曹 峰,郜新軍

(1.南京鐵道職業(yè)技術(shù)學院軌道交通工程實踐中心,江蘇 南京 210031;2.中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所,北京100081)

0 引言

高速鐵路技術(shù)是多門類、多專業(yè)合成的高新技術(shù),涉及基礎(chǔ)設(shè)施、通信信號、牽引供電、動車組、運營調(diào)度等眾多子系統(tǒng)。隨著我國高速鐵路建設(shè)的不斷推進,工程建設(shè)完成后整體系統(tǒng)能否達到設(shè)計要求和運營需要,如何確保運營人員能夠順利接管設(shè)備并正確使用系統(tǒng)設(shè)備開展運營工作,如何檢驗整體系統(tǒng)能夠滿足高速、高密度和復雜運營情況的要求,需要在高速鐵路開通運營前開展一套完備的檢驗、認證、評估和驗收工作[1]。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試作為高速鐵路開通前的必要流程,其主要目的是為全線各業(yè)務系統(tǒng)和整體系統(tǒng)的調(diào)試、優(yōu)化提供技術(shù)支持,使各系統(tǒng)和整體系統(tǒng)的功能及性能達到標準要求;檢驗各系統(tǒng)在正常與非正常條件下運輸組織的適應性,驗證行車組織方式能否滿足運營要求等[2-3]。

管理體系充分借鑒了歐洲及日本的先進經(jīng)驗,具有組織科學、過程可控、高效完備的特點[4-5]。組織機構(gòu)方面,德國、法國、日本及中國均有相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)籌負責新線工程驗收,動態(tài)試驗前均成立現(xiàn)場指揮機構(gòu),保障高速鐵路系統(tǒng)試驗的順利開展[6]。職責分工方面,中國、德國、法國均由運營單位牽頭組織。通過對各國組織管理模式進行比較分析,由運營公司牽頭的組織模式可以使運營單位從運營的角度提出整改意見,并督促建設(shè)、施工單位整改,更有利于檢驗整體工程質(zhì)量。

1 組織模式

1.1 組織機構(gòu)及職責分工

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是在國鐵集團的指導下,由鐵路局集團公司牽頭組織實施。國鐵集團成立“聯(lián)調(diào)聯(lián)試協(xié)調(diào)組”,在其領(lǐng)導下,由鐵路局集團公司成立了“動態(tài)驗收領(lǐng)導小組”負責聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作。動態(tài)驗收領(lǐng)導小組下設(shè)“聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場指揮部”,具體負責聯(lián)調(diào)聯(lián)試的日常組織實施。鐵路局集團公司分管領(lǐng)導擔任“聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場指揮部”的總指揮,建設(shè)單位和檢測單位分管領(lǐng)導則擔任副總指揮[7-8]。高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試組織機構(gòu)見圖1。

圖1 高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試組織機構(gòu)圖

聯(lián)調(diào)聯(lián)試協(xié)調(diào)組主要負責審查和批復試驗大綱,審核聯(lián)調(diào)聯(lián)試計劃和方案,指導和檢查聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作,協(xié)調(diào)解決聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中的重大問題,監(jiān)督聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作的進度。協(xié)調(diào)組還負責組織聯(lián)調(diào)聯(lián)試專家組會議,分析研究聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中的重大技術(shù)問題,審查試驗總報告等工作。

動態(tài)驗收領(lǐng)導小組總體負責聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作,按照試驗大綱和聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施方案,在國鐵集團協(xié)調(diào)組指導下具體組織實施聯(lián)調(diào)聯(lián)試,及時處理與試驗有關(guān)的各種問題,并向國鐵集團協(xié)調(diào)組報告工作。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場指揮部下設(shè)運輸組織組、檢測測試組、設(shè)備保障組、安全保衛(wèi)組和后勤保障組,由相關(guān)單位人員組成。

運輸組織組由鐵路局集團公司運輸處主要負責人任組長,負責編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試動態(tài)檢測試驗列車運行圖,制定聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間臨時行車組織管理辦法,負責聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間的調(diào)度指揮和與調(diào)度相關(guān)的調(diào)度臺協(xié)調(diào)工作。

檢測測試組由檢測單位任組長,主要承擔檢測測試工作,其主要任務是負責編制試驗大綱、總體測試計劃、每日測試內(nèi)容及計劃。檢測測試組負責組織和完成全部測試工作,根據(jù)檢測結(jié)果分析研究聯(lián)調(diào)聯(lián)試的關(guān)鍵技術(shù)問題,提出整改和優(yōu)化方案,并編寫試驗報告,保證各項設(shè)備的工作狀態(tài)和正常運轉(zhuǎn)。

設(shè)備保障組由建設(shè)單位任組長,負責對試驗結(jié)果全面分析,形成當日分析報告報動態(tài)驗收領(lǐng)導小組;負責設(shè)備調(diào)試和故障處理,按期整改到位;負責各種設(shè)備的加固、補強和對重點部位的日常檢查;負責識別、分析試驗期間的安全風險和安全隱患,制定安全管理制度和辦法;組織聯(lián)調(diào)聯(lián)試用機車、試驗動車組及軌道檢查車、接觸網(wǎng)試驗車和電務試驗車等機輛設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)檢查工作。

安全保障組由鐵路局集團公司安監(jiān)室主要負責人任組長,負責試驗全程的安全監(jiān)督檢查,制定安全控制措施,及時發(fā)現(xiàn)問題并督促整改,督促各單位認真分析聯(lián)調(diào)聯(lián)試安全信息,查清原因、落實整改。對聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間的嚴重治安安全隱患及安全事故組織分析,明確責任,落實整改。

安全保衛(wèi)組由鐵路公安局任組長,負責制定聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間安保實施方案和保密方案,保障和維護聯(lián)調(diào)聯(lián)試及相關(guān)區(qū)段的治安秩序,負責聯(lián)調(diào)聯(lián)試全程行車治安安全,確保試驗線路上無閑雜人員。

后勤保障組多由建設(shè)單位任組長,負責試驗列車運行時試驗車登乘人員和試驗人員的后勤服務。

1.2 工作機制

聯(lián)調(diào)聯(lián)試的工作特點是多部門、多層次、多工種聯(lián)合作戰(zhàn)[9]。為了避免結(jié)合部問題,聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作應確定以試驗為主導、以行車為主線的工作機制。

1)行車設(shè)備統(tǒng)一管理

行車設(shè)備自聯(lián)調(diào)聯(lián)試開始,由聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場指揮部統(tǒng)一管理。運營各部門按照現(xiàn)場指揮部書面通知,及時接管行車設(shè)備。此時的接管是臨時接管,不是正式交驗,因此,施工單位的主體責任沒有變,必須切實做好精調(diào)整治、故障搶修等工作,并嚴格遵守“行車不施工,施工不行車”的原則,不得擅自觸碰運行設(shè)備。

2)行車工作統(tǒng)一指揮

全線行車工作由列車調(diào)度統(tǒng)一指揮,車站由車站值班員統(tǒng)一指揮,試驗列車由現(xiàn)場指揮部確定的指揮人員指揮,其他部門和人員無權(quán)下達行車指令。

3)嚴格執(zhí)行規(guī)章制度

自聯(lián)調(diào)聯(lián)試開始時日起,全線有關(guān)部門必須嚴格遵守各項規(guī)章制度,施工期間的有關(guān)規(guī)章、辦法與其抵觸時,應服從行車規(guī)章。對發(fā)生的行車、人身、施工和路外安全問題必須按照規(guī)章嚴格處罰。

4)嚴格執(zhí)行運行計劃

現(xiàn)場指揮部組織編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試總體計劃和日計劃?？傮w計劃包括測試日期、區(qū)段、用車、內(nèi)容。日計劃包括次日檢測測試、運輸組織、施工計劃。各相關(guān)單位必須全力確保計劃實現(xiàn)。

5)快速搶修設(shè)備故障

各專業(yè)應制定故障搶修預案,規(guī)范啟動運作程序;對搶修隊伍、機具的準備情況進行檢查;接搶修命令后,按照預案快速反應,組織就近的搶修隊伍,確保及時開通線路。搶修工作由設(shè)備保障組牽頭,相應標段的施工隊伍承擔主體責任。

6)堅持現(xiàn)場交班例會

交班會由現(xiàn)場指揮部組織召開,相關(guān)設(shè)計、施工單位,系統(tǒng)集成商、設(shè)備供應商等根據(jù)現(xiàn)場指揮部通知參加。

2 測試項目及測試裝備

2.1 測試項目

參考TB 10761—2013《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》、Q/CR 472—2015《高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)技術(shù)文件,高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試主要測試項目包含軌道幾何狀態(tài)、車輛動力學響應、接觸網(wǎng)以及通信、信號系統(tǒng),具體測試內(nèi)容見表1。

表1 高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試項目和內(nèi)容

2.2 測試裝備

我國目前主要采用高速綜合檢測車對高速鐵路線路進行全面檢測,相關(guān)技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展和完善,已相對成熟,具備高速、高效、高精度等方面優(yōu)勢[10]。高速綜合檢測車以高速動車組為載體,集成了慣性測量、激光測量、非接觸式測量、時空定位同步、計算機仿真、時頻分析、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)、大容量數(shù)據(jù)交換、實時圖像識別和數(shù)據(jù)綜合處理等先進技術(shù),是保障高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)穩(wěn)定、確保運營安全、提高檢測效率的重要技術(shù)裝備,也是高速鐵路最具代表性的高新技術(shù)裝備之一。

為了滿足檢測系統(tǒng)安裝和運用需要,在高速動車組技術(shù)平臺基礎(chǔ)上,采用了全新的總體布局,增加檢測功能和生活需求,改變了車內(nèi)、車下、車頂?shù)牟贾眉芭渲?提供適應檢測系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求的結(jié)構(gòu)、供電接口,設(shè)置大容量輔助供電、檢測系統(tǒng)供電。

高速綜合檢測車主要包括軌道、輪軌力、車輛動態(tài)響應、接觸網(wǎng)、通信和信號等專業(yè)檢測系統(tǒng)。

1)軌道檢測系統(tǒng)

軌道檢測系統(tǒng)主要檢測項目包括軌距、軌距變化率,曲率、曲率變化率,軌道平順度,三角坑,車體垂向、橫向加速度等。

2)輪軌力檢測系統(tǒng)

輪軌力檢測系統(tǒng)通過連續(xù)測量測力輪對實現(xiàn)輪軌間相互作用的垂向力和橫向力的高速實時測量。同時,實時計算列車運行安全性指標,如脫軌系數(shù)、輪重減載率和輪軸橫向力等。

3)車輛動力學響應檢測系統(tǒng)

車輛動力學響應檢測系統(tǒng)主要包括振動加速度傳感器、測力輪對、數(shù)據(jù)采集等設(shè)備,通過輪軌作用力與車體、構(gòu)架、軸箱等的加速度來綜合判定線路質(zhì)量狀態(tài)及車輛運行狀況。與軌道檢測系統(tǒng)相結(jié)合可以全面分析線路質(zhì)量,有利于綜合評定線路質(zhì)量、找出軌道病害,更科學、經(jīng)濟地指導線路養(yǎng)護維修。

4)接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)主要檢測項目包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、接觸線相互位置(線岔位置、錨段關(guān)節(jié)、定位器坡度)、接觸線磨耗,弓網(wǎng)接觸力、硬點(垂向加速度)、沖擊(縱向加速度)、離線火花、接觸線動態(tài)高度,網(wǎng)側(cè)電流、網(wǎng)側(cè)電壓、自動過分相功能檢測,支柱定位和環(huán)境溫度等。

5)通信檢測系統(tǒng)

通信檢測系統(tǒng)主要的測試項目包括GSM-R場強覆蓋測試、GSM-R網(wǎng)絡服務質(zhì)量測試、數(shù)據(jù)網(wǎng)測試等,并具備數(shù)據(jù)分析、智能優(yōu)化以及信息輸出等功能。

6)信號檢測系統(tǒng)

信號檢測系統(tǒng)采用先進的數(shù)字信號處理技術(shù)、GPS定位技術(shù),主要進行軌旁信號設(shè)備狀態(tài)測試(主要包括應答器、軌道電路和補償電容)、列控系統(tǒng)功能測試(主要包括CTCS-3級列控系統(tǒng)、CTCS-3級后備列控系統(tǒng))、聯(lián)鎖接口功能測試(主要包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與地面列控中心、調(diào)度集中系統(tǒng)車站分機、無線閉塞中心的接口)、CTC接口功能測試(主要包括CTC與CBI、TCC、RBC、TSRS之間的接口),且系統(tǒng)具備實時數(shù)據(jù)處理、綜合智能分析等功能[11-12]。

3 測試流程及方法

3.1 總體流程設(shè)計

高速鐵路主要系統(tǒng)的驗收測試是聯(lián)調(diào)聯(lián)試的基礎(chǔ),各個系統(tǒng)的驗收測試都是以從檢驗被測系統(tǒng)的基本功能著手,逐漸擴展到檢驗系統(tǒng)的主要功能,進而驗證系統(tǒng)全部設(shè)計功能的順序開展。新建高速鐵路開通運營前,為檢驗是否達到預期的設(shè)計目的,各鐵路系統(tǒng)技術(shù)及其裝備必須進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運行試驗。高速鐵路開通前的驗收流程如圖2所示。

圖2 高速鐵路開通前驗收流程

從總體流程上來說,熱滑試驗前正線無列車運行,試驗組織難度較低,試驗風險相對較小;熱滑試驗后,聯(lián)調(diào)聯(lián)試的組織流程、安全風險大大增加,因此可以將整個測試流程分為靜態(tài)測試、動態(tài)測試2個試驗階段。高速鐵路總體測試流程如圖3所示。

圖3 高速鐵路總體測試流程

靜態(tài)測試(單系統(tǒng)測試和系統(tǒng)間接口測試)是驗證單系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)及系統(tǒng)間接口是否滿足設(shè)計和施工要求的測試、調(diào)試。

動態(tài)測試是通過各項測試工作,檢驗各主要系統(tǒng)間的接口關(guān)系是否正確,運作是否協(xié)調(diào),以及能力是否滿足各種可能出現(xiàn)的設(shè)計預定情況和運營要求,并從整體上檢驗高速鐵路系統(tǒng)運作的可用性、穩(wěn)定性和安全性。

3.2 具體測試流程與方法

為了實現(xiàn)高速鐵路整體系統(tǒng)功能和性能的驗證,聯(lián)調(diào)聯(lián)試在進行具體流程設(shè)計時必須把握高速鐵路基本功能、主要功能和設(shè)計功能的發(fā)展脈絡,合理設(shè)置測試項目、安排測試流程。高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試具體流程設(shè)計見圖4。

圖4 聯(lián)調(diào)聯(lián)試具體流程

1)逐級提速測試

在聯(lián)調(diào)聯(lián)試初期階段,開展逐級提速測試,旨在驗證整個系統(tǒng)的基本功能,重點檢驗軌道、供電、車輛的性能狀態(tài)。

測試方法主要采用專業(yè)測試儀器設(shè)備完成指標檢驗和性能評價。在逐級提速測試的設(shè)計過程中,聯(lián)調(diào)聯(lián)試分包商主要參照各單系統(tǒng)試驗情況確定測試項目和評價標準。聯(lián)調(diào)聯(lián)試初期一般只采用單列或重聯(lián)動車組上線配合測試工作。在逐級提速測試過程中,系統(tǒng)分包商負責操作各相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備,并在測試完成后對發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)缺陷進行整改,以達到優(yōu)化接口性能、提高接口匹配程度的目的。

逐級提速測試項目主要包括限界檢查試驗、熱滑試驗、綜合接地測試、軌道幾何狀態(tài)測試、動力學性能測試、受電弓和接觸網(wǎng)受流性能測試。

2)運營場景類測試

在聯(lián)調(diào)聯(lián)試中期階段,進行運營場景類測試,主要運營場景分為信號場景、車站場景和區(qū)間場景三大類,重點檢驗信號、通信以及旅客服務系統(tǒng)的性能狀態(tài)。

測試方法不需要采用專業(yè)測試儀器,其重點工作是對測試場景進一步完善,利用有限的場景對全線主要場所的主要系統(tǒng)功能進行檢驗和驗證。運營場景的設(shè)計須考慮高速鐵路在正常、非正常以及緊急情況下的行車組織需求。

3)運行參數(shù)類測試

運營場景類測試完成后,高速鐵路主要系統(tǒng)的功能基本穩(wěn)定,各主要系統(tǒng)功能接口已完成匹配。聯(lián)調(diào)聯(lián)試進入運行參數(shù)類測試階段,其主要目的是驗證高速鐵路整體系統(tǒng)是否能滿足設(shè)計運力的需求。設(shè)計運力的滿足與最大供電能力、信號系統(tǒng)允許的最小追蹤間隔等因素有關(guān)。

①運行圖參數(shù)測試:列車運行圖參數(shù)測試可以驗證各系統(tǒng)在正常和極限條件下的運行適應性,為列車運行圖的編制及調(diào)整提供相關(guān)依據(jù)。

②故障模擬:通過典型故障場景演練,檢驗各系統(tǒng)在各種設(shè)備故障條件下運輸組織的適應性,驗證運營人員遇降級工況時的快速響應和處理能力。

③應急救援演練:通過模擬典型的應急救援場景,檢驗各系統(tǒng)在突發(fā)情況下運輸組織的適應性,驗證運營人員在嚴重事件情況下的應急處置能力。

④按圖行車:按圖行車可以檢驗高速鐵路系統(tǒng)在模擬運營條件下的穩(wěn)定性,讓運營人員充分參與實際操作,掌握相應規(guī)章制度和工作流程,從而確保高速鐵路工程完全滿足正常運營需求。

運行參數(shù)類測試方法主要采用多組列車按照預先計劃交路運行進行檢驗。在設(shè)計運行參數(shù)類測試時,聯(lián)調(diào)聯(lián)試分包商主要根據(jù)編制的列車運行圖和行車組織情況確定測試項目和評價標準。在運行參數(shù)類測試之前,主要的系統(tǒng)問題已經(jīng)整改完成。因此在這個階段,運營商主要承擔配合工作,與測試單位一起編制運行交路、組織行車,并根據(jù)測試結(jié)果編制試運行和正式運行階段的車底運用計劃和運行交路圖。

高速鐵路整體系統(tǒng)通過逐步實現(xiàn)基本功能、主要功能和設(shè)計能力來實現(xiàn)接口匹配、功能磨合和運力滿足,并最終達到設(shè)計要求。因此聯(lián)調(diào)聯(lián)試也通過逐級提速測試、運營場景類測試和運行參數(shù)類測試,循序漸進完成對高速鐵路整體系統(tǒng)性能的評價工作。與此同時,在聯(lián)調(diào)聯(lián)試的不同測試工作中,通過總承包商、系統(tǒng)分包商和運營商的協(xié)同配合,共同實現(xiàn)高速鐵路系統(tǒng)從設(shè)計建設(shè)階段到運營維護階段的過渡。

4 結(jié)論

通過對高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的組織模式、工作機制、測試項目、測試裝備、測試流程和方法等方面進行詳細分析和研究,總結(jié)歸納出一套適用于我國高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的總體方案見圖5。

圖5 總體方案圖

1)組織機構(gòu)的建立和管理:為了保證聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場工作的順利推進,提出了建立由業(yè)主、總承包商、聯(lián)調(diào)聯(lián)試分包商、各系統(tǒng)分包商、運營商等相關(guān)單位組成的聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場管理機構(gòu),明確各方職責,并進行統(tǒng)一指揮、分級管理,協(xié)調(diào)各相關(guān)單位之間的關(guān)系。

2)工作機制的完善:為了避免結(jié)合部問題,需要從行車管理、制度建設(shè)、工作流程、運行計劃、故障整治和會議制度等方面進一步完善相應的工作機制,以確保聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作能夠按時保質(zhì)完成。

3)全面測試覆蓋:考慮到測試項目涵蓋多個專業(yè),強調(diào)嚴格按照高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試相關(guān)規(guī)范,對軌道、電力、通信、信號等系統(tǒng)測試項目應盡可能全面地進行測試,做到應測盡測。

4)采用高速綜合檢測列車:提出使用技術(shù)成熟的高速綜合檢測列車進行測試,根據(jù)聯(lián)調(diào)聯(lián)試任務需要可以加裝相應的檢測設(shè)備,以提高檢測效率。

5)合理制定測試流程和方法:根據(jù)高速鐵路基本功能、主要功能和設(shè)計功能,合理制定測試流程和方法,以確保測試的全面性和準確性。

總之,高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是一項復雜的系統(tǒng)工程,需要各方單位密切合作,建立科學的組織機構(gòu)和工作機制,嚴格測試項目,選用適當?shù)臏y試裝備,以及制定合理的測試流程和方法,才能確保聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作的順利完成,從而為高速鐵路的安全運營提供有力保障。