辛钟江 南昌铁路局总工程师室

赣龙线线间距提速试验安全风险与应对措施

辛钟江 南昌铁路局总工程师室

阐述了赣龙线线间距提速试验背景，分析了试验存在的安全风险点，提出了“提速安全控制关键技术参数”、“行车设备整治”、“新一代LKJ装置应用”、“全过程动态实时监测”、“应急抢修预案制定”等应对措施，总结了试验的意义。

赣龙线；线间距提速试验；安全风险；应对措施

1 试验背景

我国现有高速铁路的线路等级分为200 km/h、250 km/h、300 km/h、350 km/h等，不同速度等级线路的线间距和隧道净空面积有不同的设计标准（见表1），但都预留有一定的提速空间和发展余量。印尼雅万高铁设计标准速度目标值300 km/h（最高速度350 km/h）、线间距4.6 m、双线隧道净空面积81.37 m2、轨道型式为无砟轨道，但目前我国没有相应的测试数据和相关的理论研究来支撑。

中国铁路总公司经过对同期正在联调联试或刚开通运营线路进行综合比选，确定在赣龙线赣县至会昌北快速场区段进行200 km/h等级的提速试验，探索该等级铁路线间距和隧道净空面积下的列车最高运行速度。为相关“中国铁路走出去”项目顺利推进提供技术支撑。

表1 各速度等级高速铁路线间距及隧道净空面积

2 试验概述

2.1 试验区段技术标准情况

赣龙铁路正线长度约为249.58 km，主要技术标准为：I级国铁、双线，设计速度200 km/h。正线线间距4.4 m，最大限制坡度赣州至瑞金段为6‰、瑞金至龙岩段为双机13‰，最小曲线半径一般为3 500 m、困难地段2 800 m，到发线有效长度为850 m。双线隧道在线间距为4.4 m时轨面以上净空面积为81.37 m2。通信系统采用GSM-R系统，行车指挥方式为调度集中系统（CTC），信号系统采用CTCS-2级列控系统，接触网采用全补偿简单链形悬挂的直接供电方式。

2.2 试验主要内容

试验主要测试提速后的列车空气动力学和隧道空气动力学效应，根据列车通过隧道和在明线区段、龙华山隧道、新枫树排隧道及梓山隧道交会时测试列车空气动力学、隧道气动效应、轨道状态、动车组动力学响应、轨道结构、道岔动力性能、桥梁动力性能、弓网受流性能等。第一阶段为单列动车组逐级提速，速度从200 km/h逐级提速到310 km/h。第二阶段为交会试验，交会试验速度级分别为220 km/h至310 km/h。

3 试验存在的安全风险点分析

赣龙线线间距提速试验是中国铁路首次在4.4 m线间距、81.37 m2隧道断面、允许速度200 km/h线路上，不改变超高设置的前提下进行的，试验提速至310 km/h。整个试验过程中将伴随着较大的欠超高情况，最大欠超高达到140.6mm。是首次突破《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》（以下简称《技规》）对线路速度等级规定的超速高速列车隧道气动效应试验 ，主要安全风险点如下：

（1）工务线桥隧方面

试验区段线桥隧按200 km/h线路标准设计，试验过程中最高速度将达到310 km/h，将产生如下风险，一是综合检测车高速通过曲线时欠超高过大引起的安全风险；二是线路道岔轨道几何状态不良引起的安全风险；三是综合检测车高速通过时细小道砟击打动车组的安全风险；四是综合检测车高速通过时线路上遗留的路材路料、垃圾等击打动车组的安全风险。

（2）牵引供电方面

本次试验最高时速达310 km/h，试验过程中的弓网之间平均接触力、硬点、动态抬升量等均远大于200 km/h的运行工况。如：接触网导线张力不满足《技规》要求。一是本线导线组合为JTMH120+CTS120，张力组合15 kN+20 kN，接触网悬挂方式为简单链形悬挂。满足《技规》的情况下开行300 km/h的动车组，导线张力应不小于25 kN。二是本线导线高度采用的隧道外为6 000 mm，隧道内为5 750 mm，导线坡度按不大于2‰设计。不满足《高速铁路设计规范》（以下简称《设计规范》）中“设计速度大于250 km/h时坡度应为0”的要求。三是本线接触网悬挂系统是按时速200km进行设计的，其抬升量160 mm、晃动量300 mm，而《设计规范》中所规定的高速铁路接触网悬挂系统抬升量为150 mm、晃动量为350 mm。故综合检测车高速运行时其受电弓动态抬升量和晃动量存在安全风险。

（3）行车组织方面

行车组织需突破赣龙线既有技术规章体系。比如：综合检测车运行过程中若采用ATP控车，则需修改试验区段地面无源应答器数据和列控中心软件来适应310 km/h运行需求。由于修改工作量大，而且修改后需要对列控C2系统进行验证，时间上不允许。另外，综合检测车既有LKJ2000装置最高控车速度为165 km/h，也满足不了310 km/h运行试验要求。因此，试验过程需采取人工控速方式，由此带来行车安全风险大，试验效率低，精确交会试验难度高。特别是试验区段里程只有54 km，上行线K29+542、K52+927和下行线K30+272、K52+927处各有两处分相，人工控速方式无法以规定速度通过检测点。试验区段于都快速场Ⅰ、Ⅱ道接触网有10组交叉线岔，不满足高速综合检测车运行要求，一旦综合检测车高速通过该地点可能会引发行车安全事故。

（4）综合检测车方面

一是在有砟轨道，设计时速200 km/h试验段高速运行时，综合检测车被异物击打可能性大大增加，走行部（含轮毂轮辋）、受电弓等部件易受损；二是赣龙线隧道多，隧道内施工剩余的灰尘较多，电气绝缘性能下降，容易引起接触网和综合检测车绝缘子短路，导致接触网跳闸、设备烧损等故障。

4 试验风险应对措施

4.1 确定提速安全控制关键技术参数

表2 赣龙线高速铁路线间距等速度试验安全提速关键技术参数

本次试验没有可以借鉴的提速试验列车运行安全控制标准，只能借鉴多年来我国高速铁路联调联试和科研试验所取得的经验，参考接触网和各半径曲线的速度仿真计算结果，结合赣龙线试验段工程特点，研究制定一整套提速安全控制技术措施，包括提速安全控制关键技术参数等（见表2）。

表2中“降至安全速度级”：指后续试验局部限速至安全速度级，试验后立即安排线路施工整修。“停止提速”意思是：后续试验不超过当前速度级。

4.2 整治行车设备

试验前根据赣龙线设计特点及试验要求，组织相关单位根据沪宁高铁运行试验的经验开展了试验安全风险研判工作，对试验区段的曲线超高设置和接触网动态监测数据及接触网设计、施工现状进行分析，对试验可能存在的安全风险进行全面梳理，采取了一系列专门措施，如：

（1）对试验区段相关曲线技术资料逐条进行核实、检算，确定了每条曲线的最高试验速度，特别是确定了290 km/h为K30+287～K31+601、K51+521～K52+558两条半径为4 500 m曲线最高允许速度，比既定限速280 km/h目标值提高10 km/h。

其一针对综合检测车高速通过曲线时因欠超高过大、轨道几何状态可能不良以及细小道砟、遗留的路材路料和垃圾等可能击打检测车和检测设备的风险，对有关线路按时速300 km/h有砟道床标准进行了整理，对路基地段砟肩堆高进行降低调整，将桥隧地段道床面调整至平轨枕面。其二，对轨道结构进行了强化整治。如：精测线路128 km、大机捣固精调128 km、轨检小车复核回检处理超限122处、线路钢轨预打磨128.63 km，道岔钢轨预打磨13组等。

（2）组织有关设计院针对接触网张力问题进行评估。经检算本线接触网现有张力情况下波动传播速度可以满足运行310 km/h要求。为确保试验安全，还进行以下补救措施：一是拆除了于都快速场线岔侧线线索，对10组接触网线岔侧线进行了抬高、封锚，并登记停用于都快速场侧线接触网设备，确保于都快速场Ⅰ、Ⅱ道正线接触网设备满足试验安全要求。二是调整了牵引变电所保护整定值。根据设计单位提出的建议意见，保留过电流保护和高阻接地Ⅰ段保护，取消过电流保护低电压闭锁，并对保护装置及整定值进行了调整。三是对试验区段接触网拉出值、定位器坡度、限位间隙进行全面检查和调整，防止高速试验时，综合检测车受电弓碰撞定位器或定位支座。四是试验区段采取越区供电作业。试验区段内于都变电所、杨屋村分区所越区供电，并向上行线K29+542、K52+927和下行线K30+272、K52+927处电分相中性区远动送电。综合检测车在试验区段运行时对自动过分相装置进行隔离，确保试验列车通过试验区段电分相区时不降速。

（3）对综合检测车部分参数进行调整。一是对新一代LJK列控装置改造后车外速度传感器布线、车体布线进行密封；对连续换气装置进行频率调整，将频率调整为53 Hz、73 Hz、103 Hz，保证综合检测车试验期间车内外气压试验指标符合试验要求；二是将受电弓静态接触压力在允许范围内调整至75 N，270 km/h速度级以上试验时采用受电弓开口工况运行的方案，同时制定了特殊情况下临时调整静态接触压力的备用方案。三是针对赣龙线隧道多，隧道内集尘较多的不利因素，对入库检修动车组的牵引变压器滤网、牵引变流器滤网、裙板滤网、空调装置滤网、新风滤网等进行清洁和更换，避免了灰尘进入，导致电气统短路、发热、烧损等故障的发生，同时对各部风机的集尘进行高压风清洁，防止由于积尘后风机偏载转动导致的异常震动的发生。

4.3 优选列控设备

由于本次试验速度高于线路允许速度，为方便司机把握提、降速时机，对LKJ2000、ATP、新一代LKJ装置（LKJ15）三种车载设备进行优选。由于LKJ2000装置最高控车速度为165 km/h，不能满足试验要求，故以下只对ATP、LKJ15装置控车试验进行比较。

图1 ATP设备显示界面

图2 LKJ15装置显示界面

其一若采用ATP控车，需修改试验区段地面无源应答器和列控中心软件来适应310 km/h运行需求。其二，ATP没有调整速度等级功能，无法满足试验逐级提速控制要求。此外，ATP显示界面中有关线路、列车运行状态等不便于司机按标尺操纵。

若采用LKJ15装置控车，只需修改LKJ车载基础数据中顶棚限速值，即可适应310 km/h试验速度要求。另外，LKJ15装置具备速度等级设定功能，可根据试验要求逐级设定最高顶棚速度。同时，LKJ15装置还能提供详细的线路纵断面、模式限速曲线、公里标、线路曲线等信息，方便司机按试验要求操纵列车。二者显示界面分别如图1、图2所示。由表3可以得出本次试验选用LKJ15装置进行控车。

表3 ATP与LKJ15装置控车方案功能比较

4.4 做好动态实时监测

在综合检测车和试验区段线路上布置了大量的视频监控设备和相应的传感器，包括在综合检测车上实时测量轨道状态、动车组动力学、空气动力学、弓网受流性能、关键部件应力和温度等，在试验段还设置了隧道气动效应、轨道结构、道岔、桥梁等测点，以全过程、全方位地动态实时监测试验过程，一定程度上保障了综合检测车运行安全。

4.5 制定应急抢修预案

一是抽调机务、车辆、工务、电务、供电等专业人员专门成立应急抢修队伍，部署在于都、瑞金，并做好应急演练工作；二是配备了133套隧道内特型定位支座及定位器，和1.8 km接触线、承力索和一个锚段接触网相关配件；三是做好突发事件应急抢修预案，重点是针对提速过程中突发的弓网故障、接触网伤线、断线及塌网等应急处置预案；四是提前预想，组织施工单位做好线索拉弧损伤等导线更换应急储备预案等。

6 结束语

赣龙线线间距提速试验期间累计开行列车130列次，检测里程6 760 km。本次试验之所以圆满成功与选用新一代LKJ装置（LKJ15）作为控车设备分不开。试验证明该装置既可以保障试验列车运行安全，又能提供丰富的界面信息辅助司机操纵，还可以为试验人员提供精确的测速测距和定位数据，方便司机贴线操作，提高了试验效率及列车交会的准确性。本次试验结果为综合评估4.4 m及4.6 m线间距条件下的200 km/h等级高速铁路提速至更高速度的冗余能力提供科学依据，为印尼雅万高铁设计标准的制定及中国标准动车组等新型列车的设计改进提供数据支撑。试验中“提速安全控制关键技术参数”把握及新一代LKJ装置（LKJ15）应用为今后高速铁路综合试验提供了非常有价值的借鉴。

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责任编辑：宋 飞

来稿时间：2016-08-15