高速鐵路臨時(shí)開通方案探討

彭顯辰

【摘要】 高速鐵路以運(yùn)行速度快、運(yùn)輸能力大、正點(diǎn)率高等諸多優(yōu)勢(shì)，成為交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)高速鐵路以穩(wěn)健的步伐繼續(xù)前進(jìn)。在實(shí)際運(yùn)輸生產(chǎn)過程中事故、自然災(zāi)害、設(shè)備故障等各種不確定因素的存在，使得運(yùn)輸安全成為高速鐵路運(yùn)營(yíng)工作的重點(diǎn)。本文以蘭新客專張家莊隧道搶修工程作為實(shí)例分析，對(duì)高速鐵路臨時(shí)開通限速方案、動(dòng)態(tài)調(diào)試，以及科研監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了探討，對(duì)類似高速鐵路搶險(xiǎn)工程的開通運(yùn)營(yíng)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】 高速鐵路 臨時(shí)限速 運(yùn)營(yíng)方案 動(dòng)態(tài)調(diào)試

一、工程概況

2016年1月18日，青藏鐵路公司在對(duì)蘭新客專線路巡檢中發(fā)現(xiàn)，青海民和至樂都區(qū)間張家莊隧道發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。為確保客車安全，鐵路部門啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行緊急搶修，并對(duì)途經(jīng)該段的旅客列車采取迂回運(yùn)輸。經(jīng)過無渣軌道道床板恢復(fù)、仰拱加固、長(zhǎng)軌鋪設(shè)、四電恢復(fù)、電纜重新敷設(shè)等一系列搶險(xiǎn)施工后，張家莊、大陽(yáng)山隧道整治段隧道結(jié)構(gòu)、無砟軌道結(jié)構(gòu)均穩(wěn)定，該工程進(jìn)入靜態(tài)驗(yàn)收階段。

常規(guī)高速鐵路項(xiàng)目在滿足靜態(tài)驗(yàn)收、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、初步驗(yàn)收等相關(guān)要求后，可按照設(shè)計(jì)速度開通運(yùn)營(yíng)。但張家莊、大陽(yáng)山隧道災(zāi)害機(jī)理復(fù)雜、成因尚不完全明確、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚未取得大量數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)報(bào)警（預(yù)警）系統(tǒng)尚未啟用，從運(yùn)營(yíng)安全的角度考慮，本段按臨時(shí)限速開通運(yùn)營(yíng)。

二、臨時(shí)開通運(yùn)營(yíng)方案

該區(qū)段臨時(shí)限速的設(shè)置原則及技術(shù)要求按照鐵運(yùn)【2012】213號(hào)文的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，近期按限速60km/h開通運(yùn)營(yíng)，待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集大量數(shù)據(jù)并經(jīng)分析穩(wěn)定后，擇機(jī)按線路允許速度210km/h恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。動(dòng)車組控車模式為車載ATP，普速旅客列車為L(zhǎng)KJ模式。經(jīng)分析，提出如下兩種臨時(shí)限速開通方案。

2.1整體限速

限速區(qū)段應(yīng)以閉塞分區(qū)為單元進(jìn)行設(shè)置，限速范圍為張家莊隧道、大陽(yáng)山隧道、東炮溝大橋，限速段落起止里程為對(duì)應(yīng)閉塞分區(qū)的區(qū)間通過信號(hào)機(jī)。

按運(yùn)營(yíng)里程表示，東炮溝大橋?yàn)镵1742+600～K1742+821（橋長(zhǎng)221m），大陽(yáng)山隧道為K1742+844～K1752+249（隧道長(zhǎng)度9.41km）；張家莊隧道為K1757+341～K1761+110（隧道長(zhǎng)度3.77km）。東炮溝大橋和大陽(yáng)山隧道間距僅23m，限速區(qū)段考慮為一段。大陽(yáng)山隧道限速區(qū)段與張家莊隧道限速區(qū)段間隔上行線2960m、下行線4185m，兩個(gè)限速區(qū)段間距較短，限速對(duì)行車時(shí)分的影響較小，亦可將兩個(gè)限速區(qū)段合并為一段。即上行K1762+173～K1741+453（長(zhǎng)度20.720km），下行K1742+012～ K1762+862（長(zhǎng)度20.850km），臨時(shí)限速速度目標(biāo)值為60km/h。

2.2分段限速

分段限速范圍為張家莊隧道及大陽(yáng)山隧道，限速區(qū)段不以閉塞分區(qū)為單元，僅對(duì)地質(zhì)災(zāi)害具體區(qū)段進(jìn)行限速。上、下行限速范圍統(tǒng)一里程，大陽(yáng)山隧道為K1742+500～K1743+500（長(zhǎng)度1000m），張家莊隧道為K1757+270～K1761+370（長(zhǎng)度4100m），兩段限速區(qū)段間隔13.77km。

2.3方案比選

蘭新客專設(shè)計(jì)的列車追蹤間隔為3min，近期按5min追蹤間隔行車。從行車角度分析，限速將影響區(qū)間通過能力，限速后列車速度降低，需按四顯示自動(dòng)閉塞計(jì)算通過能力，列車運(yùn)行速度按60km/h計(jì)算的追蹤間隔為7min。兩種臨時(shí)限速方案均可滿足動(dòng)車組以設(shè)計(jì)速度運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性要求。通過行車檢算可得，分段限速與整體限速相比，可以節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間25mins。因此，對(duì)該區(qū)段采用分段限速的方案。

三、檢測(cè)報(bào)警（預(yù)警）系統(tǒng)

為保證蘭新客專能夠按照線路允許速度210km/h恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)，需要在該區(qū)段安裝科研監(jiān)測(cè)設(shè)備，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)采集大量數(shù)據(jù)并經(jīng)分析穩(wěn)定后，擇機(jī)提高線路允許速度組織運(yùn)營(yíng)。各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿足長(zhǎng)期、穩(wěn)定、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的要求。

3.1隧道襯砌、軌道位移監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)

隧道口基站負(fù)責(zé)將采集到的原始數(shù)據(jù)通過鐵路內(nèi)網(wǎng)傳輸給防災(zāi)中心，防災(zāi)中心設(shè)置中心服務(wù)器，用于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析并將結(jié)果及時(shí)向上位機(jī)發(fā)送，設(shè)置工控機(jī)一臺(tái)用于傳感器參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，通訊協(xié)議采用Modbus-TCP＼IP協(xié)議。選取張家莊隧道二襯結(jié)構(gòu)以及無砟軌道板作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，分別監(jiān)測(cè)二襯結(jié)構(gòu)的橫向位移以及無砟軌道板的橫向、豎向位移。數(shù)據(jù)24小時(shí)不間斷采集、記錄，實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)報(bào)警；數(shù)據(jù)在閾值內(nèi)，每隔2.5min向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)終端發(fā)送一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)超過閾值，實(shí)時(shí)向終端發(fā)送。

3.2深層位移監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)

通過讀取監(jiān)測(cè)孔每個(gè)傳感器測(cè)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)量，計(jì)算測(cè)點(diǎn)區(qū)段位移量，繼而可累加計(jì)算指定位置相對(duì)位移值?？捎杀O(jiān)測(cè)曲線圖形分析出變形位置（埋深），并可計(jì)算出變形位移矢量方向。主要監(jiān)測(cè)參數(shù)有：位移量值、位移速率值、位移加速度值等。

鑒于巖土工程復(fù)雜性、多樣性，根據(jù)本項(xiàng)目初期監(jiān)測(cè)曲線特點(diǎn)，并結(jié)合隧道宏觀變形情況，擬定監(jiān)測(cè)預(yù)警值。當(dāng)監(jiān)測(cè)過程中，任意一個(gè)傳感器讀數(shù)>1.5倍精度值，或傳感器加速度值a連續(xù)1小時(shí)大于0，即表示所測(cè)段發(fā)生了變形，發(fā)出初步預(yù)警。實(shí)測(cè)最大值或回歸預(yù)測(cè)最大值應(yīng)不大于允許值或設(shè)計(jì)最大值。根據(jù)工程實(shí)際情況，參考相關(guān)規(guī)范，確定管理位移最大允許值Un（Uo為實(shí)測(cè)值）。

四、 動(dòng)態(tài)調(diào)試結(jié)果

根據(jù)蘭新客專蘭州西高速場(chǎng)至西寧高速場(chǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)試運(yùn)輸組織方案，科研單位采用CRH2C-2061綜合檢測(cè)列車在蘭州西～西寧區(qū)間上、下行正線開展單列動(dòng)車組逐級(jí)提速試驗(yàn)，檢測(cè)里程約2590公里。主要進(jìn)行軌道幾何狀態(tài)、車輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、列車空氣動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、接觸網(wǎng)、通信系統(tǒng)、軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)測(cè)試，同時(shí)地面搭載開展軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能、路基及過渡段動(dòng)力性能、隧道內(nèi)氣動(dòng)效應(yīng)等測(cè)試。

1列車動(dòng)力學(xué)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果，該區(qū)段輪軸橫向力、脫軌系數(shù)、輪重減載率和橫向穩(wěn)定性均符合要求；車體橫向平穩(wěn)性等級(jí)均為優(yōu)。

2接觸網(wǎng)測(cè)試結(jié)果，該區(qū)段寧弓網(wǎng)受流性能正常，弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸力測(cè)試結(jié)果正常，標(biāo)準(zhǔn)偏差分布正常，符合標(biāo)準(zhǔn)；接觸網(wǎng)狀態(tài)沒有影響安全行車的接觸線高度、拉出值、硬點(diǎn)和一跨內(nèi)動(dòng)態(tài)高差超限。

3通信信號(hào)測(cè)試結(jié)果，軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)正常，無軌道電路及應(yīng)答器問題；GSM-R 場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、切換中斷時(shí)間和切換成功率、MS-FT呼叫建立時(shí)間和呼叫建立失敗概率、列車無線車次號(hào)校核信息發(fā)送成功率、調(diào)度命令信息發(fā)送成功率等均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果，動(dòng)車組通過正線隧道時(shí)，車內(nèi)壓力變化3s最大值為515Pa，小于1250Pa，滿足動(dòng)車組乘客乘坐舒適度要求；車內(nèi)外壓差最大747Pa，小于4000Pa，滿足動(dòng)車組安全運(yùn)行的氣密強(qiáng)度要求。

五、總結(jié)

在各方的通力配合下，張家莊、大陽(yáng)山隧道搶險(xiǎn)整治工程順利完工，通過了靜態(tài)驗(yàn)收及動(dòng)態(tài)調(diào)試，滿足動(dòng)車組以250km/h及以下速度運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性要求，確保了蘭新客專順利恢復(fù)通車。

參 考 文 獻(xiàn)

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