安排和傳遞與旅客服務(wù)有關(guān)的事項(xiàng)，安排設(shè)備維修，處置突發(fā)事件，進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等提供依據(jù)和數(shù)據(jù)。

運(yùn)營調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)置見圖 36，其系統(tǒng)框架見圖 37，業(yè)務(wù)流程見圖 38 。

圖36 運(yùn)營調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)置示意圖

圖37 運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)架框圖

圖38 業(yè)務(wù)流程概要

（2）高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)特別強(qiáng)調(diào)綜合性。各調(diào)度工種，并不是各自擁有和使用自己的管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度工作，而是共同使用綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行工作。

各工種所有的調(diào)度員都集中在一個(gè)大廳內(nèi)工作，以便于快速的工作聯(lián)系和討論。

調(diào)度所調(diào)度大廳內(nèi)各調(diào)度臺的布置有三種方案：

島式布置方案。該方案調(diào)度員按工種圍坐在一起，在大廳呈數(shù)個(gè)島、每島數(shù)人的島式分布。

矩陣式布置方案。該方案調(diào)度員呈矩陣布置，分為數(shù)排，呈階梯形面向顯示大屏。

半圓形布置方案。該方案調(diào)度員呈扇形布置，面向顯示大屏。

（3）經(jīng)過多年的研究和建設(shè)，我國鐵路已建成 TMIS 系統(tǒng)，TDCS 系統(tǒng)正在廣泛應(yīng)用，集成國內(nèi)外成熟技術(shù)的 CTC 系統(tǒng)也已在秦沈客運(yùn)專線、青藏線、膠濟(jì)線建成使用，計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖已在全路推廣運(yùn)用。一批企業(yè)和科研單位在運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營方面取得了大量成果，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，儲備了技術(shù)和人才。

我國高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)以國內(nèi)企業(yè)為主體，借鑒國外高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)營的先進(jìn)理念和成熟經(jīng)驗(yàn)，依靠國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)集成力量，自主創(chuàng)新，創(chuàng)建擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的運(yùn)營調(diào)度技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)專線運(yùn)營調(diào)度現(xiàn)代化。

2. 客運(yùn)服務(wù)   

高速鐵路客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

客流大，旅客上下車頻繁，服務(wù)檔次要求高；

系統(tǒng)交易量大，控制信息復(fù)雜，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理難度高。

客運(yùn)服務(wù)包括票務(wù)系統(tǒng)、旅客服務(wù)系統(tǒng)、市場營銷策劃系統(tǒng)、客運(yùn)組織管理等。

以席位管理和交易處理為核心，建立能夠適應(yīng)多種銷售渠道和售票方式、多種支付形式、靈活的營銷策略和定價(jià)政策，以自助式和自動化為主要售檢票方式的全路客運(yùn)專線統(tǒng)一的票務(wù)系統(tǒng)。

以信息的自動采集為基礎(chǔ)，以為旅客提供全方位信息服務(wù)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)車站信息自動廣播、導(dǎo)向、揭示、監(jiān)控等功能，提供互聯(lián)網(wǎng)、呼叫中心、移動通信等多種途徑的信息服務(wù)，運(yùn)用多樣化的服務(wù)手段為旅客提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)旅客服務(wù)和運(yùn)營管理的信息化。

以現(xiàn)代營銷理念為指導(dǎo)，以科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法為支撐，以先進(jìn)的信息技術(shù)為手段，構(gòu)建反應(yīng)敏捷、實(shí)時(shí)決策、優(yōu)化方案、綜合評價(jià)、適應(yīng)競爭要求的高效系統(tǒng)，為各類管理人員提供信息服務(wù)和決策支持。

（1）票務(wù)、市場營銷策劃系統(tǒng)。票務(wù)、市場營銷策劃系統(tǒng)功能見圖 39 。

圖39 票務(wù)、市場營銷策劃系統(tǒng)功能

（2）旅客服務(wù)系統(tǒng)。旅客服務(wù)系統(tǒng)功能見圖 40 。

圖40 旅客服務(wù)系統(tǒng)功能

客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)由局（公司）、車站兩級構(gòu)成，在行業(yè)主管部門設(shè)置旅客服務(wù)信息平臺；建設(shè)的原則是統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)平臺、應(yīng)用軟件、規(guī)范管理。

3. 防災(zāi)安全監(jiān)控  

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)對自然災(zāi)害及異物侵限等突發(fā)危害進(jìn)行監(jiān)測，提供災(zāi)害預(yù)警信息。系統(tǒng)應(yīng)與氣象、地震檢測等部門信息接口，充分利用專業(yè)臺站預(yù)報(bào)信息。系統(tǒng)由調(diào)度所、車站設(shè)備和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

（六）高速動車組

1. 高速動車組發(fā)展趨勢  

國外先進(jìn)的高速動車組已普遍采用了輕量化鋁合金車體、高可靠性無搖枕轉(zhuǎn)向架、大功率交直交牽引傳動、微機(jī)控制電空聯(lián)合制動、基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的列車控制和旅客信息系統(tǒng)等。

由于動力分散動車組與動力集中動車組比較在高速運(yùn)用條件下有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此動力分散是高速動車組的發(fā)展趨勢。

動力分散動車組優(yōu)點(diǎn)：牽引功率大，載客人數(shù)多；軸重小，黏著力利用合理；啟動快，加速性能好；運(yùn)用可靠，不需換向；利用率高，適合公交化客運(yùn)；編組靈活，經(jīng)濟(jì)效益高。

2. 動車組關(guān)鍵技術(shù)（見圖 41）

圖41 動車組九大關(guān)鍵技術(shù)示意圖

3. 中國鐵路高速 2 型動車組 CRH2（見圖 42）

圖42 CRH2 高速動車組

CRH2 動車組主要參數(shù)：

總長　201.4 m

頭車長度　25.7 m

中間車長度　25 m

車體寬度　3.38 m

車體高度　3.7 m

適應(yīng)站臺高度　1.25 m

4. 中國鐵路高速 3 型動車組 CRH3（見圖 43）

圖43 CRH3 高速動車組

CRH3 動車組主要參數(shù)：

總長約 200 m

頭車長度　25.70 m

中間車長度　25 m

車體寬度　3.3 m

車體高度　3.89 m

適應(yīng)站臺高度　1.25 m

5. CRH 動車組特性曲線（見圖 44）

圖44 CRH 動車組特性曲線

時(shí)速 200 km 及以上動車組技術(shù)引進(jìn)、吸收、消化和再創(chuàng)新工作，正在按計(jì)劃順利推進(jìn)。第六次大面積提速調(diào)圖時(shí)速 200 ~ 250 km 動車組已上線運(yùn)行，具有中國自主品牌的 300 km/h 的 CRH - 300 動車組開發(fā)進(jìn)展順利，2008 年將投入運(yùn)用。為適應(yīng)大運(yùn)量、長運(yùn)距的高速客運(yùn)需要，鐵道部正在積極組織 16 輛長編組座車和世界首創(chuàng)的長編組高速臥鋪車的開發(fā)，也將在 2008 年完成；還將根據(jù)運(yùn)輸需要繼續(xù)開發(fā)雙層客車等形式的高速動車組。屆時(shí)，國內(nèi)企業(yè)將掌握包括關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)的動車組技術(shù)，在技術(shù)上處于主導(dǎo)地位，國產(chǎn)化率將達(dá)到 70 % 以上，并形成開發(fā)和制造高速動車組系列產(chǎn)品，生產(chǎn)一流水平的中國品牌動車組的能力。到“十一五”末期，我國機(jī)車車輛裝備制造業(yè)必將跨入國際先進(jìn)水平的行列。

（七）運(yùn)用維修

1. 綜合維修  

高速鐵路的綜合維修采用綜合檢測列車、鋼軌探傷車和軌道狀態(tài)確認(rèn)車等，實(shí)現(xiàn)對軌道幾何狀態(tài)、接觸網(wǎng)及受流狀態(tài)、通信信號設(shè)備工況、鋼軌表面及內(nèi)部傷損、軌道部件狀態(tài)、線路限界侵入等的定期檢測和臨時(shí)檢測，向調(diào)度指揮中心（綜合維修系統(tǒng)）、地面維修部門發(fā)送信息，并作為制定維修計(jì)劃和安排綜合維修天窗的主要依據(jù)。

中國高速鐵路綜合維修：借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國高速鐵路的具體情況，建立包括各專業(yè)的綜合維修體系。

利用現(xiàn)代化的維修、檢測手段進(jìn)行“天窗”修：合理安排維修“天窗”，采用先進(jìn)的綜合維修、檢測手段，確保高速鐵路安全、高效地運(yùn)營。

高速鐵路對軌道平順度有嚴(yán)格的精度要求，見表 18 。

表18 軌道平順度精度標(biāo)準(zhǔn)表 

2. 高速綜合檢測列車  

綜合檢測列車是實(shí)施定期檢測、綜合檢測和高速檢測的重要手段。實(shí)現(xiàn)對軌道、接觸網(wǎng)、通信信號等基礎(chǔ)設(shè)施的綜合檢測。

充分利用我國已開發(fā)出的高速動車組，結(jié)合先進(jìn)的綜合檢測技術(shù)和設(shè)備，通過系統(tǒng)集成，開發(fā)我國 300 km/h 高速綜合檢測列車。

綜合檢測列車主要裝備：錄象裝置、架線間隔測定裝置、ATC 測定裝置、列車無線設(shè)備測定裝置及測定臺；軸重橫壓測定軸、軸箱測定加速度計(jì)；軌道高低變位和車輛搖動測定裝置、線路狀態(tài)監(jiān)視裝置、輪重橫壓數(shù)據(jù)處理裝置和錄象裝置；架線磨耗偏位高低測定裝置、集電狀態(tài)監(jiān)視裝置、受電弓觀測裝置；電力測定臺、數(shù)據(jù)處理裝置、供電回路測定裝置、車次號地面設(shè)備測定裝置。

3. 大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備  

采用大型養(yǎng)路機(jī)械維修線路。主要配置三枕搗固綜合作業(yè)車、正線和道岔綜合作業(yè)搗固車、高精度連續(xù)式搗固車、高效清篩機(jī)、路基處理車、線路大修列車、96 頭鋼軌打磨車、道岔清篩機(jī)、移動式焊軌車和大容量物料運(yùn)輸車等大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備。

4. 動車組運(yùn)用檢修設(shè)備  

動車段（所、廠）按路網(wǎng)規(guī)劃，樞紐總圖布局，近遠(yuǎn)期結(jié)合，統(tǒng)籌設(shè)置，分期實(shí)施。運(yùn)用檢修設(shè)備按“集中檢修，分散存放”的原則、“快速檢修，安全可靠，高效運(yùn)營”的運(yùn)營要求設(shè)計(jì)。

世界高速鐵路列車運(yùn)行速度，從 20 世紀(jì) 60 年代的 210 km/h 開始，至 90 年代已提高到 300 km/h 。目前，在建高速鐵路的設(shè)計(jì)速度多為 350 km/h 。世界高速鐵路的發(fā)展表明，300 km/h 等級高速鐵路技術(shù)已經(jīng)成熟。我國高速鐵路發(fā)展，一直遵循著科技攻關(guān)、試驗(yàn)驗(yàn)證、工程實(shí)踐和推廣應(yīng)用的科學(xué)規(guī)律。工程實(shí)踐和運(yùn)營業(yè)績表明，基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、行車環(huán)境、運(yùn)輸組織、人員培訓(xùn)均進(jìn)入高速鐵路領(lǐng)域。

（一）秦沈客運(yùn)專線高速試驗(yàn)段

秦沈客運(yùn)專線在山海關(guān)—綏中北間修建了 66.8 km 的綜合試驗(yàn)段。試驗(yàn)段的線路平面最小曲線半徑為 5 500 m；鋪設(shè) 60 kg/ｍ 高速鋼軌；有 24 km 的接觸網(wǎng)采用鎂銅導(dǎo)線，按 300 km/h 速度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，下行線為全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛，上行線為全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛。試驗(yàn)段內(nèi)設(shè)計(jì)了不同類型的橋梁、橋上無砟軌道、接觸網(wǎng)支柱，不同填土厚度的涵洞，不同基床表層結(jié)構(gòu)的路基和不同處理措施的路橋過渡段，以便進(jìn)行路基、橋梁、線路、弓網(wǎng)、通信信號和動車組的高速試驗(yàn)，驗(yàn)證高速鐵路科研成果的科學(xué)性、合理性。

鐵道部于 2001 年至 2002 年在秦沈線組織進(jìn)行了綜合試驗(yàn)，全面檢驗(yàn)了安全平穩(wěn)性。山綏綜合試驗(yàn)段的路基、橋梁、無砟軌道和接觸網(wǎng)等完全可以滿足 250 km/h 速度運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性要求，最高試驗(yàn)速度 321.5 km/h 。

秦沈線建設(shè)中取得許多技術(shù)突破。采用先進(jìn)的單枕連續(xù)鋪設(shè)法，運(yùn)用成套鋪軌機(jī)械和鋼軌接觸焊作業(yè)車成功地完成了無縫線路的一次鋪設(shè)，使我國跨區(qū)間無縫線路的綜合技術(shù)大大提高；在沙河、狗河和雙何特大橋上分別鋪設(shè)了長枕埋入式和板式無砟軌道，發(fā)展了軌道結(jié)構(gòu)的新形式，研究開發(fā)了無砟軌道的施工工藝和機(jī)具；研制出 38 號大號碼道岔，提高了我國道岔的設(shè)計(jì)、制造和安裝水平；研制成功箱梁架橋機(jī)、拼裝式架橋機(jī)、雙導(dǎo)梁輪軌式架橋機(jī)等重型架橋機(jī)和運(yùn)梁車，重型移動模架式造橋機(jī)和移動支架式造橋機(jī)，使造橋技術(shù)多樣化。將路基作為重要結(jié)構(gòu)物來設(shè)計(jì)施工，提高了對填筑材料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、變形控制、檢測的要求，路基基床結(jié)構(gòu)大大強(qiáng)化；在路堤與橋（涵）間設(shè)置了一定長度的過渡段，從結(jié)構(gòu)、填料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)等多方面對過渡段提出新標(biāo)準(zhǔn)，以控制軌道剛度的逐漸變化，并最大限度地減少由于路基與橋涵沉降不均勻而引起的軌道不平順；對于 200 km/h 行車的軌道不平順進(jìn)行了詳細(xì)研究，初步提出了軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)。

通過秦沈線的建設(shè)，我國鐵路加強(qiáng)了對時(shí)速 200 km 及以上鐵路的關(guān)鍵技術(shù)的認(rèn)識和實(shí)踐，積累了設(shè)計(jì)、施工、制造和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，提高了線橋工程建造技術(shù)水平，初步具備建設(shè)高速鐵路的能力。

（二）遂渝線無砟軌道試驗(yàn)段

2004 年 9 月，鐵道部決定在遂渝線鋪設(shè)無砟軌道試驗(yàn)段，系統(tǒng)地研究解決不同類型無砟軌道結(jié)構(gòu)、岔區(qū)無砟軌道、路基及過渡段的結(jié)構(gòu)形式、橋梁及路基變形對無砟軌道的影響、減振降噪措施和無砟軌道對信號系統(tǒng)的適應(yīng)性等關(guān)鍵技術(shù)。

遂渝線無砟軌道試驗(yàn)段設(shè)于北碚北站—井口站間 DK125 + 676 至 DK138 + 893，線路平面 200 km/h 條件，全長 13.157 雙線 km，見圖 45 。鋪設(shè)雙塊式無砟軌道、軌枕埋入式無砟軌道、板式軌道（含普通板型、框架型和減振型）和縱連式板式軌道等不同結(jié)構(gòu)類型，其基礎(chǔ)有路基、過渡段、橋涵、隧道和道岔等不同類型。試驗(yàn)段工程 2006 年 12 月全線竣工。

圖45 遂渝線無砟軌道試驗(yàn)段

2007 年 1 月 5 日~ 10日，鐵道部進(jìn)行了“遂渝線無砟軌道試驗(yàn)段綜合試驗(yàn)”。通過對 CRH2 型動車組和 2 臺 SS7E 電力機(jī)車牽引軸重分別為 23t，25t 的貨物列車的作用下，自主研發(fā)的不同類型無砟軌道結(jié)構(gòu)、客混 18 號無砟道岔、客專 18 號無砟道岔、路基及過渡段、無砟軌道橋涵的動力性能，動車組氣動力，無砟軌道隧道氣動性能，無砟軌道噪聲振動，車載信號電氣特性和綜合接地系統(tǒng)等 9 項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)測試。同時(shí)，還對動車組和貨物列車的動力學(xué)性能、弓網(wǎng)受流性能進(jìn)行了安全監(jiān)測。 CRH2 動車組的最高試驗(yàn)速度達(dá)到 232.2 km/h，貨物列車的最高試驗(yàn)速度達(dá)到了 141 km/h 。圖 46 為遂渝線試驗(yàn)段鋪設(shè)的無砟軌道。

圖46 遂渝線試驗(yàn)段鋪設(shè)的無砟軌道

綜合試驗(yàn)結(jié)果表明，遂渝線無砟軌道試驗(yàn)段狀態(tài)良好，滿足 200 km/h 的動車組和 120 km/h 、25 t 軸重的貨物列車的運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性等項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果：在不同結(jié)構(gòu)物上無砟軌道的計(jì)算原理和設(shè)計(jì)方法、無砟軌道絕緣處理措施及 ZPW - 2000 軌道電路傳輸性能、路基沉降控制、線下工程變形控制、測量控制、扣件、道岔、施工工藝、施工裝備等方面取得了比較系統(tǒng)的研究成果，基本掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無砟軌道成套技術(shù)，對進(jìn)一步發(fā)展我國無砟軌道技術(shù)和高速鐵路建設(shè)具有重要意義。

（三）既有線大面積提速 250 km/h 路段

國際上目前公認(rèn)，客貨共線運(yùn)行 250 km/h 鐵路，屬高速鐵路。鐵道部為開展高速鐵路建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，積累了建設(shè)和運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)，將線路平面條件較好的京廣、京滬線中兩路段適當(dāng)進(jìn)行技術(shù)改造，速度提高到 250 km/h，見圖 47 。

圖47 部分路段經(jīng)技術(shù)改造后速度達(dá) 250 km/h

按照客貨共線運(yùn)行 250 km/h 鐵路特點(diǎn)，完成技術(shù)改造后，分別進(jìn)行了 CTCS - 2 級列控系統(tǒng)試驗(yàn)、 CRH2 型動車組牽引制動性能試驗(yàn)、弓網(wǎng)受流性能試驗(yàn)、牽引變電所諧波測試、列車交會綜合試驗(yàn)、調(diào)度集中系統(tǒng)（ CTC）功能驗(yàn)證、GSM - R 數(shù)據(jù)通信及傳輸特性試驗(yàn)、高速列車追蹤運(yùn)行對軌道電路的干擾試驗(yàn)、18 號道岔過岔速度試驗(yàn)、既有線非改建地段提速 250 km/h 路基動力性能、路橋過渡段和預(yù)應(yīng)力混凝土 T 梁的動力性能等試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，我國鐵路取得了八個(gè)方面創(chuàng)新成果，技術(shù)指標(biāo)滿足開行 250 km/h 電動車組要求。

2007 年 4 月 18 日至今，京廣線蘇橋至大劉莊段、京滬線昆山至上海西段，電動車組 250 km/h 客貨共線運(yùn)行，創(chuàng)下了日行車量分別達(dá) 260 列以上運(yùn)營業(yè)績，證明了技術(shù)的可行性，安全的可靠性，也對中國建設(shè)高速鐵路技術(shù)儲備，尤其是系統(tǒng)集成技術(shù)進(jìn)行了實(shí)戰(zhàn)演練，表明我國已具備建設(shè)高速鐵路的條件和實(shí)力。

（四）幾個(gè)工程試驗(yàn)段

通過第六次大面積提速改造，我國鐵路目前已有 846 km 延展線路列車運(yùn)行時(shí)速 250 km/h，具備 300 km/h 等級高速鐵路的技術(shù)儲備。日本專家對此曾表示：回想日本剛建新干線時(shí)，當(dāng)時(shí)日本的技術(shù)水平應(yīng)該比現(xiàn)在中國的鐵路技術(shù)水平低很多。盡管如此，考慮已經(jīng)展開的客運(yùn)專線建設(shè)規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)高，是鐵路建設(shè)史上前所未有的；我國幅員遼闊、自然特征多樣，軟土、松軟土、濕陷性黃土、大面積沉降區(qū)域地基處置，大江大河跨越，長大隧道通過，其難度世界上也是少有的；我國沒有時(shí)速 300 km/h 等級的高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。中國鐵路在高速鐵路技術(shù)上始終持謹(jǐn)慎態(tài)度，結(jié)合京津、武廣、鄭西、合寧等建設(shè)項(xiàng)目，選擇代表性軟土和松軟土地基、大面積沉降區(qū)、深厚軟土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基路段進(jìn)行工程試驗(yàn)，先行實(shí)施，取得數(shù)模、物模參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)高速鐵路建設(shè)。

經(jīng)過多年的科技攻關(guān)、試驗(yàn)驗(yàn)證、工程實(shí)踐，我國自主創(chuàng)新的高速鐵路技術(shù)體系已經(jīng)初步建立，已具備高速鐵路固定設(shè)施和移動設(shè)備自主設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)能力；中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和國力的極大增強(qiáng)，為我國建設(shè)高速鐵路提供了巨大的市場需求和資金保障。只要我們充分發(fā)揮我國集中力量辦大事的優(yōu)勢，吸收世界高速鐵路先進(jìn)、成熟的技術(shù)成果，創(chuàng)新完善提高，精心組織、精心設(shè)計(jì)、精心施工，就一定能建設(shè)出具有中國特色的世界一流高速鐵路，一定能形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速鐵路技術(shù)體系。

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