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专家解读《高速铁路设计规范》

来源:发布时间:2015-01-04 14:58

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  ◆2008年8月我国第一条高速铁路京津城际建成通车,为什么到现在才正式发布《高速铁路设计规范》?

  ◇高速铁路设计标准,是随着我国高速铁路的建设发展不断完善的。标准的研究制订作为高铁建设的重大科技攻关项目,凝结了广大铁路工程技术人员多年的智慧和心血,记录了中国高速铁路从无到有、从追赶到超越、从探索到成熟的历史进程。自90年代初,我国开始了高速铁路建设的前期研究工作,1999年研究制订了《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》,2002年制订了《京沪高速铁路站后设计暂行规定》,并于2003年合并形成了《京沪高速铁路设计暂行规定》。2004年又对《京沪高速铁路设计暂行规定》进行了修改完善。2007年,在总结京津城际、郑西、武广、合宁、合武等客运专线建设经验的基础上,制订发布了《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》和《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》,2009年整合形成了《高速铁路设计规范(试行)》。之后,铁路部门组织各方面力量,进一步对高铁成套技术中的关键技术和薄弱环节集中开展科研攻关,全面系统总结京津、京沪、京广、哈大、郑西等不同类型、不同技术特点的高铁建设运营实践经验,为完善《高速铁路设计规范》奠定了重要基础。2013年铁路实行政企分开改革,新组建的国家铁路局按照“三定”规定,承担组织拟订铁路技术标准,完善技术标准体系的职责,成立了国家铁路局技术委员会,全面梳理高速铁路标准体系建设中各方面提出的意见建议,会同中国铁路总公司多次组织专家研究论证,充分吸纳国内科研成果、国外先进设计理念及相关国际咨询成果,制定发布了新的《高速铁路设计规范》。

  新发布的《高速铁路设计规范》,在名称中去除了“暂行规定”或“试行”字样,这标志着我国高铁设计技术已臻于成熟,代表了中国高铁设计的最高水平。尽管如此,技术无止境,随着时代进步和社会发展,高铁也将面临新的课题和新的挑战,因此,高速铁路设计标准的定期修编、推陈出新仍将是一项长期、基础而重要的工作。

  ◆《高速铁路设计规范》有什么作用和意义?

  ◇《高速铁路设计规范》是我国高速铁路建设技术标准体系的龙头规范,集成了近20个专业领域的技术要求,是高速铁路建设最基本、最重要的行业技术标准。

  《高速铁路设计规范》是在2009年发布实施的试行版标准的基础上,全面总结提炼了我国高速铁路建设和运营经验的基础上修订完善而成。新版标准进一步提升了规范的科学性和技术经济性,为增强我国铁路行业科技创新能力、促进高铁产业升级提供了强有力的技术支撑,为提高我国高铁的国际化程度、提升高铁在国际铁路市场的竞争力奠定了坚实基础。

  ◆《高速铁路设计规范》主要有哪些特点?

  ◇《高速铁路设计规范》全面修订工作遵循以人为本、系统优化的建设理念,注重先进性与可靠性、舒适性与经济性、高速度与高密度的协调匹配。新版标准主要有如下特点:

  1.贯彻安全优先原则,强调可持续发展。强化了有关安全保障的功能设计,将安全设计、防灾减灾的设计理念贯穿到规范编制工作的全过程中,进一步提高了高铁的安全可靠性标准;突出了“以人为本、方便、快捷、舒适和综合交通等提高服务品质的设计要求,强调了节能、节地、节水、节材和环境保护等绿色建设理念,适应国家可持续发展战略的要求。

  2.坚持自主创新,体现中国高铁特色。充分吸取我国已建和在建的客运专线和高速铁路建设成果,根据我国具体的国情、路情,开展针对性的科研攻关和试验,总结、提炼和发展高速铁路技术,强化重大科研、试验成果对规范关键技术的理论支撑与验证,体现自主创新。

  3.强化系统设计,细化专业接口。结合我国国情、经济社会发展水平、运输需求和环境条件等因素,合理优化速度匹配、设备配套和各专业主要设计参数,优化了复杂路网条件下的高铁运营调度系统设计、高密度大客流的客运服务系统设计,使技术标准更符合系统性、先进性、成熟性及经济合理性要求。

  4.体现铁路政企分开改革要求,适应市场需求。通过强化铁路质量安全、节能环保以及综合交通等方面的基本要求,体现政府在行业标准制定中的政策导向,对原规范中一些属于企业管理的内容、或针对特定情况需要由企业自主决定的内容,转为按企业标准管理,更好发挥市场在资源配置中的决定性作用。

  ◆《高速铁路设计规范》在安全方面的主要技术标准有哪些体现?

  ◇主要体现在以下几方面:

  1.根据铁路主要技术政策,确保铁路运营安全,明确了高速铁路采用动车组列车的原则要求,细化完善了建筑限界图,规定了高速铁路设计采用四新技术时,应符合国家及行业有关准入规定,以及高速铁路设计应加强风险防范措施。

  2.综合选线规定了区域地面沉降、冻土地区选线的原则要求,规定了高速铁路采用全封闭全立交设计。提出了高速铁路与其它铁路、公(道)路及输油、输水、输气管道等设施交叉跨越、并行的有关技术要求。强调了区域地面沉降以及邻近线路抽取地下水、深基坑开挖和堆载等外部环境变化对线路的影响。

  3.规定了路基结构应按土工结构物进行设计,具有足够的强度、刚度,基础稳固不下沉,加强了路基排水系统设计,能够保证路基平顺,能经受天寒地冻和雨水冲刷等恶劣气候的考验,保证铁路基础长期稳定安全。

  4.桥梁结构规定了梁体竖向挠度、水平刚度、墩台沉降等控制限值标准,实现了对桥梁结构变形的严格控制,保证桥梁足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

  5.隧道设计提出了长度大于10公里或地质复杂地段的隧道宜采用单洞单线,规定了隧道防灾救援的原则性技术要求,规定了隧道洞口选址及设置明洞等相关措施,确保各种复杂地质条件下的隧道安全。

  6.明确了高速铁路应建立精密测量控制网,确保线下基础设施和轨道铺设要求。规定了轨道结构类型铺设条件、轨道静态铺设精度等标准,保证了轨道结构的高平顺性、高可靠性和高稳定性。

  7.针对高铁车站特点,明确了体型复杂、重要的站房及跨线设施的结构安全标准,并提出建立结构安全健康监测体系的要求。

  8.明确牵引供电和铁路电力系统应采取相应设计措施,具备一定的抗风、雨、雪、冰等自然灾害的能力;隧道内接触网结构采用预埋固定方式,强调安装基础安全可靠、耐受动荷载、防火、便于调整和接地的要求。

  9.强化了信号系统故障导向安全的基本原则,明确采用中国列车运行控制系统(CTCS)中的CTCS-2、CTCS-3级列控系统,以及车站接近锁闭计算长度,车站联锁、列控进路数据应保持一致,联锁、列控等关键设备电源回路应采用双回路独立供电的有关规定,确保高速铁路信号系统安全性。

  10.规定了高速铁路应设置自然灾害及异物侵限监测系统,对风、雨、雪、地震及异物侵限等灾害进行实时监测,为列车运行安全提供保障。

  ◆《高速铁路设计规范》在技术创新方面有哪些内容?

  ◇主要体现在以下几方面:

  1.针对我国区域经济社会发展和自然环境特征,以及促进城市化和适应客运市场需求,形成速度范围为250~350公里/小时,涵盖不同速度等级、不同速度列车共线运行、适应不同自然环境(冻土、黄土等)的高速铁路设计标准,是世界上首部系统完整、内容全面的高速铁路设计规范。

  2.突出了总体设计、系统设计、安全设计的要求。确定了土建工程、牵引供电、列车运行控制、运营调度、客运服务系统的主要技术标准,完善了高速铁路轮轨、弓网、流固、车控之间的系统耦合理论。

  3.建立了勘察设计、工程施工、运营维护“三网合一”的精密测量控制网,确定了线形设计参数、路基压实标准、桥梁刚度限值、隧道断面尺寸、轨道静态铺设精度、无砟轨道结构等标准,系统形成了我国高速铁路空间线型高平高稳、线下基础刚度匹配、轨道系统稳定平顺的高速铁路基础设施设计理论、方法和标准,具有世界先进水平。

  4.明确了路基、桥涵、隧道、无砟轨道结构设计的耐久性要求,通信信号关键设备和安全信息传输通道冗余配置方案,接触网-受电弓系统弓网受流性能质量仿真评价标准,地震、风、雨、雪、异物侵限等防灾安全监控系统设置要求,确保高速铁路安全可靠。

  5.明确了路网选线、环保选线、地质选线和经济选线等综合选线要求,根据项目地形地质条件、环境因素等具体情况,提出了部分路段可采用路段设计速度,突出了标准的技术经济性。规定了平均站间距和列车最小追踪间隔时分,以及车站及区间点线能力匹配的设计要求,实现系统优化和综合效益最大化的目标。

  6.完整提出高速铁路供电系统设计技术标准和技术体系,确定我国高速铁路牵引变电主接线方案、二次保护配置、钢轨电位、27.5千伏专用电缆感应电压等技术标准,明确了我国高速铁路250公里/小时、300公里/小时、350公里/小时接触网系统技术标准。

  7.针对高速铁路电力供电方案,提出了可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)的综合定量评估的方法,确定了铁路电力供电可靠性定量指标,形成了一套适合我国高速铁路电力供电方案综合评价体系,并给出了具体实施方案。

  8.明确了250~350公里/小时高速铁路采用我国自主创新的高速铁路CTCS-2和CTCS-3级列车运行控制系统,并细化了列控系统设备设置规定,形成了我国高速铁路信号系统整体设计标准。

  9.纳入了近年来高铁车站建设的新理念和经验总结,明确了高铁车站体现“以人为本、安全、便捷、舒适”相关设计要求;增加了综合交通枢纽、绿色客站、综合开发等内容;强调了客站建筑文化性和经济合理性等内容。

  10.将生态保护和水土保持结合起来,体现了建设绿色铁路的理念;提出了中水回用、固体废物分类收集、再生综合利用的原则,体现了循环经济和可持续发展的理念;在选线和工程措施方面以保护居住环境为重点,体现了以人为本的理念等。

  ◆为什么在规范中规定高速铁路运行动车组列车?为什么集中牵引的普速列车不能上线?

  ◇高速铁路运行动车组列车,主要是因为动车组通过采用牵引动力分散系统能够显著提高列车加减速性能、满足列车即使在较大坡道等不利条件下仍能维持高速运行的技术要求,与此同时还能有效降低车体重量从而减少对轨道及其下部结构物的影响、提高线下结构物设计的技术经济性。

  普通列车不能上高铁线路,主要存在行车速度和设计荷载两方面的制约:动车组列车能够以时速不低于200公里的速度运行,普速(货物)列车最高时速只能达到160公里,如果动车组与普速列车共线运行,由于速差很大,将显著降低线路的运输能力;另一方面,动车组的轴重最大仅为17吨,而普速列车(客运机车)轴重接近23吨,普速列车上线运行对轨道的平顺性影响较大,加大线路的养护工作量,影响动车组运行的舒适性。

  ◆高速铁路的设计标准适用于时速200公里及以下的城际铁路吗?

  ◇《高速铁路设计规范》适用于新建设计速度为250~350公里/小时、运行动车组列车的标准轨距客运专线铁路。城际铁路是指专门服务于相邻城市间或城市群、新建设计速度为200公里/小时及以下、运行动车组列车的标准轨距客运专线铁路,与高速铁路分属不同的设计标准体系。城际铁路在建筑限界、设计活载、列车编组等主要技术标准方面与高速铁路有较大的差异,突出了设计标准的经济性,目前国家铁路局已经编制完成了《城际铁路设计规范》,拟于2014年底发布。

  ◆《高速铁路设计规范》与国外的高速铁路设计规范有哪些不同?

  ◇我国一万多公里高速铁路的建设和运营实践经验为标准的制修订提供了强有力的技术支撑。在适应规模化建设要求,反映技术简统化,保证质量安全等方面,具有系统性、综合性和灵活的可操作性。与国外相比,更能适应多种运行速度、多种气候条件、多类地形地质、多种运输方式等工程要求,并有大量数据和经验支持标准中提出的工程措施。

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