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高速鐵路主要新技術簡介.doc

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?高速鐵路主要新技術簡介昆明鐵路局新技術推進辦公室 編二OO九年三月一、高速鐵路系統的集成高速鐵路系統由工務工程、牽引供電、通信信號、動車組、信息系統、運用維修六個子系統構成,各子系統間既自成體系,又相互關聯,對整體性和系統性的要求高。為確保技術體系的完整性和各子系統之間的緊密銜接,我國高速鐵路建設采用系統工程的方式展開。高速鐵路系統構成及相互間接口見圖1、2。圖1 高速鐵路系統構成圖2 電動車組與各子系統主要技術接口二、CRTS II型板式無砟軌道CRTS II型板式無砟軌道是我國引進德國博格板式無砟軌道系統技術,經過消化、吸收、再創新所形成的中國特色的板式軌道。1、軌道板結構形式軌道板分標準板和異型板。標準板長6.45m,寬2.55m,厚0.2m,為預應力砼結構。標準板縱向分20個承軌道臺,承軌臺間設置橫向預裂縫,軌道板橫向設置60根直徑為10mm的預應力筋,縱向通過6根直徑為20mm的精軋螺紋鋼筋連接成整體。標準板示意見圖3。圖3 標準軌道板結構示意圖異型板包括補償板、特殊板、小曲線半徑板以及道岔板,其中補償板、特殊板、小曲線半徑板均在標準板基礎上發展變化而來,分別用于補償調整線路長度、道岔前后過渡、曲線半徑小于1500米地段。道岔板用于單獨設計的道岔區。2、軌道結構橋梁上軌道結構包括:兩布一膜滑動層,底座砼,瀝青水泥砂漿聯結層,軌道板及側向擋塊。曲線超高設置通過底座砼斷面控制,底座砼為鋼筋砼連續板帶結構。結構見圖4、圖5。圖4 橋梁上直線段軌道結構示意圖圖5 橋梁上曲線段軌道結構示意圖路基上軌道結構包括:路基防凍層、支承層砼(無筋)、瀝青水泥砂漿聯結層、軌道板。路基上的曲線超高通過支承層下的防凍層控制。結構見圖6。圖6 路基上軌道結構示意圖3、軌道板的制作軌道板的生產過程包括軌道板預制、軌道板存放和軌道板打磨。軌道板在工廠內成批預制生產,脫模后存放,存放期滿后送上磨床,對軌道板進行測量,根據測量結果進行數控打磨,打磨精度控制在0.1mm以內。待軌道板打磨達到設計精度后,在軌道板上雕刻布板編號,并將相關數據存入生產計劃系統。4、軌道板的鋪設軌道板現場鋪設通過將成品軌道板在軌道砼基床上的精確定位和固定來最終確定鋼軌道的空間幾何形態。;鋪設過程主要由五大工序流程組成,即連續底座板的鋪設(橋梁底座砼/路基支承層砼及側向擋塊施工)→軌道板粗鋪(含現場運輸存放)→軌道板精調→瀝青水泥砂漿灌注→軌道板縱向張拉連接,每道工序里面又包含若干個子工序。5、CRTS II型板式無砟軌道系統技術特點軌道板生產(預制及打磨)、精確測量和瀝青水泥砂漿的攪拌和灌注是Ⅱ型板系統的三大核心技術。系統技術的主要特點為:精度要求高、工序控制嚴格。精度高體現在位置、幾何尺寸、時間、溫度等方面,如現澆梁的頂面平整度控制4m/8mm;底座板高程精度±5mm,軌道板粗定位≤10mm,軌道板精確定位控制在≤0.2mm。大量使用非標設備及工裝,對操作要求提高。非標設備包括軌道板生產中的模板、布料系統、磨床;現場鋪設所需的瀝青水泥砂漿攪拌設備、軌道板精調系統;大量使用專用工具。廣泛使用新材料。如用于軌道板生產的高標號早強水泥、預應力鋼筋,用于現場鋪設的硬泡沫板、兩布一膜、瀝青水泥砂漿中的干粉材料和乳化瀝青等。6、無砟軌道的維護高速鐵路采用綜合維修,使用綜合檢測列車、鋼軌探傷車和軌道狀態確認車,實現對軌道幾何狀態、接觸網及受流狀態、通信信號設備工況、鋼軌表面及內部損傷、軌道部件狀態、線路限界侵入等的定期檢測和臨時檢測,向調度指揮中心(綜合維修系統)、地面維修部門發送信息,并作為制訂維修計劃和安排綜合維修天窗的主要依據。目前我國已在北京、上海、武漢、廣州建立綜合維修中心,配備高速綜合檢測列車、大型機械養路設備,對高速鐵路固定設備實行集中檢測和大修。三、鐵路精密工程測量網為在高速行駛的條件下,實現旅客列車的安全性和舒適性,線路的高平順性要求時速大于200公里鐵路的幾何線性參數精度必須達到毫米級。為滿足這一要求,同時為高速鐵路建成后的線路維護提供高精度基準,建立了鐵路精密工程測量網。1、“三網合一”的測量體系我國對無砟軌道鐵路工程控制測量采用“三網合一”的測量體系?!叭W”:無砟軌道鐵路工程測量的平面和高程控制網,按施測階段、施測目的和功能的不同,分為勘測控制網、施工控制網和運營維護控制網,簡稱“三網”?!叭W合一”:三個階段的平面、高程控制測量必須采用統一的基準,簡稱為“三網合一”。其內容和要求:一是“三網”坐標高程系統的統一,二是“三網”起算基準的統一;三是線下工程施工網與軌道控制施工網、運營維護控制網的坐標高程系統和起算基準的統一;四是“三網”測量精度的協調統一。2、絕對定位與相對定位相結合的鋪軌測量定位模式時速大于200公里的鐵路軌道采用絕對定位與相對定位測量相結合的鋪軌測量定位模式。軌道的外部幾何尺寸測量為絕對定位,通過各級平面高程控制網組成的測量系統來實現,從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺的空間位置坐標和高程相匹配協調。3、小投影變形的鐵路工程測量平面坐標系統無砟軌道鐵路工程測量平面坐標系統采用邊長投影變形值≤10mm/km的工程獨立坐標系。4、三級布網的布設原則無砟軌道鐵路工程測量平面控制網分為三級,分別是:CP I:第一級為基礎平面控制網,主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準,采用GPS B級網精度要求施測。CP II:第二級為線路控制網,主要為勘測和施工提供控制基準,采用GPS C級網精度要求施測或采用四等導線精度要求施測。CP III:第三級為基樁控制網,主要為鋪設無砟軌道和運營維護提供控制基準,采用五等導線精度要求施測或后方交會網的方法施測。無砟軌道鐵路首級高程控制網按二等水準測量精度要求施測,鋪軌高程控制測量按精密水準測量(每公里高差測量中誤差2mm)要求施測。 四、中國列車運行控制系統(CTCS)CTCS是英文China Train Control System的縮寫,意為中國列車運行控制系統,簡稱列控系統。CTCS是為了保證列車安全運行,并以分級形式滿足不同線路運輸需求的列車運行控制系統。我國CTCS技術規范參照歐洲列車運行控制系統(簡稱ETCS)編制。1、列控系統的功能列控系統是由地面設備和車載設備構成,用于實現列車間隔控制和速度控制的、保證行車安全和提高運輸能力的安全控制系統。它具有線路空閑檢測、危及行車安全因素的檢測和間隔控制和速度控制功能。2、列控系統的分級根據系統配置,CTCS按功能分為0~4五個級別。CTCS-0級為既有線的現狀,由通用機車信號和運行監控記錄裝置構成。CTCS-1級由主體機車信號+安全型監控記錄裝置組成,用于時速160公里以下區段,在既有設備基礎上強化改造,達到機車主體信號化要求,增加點式設備,點式信息作為連續信息的補充,可實現點連式超速防護功能。CTCS-2級是基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統,面向提速干線與高速新線,主要用于時速200-2。省略部分。級:10-3≤PFD ≤10-2SIL1級:10-2≤PFD ≤10-1高需求操作模式時,按每小時發生的危險失效概率(Probability of dangerous failure per hour ,縮寫為PFH)來劃分等級:SIL4級:10-9≤PFH ≤10-8SIL3級:10-8≤PFH ≤10-7SIL2級:10-7≤PFH ≤10-6SIL1級:10-6≤PFH ≤10-5八、縮寫詞表序縮寫詞英文全稱中文名稱1AFCAutomatic Fare Collection自動售檢票系統2ATPAutomatic Train Protection列車超速防護3ATISAutomatic Train Identification System車號自動識別系統4BASBuilding Automation System機電設備監控系統5BTMBalise transmission Module應答器信息接收單元6CRHChina Railways High-speed中國高速鐵路7CSCab Signal列控車載設備控制模式-機車信號模式8CTCCentralized Traffic Control分散自律調度集中系統9CTCSChinese Train Control System中國列車運行控制系統10CSMCeiling Speed Monitoring Section常數速度監視區11DMISDispatch Management Information System列車運行調度管理信息系統12DRUData Recorder Unit數據記錄單元13DMIDriver Machine Interface人機界面14EMCElectroMagnetic Compatibility電磁兼容性15EBIThe Emergency Brake Intervention limit緊急制動介入限制16ETCSEuropean Train Control System歐洲列車運行控制系統17ETMLEuropean Traffic Management Layer歐洲鐵路運輸管理層18ERTMSEuropean Railway Traffic Management System歐洲鐵路運輸管理系統19FASFire Alarm System火災自動報警系統20FRSFunctional Requirements Specifications功能需求規范21FTMSFreight Transport Management System貨物運輸管理系統22FSFull Supervision列控車載設備控制模式-完全監控模式23GSM-RGlobal System Mobile for Railway鐵路移動通信系統標準24ISIsolation Supervision列控車載設備控制模式-隔離模式25LBSLocomotive Based Signaling主體化機車信號機系統26LEULandside Electronic Unit地面電子單元27LKJ列車運行監控記錄裝置28LMALimit of Movement Authority列車停車界限29MAMovement Authority移動授權,即運行許可30MASMoving Automatic—block System移動自動閉塞31MRSPMost Restrictive Speed Profile最低限速32PSPartial Supervision列控車載設備控制模式-部分監控模式33PSMISPublic Security Management Information System公安管理信息系統34PTMSPassenger Transport Management System旅客運輸管理系統35PTSSPassenger Transport Service System客運服務系統36OMISOffice Management Information System辦公信息系統37OSOn Sight mode列控車載設備控制模式-目視行車模式38RAMSReliability, Availability, Maintainability, and Safety可靠性、可用性、可維護性和安全性39RELRelease Speed緩解制動速度40RBCRadio Block Center無線閉塞中心41RMPRevised Mileage for positional recognition校正累計計數距離42SRSSystem Requirements Specifications系統需求規范43SBIService Brake Intervention limit常用制動介入限制44SSPStatic Speed Profile靜態速度制限45SHShunting mode列控車載設備控制模式-調車模式46SBStandby mode列控車載設備控制模式-待機模式47STMSpecific Transmission Module軌道電路信息接收單元48SILSafety Integrity Level安全完整性等級49TCCTrain Control Center列控中心50TMISTransportation Management Information System鐵路運輸管理信息系統51TIUTrain Interface Unit列車接口單元52TRSTicketing & Reservation System客票發售與預定系統53TSMTarget Speed Monitoring Section目標速度監視區54TDCSTrain operation Dispatching Command System列車調度指揮系統55TSRTemporary Speed Restriction臨時限速56VCVital Computer車載安全計算機57ZPW自動閉塞移頻無絕緣軌道電路
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