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武广高速铁路联调联试及综合试验之科技创新

来源: 火车网 时间:2012-11-15 09:16:26 火车票预订

  武广高速铁路采用了大量的新材料、新工艺、新技术、新装备,是一项高标准建设的庞大系统工程。从装备技术水平看,武广高速铁路首次大规模铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道,并采用全补偿弹性链型悬挂接触网和CTCS-3级列控系统;从运行环境看,武广高速铁路沿线各种地质条件更加复杂;从运输需求看,双列重联动车组高速持续运行;从运营要求看,开通即要求具备正式运营条件。同时,为了进一步掌握高速铁路技术、完善我国高速铁路技术体系,武广高速铁路联调联试围绕无砟轨道再创新、CTCS-3级列控系统技术攻关、高速铁路隧道气动效应和高速动车组等高速铁路关键技术,开展了多项科学试验,不仅涵盖了国外高速铁路联调联试的全部内容,而且在广度和深度上均有所突破。

  武广高速铁路联调联试对各系统进行了综合测试,评价了其设计参数和设备性能,并进行精调与优化;验证了各子系统和大系统的功能与性能;重点检验轮轨、弓网、流固间的耦合关系,列车运行控制与高速列车及调度系统的接口关系,高速铁路与环境的友好关系。运行试验测试了运行图参数,针对特定的故障场景和应急救援进行了模拟和演练,验证了行车组织方式,检验了应急处理能力。武广高速铁路综合试验重点对4种型号无砟轨道结构、重联条件下的动车组持续高速运行、隧道效应与隧道内列车空气动力学、弹性链型悬挂方式下的高速双弓受流、持续高速运行条件下列车关键受力件的安全性与可靠性、CTCS-3级列控系统等进行了测试与验证。

  武广高速铁路联调联试及综合试验结果表明:武广高速铁路技术先进、安全可靠、节能环保,具备本线动车组时速350公里、最小追踪间隔3分钟、跨线动车组时速250公里的运行条件。

  武广高速铁路联调联试及综合试验实现了多项科技创新,主要包括:

  1.首次完成了一次建成长度1000公里以上、动车组重联方式运行、基于GSM-R的CTCS-3级列控系统控车、设计时速350公里高速铁路的联调联和运行试验,系统验证了我国高速铁路的技术体系和成套设备,是高速铁路领域的一次重大实践活动。

  依据工程进度、联调联试及运行试验总体计划,武广高速铁路联调联试自2009年6月27日开始、运行试验自2009年11月19日开始,至12月24日联调联试及运行试验全部结束,历时181天。

  武广高速铁路联调联试以速度和安全为主线,采用逐级提速的方法,通过不同的速度等级进行全方位测试,并依据测试结果对各系统进行评估、精调、优化,复测确认后逐级提速,实现闭环控制,直至达到速度目标值。

  根据长大高速铁路特点,武广高速铁路联调联试分为:咸宁北至长沙、汨罗东至耒阳西、衡阳东至乐昌东、郴州西至广州南 (不含)和武汉至赤壁北等5个区段进行。分段完成联调联试后,采用单列、重联高速动车组以ATP控车进行全线拉通试验,同时对轨道状态和接触网状态等进行复测。

  为完善我国高速铁路技术体系,提升高速铁路相关理论和标准,2009年1月至6月,武汉综合试验段进行了武广高速铁路联调联试综合试验。试验分四个阶段进行,第一阶段为无砟轨道电路静态测试和试验准备,第二阶段为CTCS-3级列控系统基本功能低速试验,第三阶段为站前工程综合项目试验,第四阶段为CTCS-3级列控系统基本功能和部分性能高速运行试验。在武广高速铁路联调联试期间,还进行了工务工程、CTCS-3级列控系统、高速动车组、接触网及受电弓等多项综合试验。

  2.系统构建了具有我国自主知识产权的客运专线无砟轨道设计理论体系,实现了实际线路环境条件下采用CTCS-3级列控系统控车的实车试验和联调联试,验证了350公里/小时动车组高速通过隧道及隧道内交会的运行安全性、乘坐舒适性,验证了即将装备在新一代动车组上的受电弓与大张力组合全补偿弹性链形悬挂接触网的弓网适应性,验证了重联条件下动车组持续高速运行的双弓受流性能,实现了重联动车组最高试验速度394.2公里/小时。

  武广高速铁路综合试验内容包括工务工程综合试验、CTCS-3级列控系统综合试验、高速动车组综合试验和接触网及受电弓专项试验。

  工务工程综合试验结果表明:在前期研究成果和消化吸收引进技术基础上再创新的CRTSⅠ型板式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道(路基地段)和CRTSⅠ型双块式无砟轨道安全可靠、结构稳定。

  CTCS-3级列控系统综合试验测试结果表明:武广高速铁路CTCS-3级列控系统以解决我国铁路客运专线对高速列车控制为目标,在技术引进消化吸收、联合设计的基础上,通过集成创新,构建了完全自主的CTCS-3级列控系统和完善的标准体系。

  高速铁路动车组综合试验以高速动车组关键技术为核心,研究高速动车组在我国第一条长大高速铁路运行时车体动态行为、关键部件可靠性等,为研发新一代高速动车组提供了基础数据和技术支撑。

  接触网及受电弓专项试验研究结果表明:通过调整和优化CRH2型动车组受电弓空气动力学性能,CRH2型动车组受电弓在武广高速铁路接触网下具有良好的弓网适应性,满足了CRH2型双列重联动车组设计时速350公里及以下的运营要求。

  3.武广高速铁路联调联试及综合试验采用模拟仿真与现场测试相结合、移动检测与地面检测相结合的形式,利用高速综合检测列车、试验动车组等先进的移动测试设备,依靠光纤传感器、激光测试、微波测试、图像识别、系统辨识等先进测试技术,测试手段先进、方法科学。其中,测试数据微波无线传输系统、运行试验数据采集系统、接触网光学非接触式测量系统等均为国内首次采用。

  武广高速铁路联调联试及综合试验采用移动检测设备与地面测试设备相结合、室内试验与现场试验相结合、仿真与在线试验相结合的形式,依靠先进的测试技术和数字化、网络化测试系统,利用各类检测列车、高速综合检测列车、试验动车组等先进的移动测试装备,以不同的速度对线路基础设施进行检验、验证。

  轨道几何状态检测:采用装备了由陀螺仪、磁电式加速度计组成的惯性基准平台和激光测量装置、GPS精确定位的轨道状态检查车,对武广高速铁路分区段的轨道几何状态进行预检和日常规检查。检测速度160公里/小时。

  接触网状态检测:采用装备了压电式弓网接触力测量系统、压电式接触网导线平顺性测量系统和图像采集与识别装置的接触网状态检查车,对武广高速铁路分区段的接触网状态进行预检和日常规检查。检测速度160公里/小时。

  地面信号设备检测:采用装备了感应式轨道电路信号检测系统、非接触式应答器报文识别系统、基于坡印亭电磁场理论的补偿电容检测系统、GPS精确定位的电务检查车,对武广高速铁路分区段的轨道电路、应答器、补偿电容、邻线干扰等进行预检和日常规检查。检测速度160公里/小时。

  基础设施综合检测:采用0号综合检测车,对轨道、接触网、通信、信号等基础设施进行综合检测。该车装备有轨道几何状态检测系统、接触网状态和弓网受流性能检测系统、钢轨牵引回流非接触在线测量系统、地面信号设备检测系统、基于应变集电式的轮轨力检测系统、GSM-R综合数字无线通信测试系统以及具备全车时空同步定位、网络和视频监控、综合数据处理功能的综合系统。检测速度250公里/小时。

  系统速度试验:采用试验动车组,对武广高速铁路各区段进行系统速度试验。试验动车组装备有轨道几何状检测系统、弓网受流性能检测系统、光学非接触测量接触网状态测试系统、动车组动力学性能测试系统、GSM-R综合数字无线通信测试系统、地面信号设备状态检测系统、空气动力学测试系统以及综合系统等。系统速度试验对轨道、道岔、桥梁、隧道等线下工程和牵引供电、接触网、通信、信号以及动车组等各系统性能进行全面试验。试验速度350公里/小时及以上。

  信号系统试验:CTCS-3级列控系统测试环境包括列控中心TCC、计算机联锁 IL、CTC(C2)、LEU、ZPW2000A、GSM-R无线网络、单套ATP、单套RBC、STU-CC等真实设备,以及 CTC(E2)仿真系统、ZPW2000A轨道电路仿真系统、车辆仿真系统、CAU仿真系统等。武广高速铁路信号系统联调联试和综合试验采用装有CTCS-3级列控系统试验设备的试验动车组,对武广高速铁路信号系统进行全面实车现场验证和测试。

  运行试验测试:采用配属到位的全部动车组进行运行试验,测试首次采用自主研发的具备行车数据自动采集、自动统计和输出运行图参数功能的测试系统。

  4.首次提出了长大高速铁路联调联试的组织模式和区段划分原则,提出了计划编制、试验指挥、安全管理、调试指导等联调联试实施管理方法,创造了长大高速铁路多区段、多功能、多学科的系统试验方法,为完善我国高速铁路系统试验理论和制定相关规范奠定了基础。

  武广高速铁路联调联试及综合试验是在铁道部的统一领导下,由相关科研院所、运营单位、设计单位、建设单位及高等院校共同参与完成的。各方分工明确,并编制了实施计划、制定了相关的组织管理办法。

  组织分工:为科学、有序、顺利地完成武广高速铁路联调联试及综合试验工作,铁道部成立联调联试和综合试验技术组,负责确定技术路线,指导联调联试和综合试验;由武汉铁路局、广州铁路 (集团)公司、中国铁道科学研究院和武广铁路客运专线有限责任公司组成现场工作组,具体负责联调联试和综合试验的实施。

  计划编制:为保证联调联试、运行试验及各项科学试验按期完成,组织方提前编制了《武广高速铁路联调联试及运行试验计划》,并与各项科学试验计划有机结合、合理安排。总体计划的制定有利于加强组织管理,使各单位统一步调、协调一致,合理调配并充分利用资源,保证武广高速铁路按期开通运营。

  5.联调联试及综合试验取得的创新成果对系统构建具有我国自主知识产权的客运专线无砟轨道设计理论体系、高速动车组改进优化、CTCS-3级列控系统完善、弓网设计制造等具有重要的指导作用,为今后高速铁路的设计、施工、运营积累了数据和经验,推动了具有我国自主知识产权并达到世界一流水平的高速铁路技术体系的形成和发展。

  武广高速铁路联调联试及综合试验实现了高速铁路成套技术的系统提升与创新;实现了列车重联方式运行,最高设计时速350公里;全程大规模铺设了CRTSⅠ型双块式无砟轨道;实现了弹性链形悬挂,采用双弓受流高速持续运行;CTCS-3级列控系统,实现了车地双向信息传输,最小追踪间隔3分钟。

  武广高速铁路联调联试及综合试验完善了我国高速铁路联调联试及运行试验评价体系及标准,进一步提升了高速铁路的系统集成能力,为确保武广高速铁路安全开通运营提供了科学的方法和手段,为高速铁路的发展作出了重大贡献。


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