秦沈铁路十年回眸

乔健

（铁道部工程设计鉴定中心原副总工程师，北京 100844）

秦沈铁路十年回眸

乔健

（铁道部工程设计鉴定中心原副总工程师，北京 100844）

回顾秦沈铁路的决策和建设过程，总结了秦沈铁路设计、建造中的诸多“第一次”，形成高速铁路设计理念。秦沈铁路的建设对中国形成自己的高速铁路标准和建设方案起到了探索和奠基的作用。

秦沈铁路；高速铁路；设计；标准；建设方案

1 概述

铁道部经过广深准高速铁路的探索，在出关通道上提出客运专线这个概念时，面临的最大问题就是客、货分线运输后，专跑客车的客运专线速度目标值和建设标准的问题。中国铁路当时虽已立项研究高速铁路主要技术问题多年，但仍没有建设高速铁路的经验和技术储备，在上报和批复的预可研、可研、初步设计文件中用基础设备按160 km/h以上设计描述。可见，当时各级决策层面对客运专线技术标准的理解是不一致的。因此该条铁路建成通车后，铁道部还在被追问，到底是按照多少行车速度设计、建造的。秦沈铁路建成十年了，决策的环境、人员都发生了巨大的变化，中国的高速铁路建设成就已享誉全球，回顾秦沈铁路的决策、设计、建造，可以用邓小平同志对社会变革的一句话来表述，“摸着石头过河”。秦沈铁路的设计、建造创造了中国铁路建设史上的许多第一次。本文就罗列这些第一次对后来建设高速铁路的影响和经验教训，供大家参考。

2 秦沈铁路建设中的“第一次”

2.1 第一次将曲线半径成段分布

秦皇岛站中心至沈阳北站中心是秦沈铁路的设计范围，约为400 km，全线共设有82个曲线，曲线半径值有R=1 500 m、3 500 m、4 000 m、4 500 m、5 500 m、6 000 m、7 000 m、8 000 m、10 000 m。当时认为曲线半径3 500 m可以运行250 km/h车速，曲线半径5 500 m可以运行300 km/h车速。

从山海关出发到锦州前是铁道部安排的300 km/h行车试验的试验段，采用的曲线半径均大于等于5 500 m曲线半径；锦州至沟帮子段处于低山区，从DK81+457处到DK225+226处，成段地采用了最小曲线半径3 500 m，之后又均采用大于或等于5 500 m曲线半径；进入沈阳枢纽大成站，在DK400+050处采用了一处曲线半径为1 500 m的曲线后进入沈阳北站。按当时的策划，前81 km段落可以运行300 km/h车速，中间约144 km段落可以运行250 km/h车速，后约175 km段落可以运行300 km/h车速，进入沈阳枢纽的约11 km按普通客车速度运行。这是第一次在设计中成段落布置曲线，以利于设备标准配套和行车操作。

2.2 第一次在铁路桥梁设计中采用动力学分析作为控制设计的参考标准

在秦沈铁路之前，中国铁路无论在准高速铁路、客货混跑铁路、重载、运煤专线都采用一种图号的组合T形梁，并有成套的运架设备。它经受过承载能力的考验，却没有经受过行车速度的考验，因为中国当时还没有高速铁路。

在设计和审查阶段，相关人员出访、调查了世界各国的高速铁路桥梁形式，也没有发现固定的模式和规律，西班牙用多片式T梁，德国用混凝土箱型梁，日本用小刚构桥，法国用钢板梁等等。但发现各国采用梁的刚度远大于其规范规定值，并有动力学的要求，这一点在我国之前的规范中是没有的。“动力学仿真分析”是当时设计高速铁路桥梁较为新颖的词汇，铁道部科技司在组织铁道科学研究院、高等院校等部门研究动力仿真分析软件方面下了很大功夫，并使多家分析离散的成果逐渐趋向统一，将秦沈铁路拟采用的桥梁形式背对背发放给动力学软件研制各单位。建成后有了实体对照的测试结果，验证的成果使之后建造的高速铁路有了基本的数据参考。虽然当时分析的仿真成果精准性还不够高，却使秦沈铁路采用的桥梁形式有了初始的动力学判断成果。

2.3 第一次在中国铁路建设中大范围采用混凝土箱型梁、钢箱型连续梁、混凝土刚构连续梁

设计和审查阶段对于混凝土常用跨度梁是采用T形梁、∏形梁还是采用箱形梁的争论是广泛的，从工程量、动力学特征、运架设备、造价等方面，各部门、各层次的观点都不太一致。无论哪种梁设置于秦沈铁路都是第一次，最终基本统一到动力学特征方面。跨度16 m以下的组合T形梁，动力学特征为良好，条件合适予以采用。而对于箱型梁，双线整孔箱型梁的动力学特征好于单线组合式箱型梁，当时的适用速度分界在250 km/h左右。考虑到32 m箱型梁重接近900 t，制造架桥机和运梁车的技术跨度太大，引发众多担忧，故秦沈铁路分区段多采用24 m跨度的双线箱型梁和单线组合式箱型梁。

在最小半径曲线5 500 m及以上的区段，配置了24 m整孔箱型梁和16 m组合T梁桥，用当时的动力学指标判断，运行300 km/h车速时为合格和良好。为了减小运架梁吨位，在最小半径3 500 m的区段，配置了24 m单线组合式箱型梁。

对于跨越道路等需要大跨度桥梁时，参照法国的经验设置了中跨32 m、40 m、48 m、56 m钢混凝土结合连续梁，以及中跨24 m及以下或多个24 m的混凝土刚构连续梁桥，接近沈阳的约100 km路段桥梁稀少，采用运架梁长途运输不合理，均采用了上述结构。

辽河桥位于DK337 km处，处在最小曲线半径5 500 m及以上集中段落的中部，河道管理部门坚决不同意采用小于32 m跨度的桥梁。没有可用的架桥机，最终采用阶段拼装施工方法，建成了74孔32 m双线整孔箱型梁桥，也使能够运行300 km/h的段落延长了约70余km。

这些第一次在中国铁路上采用的桥式中，钢混凝土结合连续梁经测试后发现由于梁体重心高，实测动力学特性差于其他桥式，造价也没有优势，在之后的高速铁路建设中不再采用。24 m跨度的箱型梁虽然动力学仿真分析良好，实测也没有发现明显的问题，但其与车辆的换长接近，旅客感觉有共振的情况。随着架桥设备上升为约900 t，有条件架设32 m箱型梁后，后期建造的高速铁路不再集中采用24 m跨度的箱型梁，多采用32 m预应力混凝土箱型简支梁的桥式。

国外简支梁的梁高一般为1/10，当时我国专家经分析认为1/12就可以了，秦沈铁路采用的24 m箱型梁的梁高是2 m，但经后期测试有偏弱的倾向，在以后的高速铁路建设中采用的箱型梁增加了梁高。我国后期建造的桥梁与世界各国高速铁路简支梁的高跨比规律基本一致，也适应了大范围铺设无砟轨道的需求。

2.4 第一次在高标准线路桥梁上采用无砟轨道

在秦沈铁路初步设计和审查阶段，经过科研前期立项，对无砟轨道技术有一些储备，选择了平坡直线的沙河、狗河桥作为实施工点，建设司组织对无砟轨道的梁进行了适应性调整，主要工作是加高了20 cm梁高，以求减少梁体的混凝土收缩徐变上拱值。历史上混凝土简支梁的后期混凝土收缩徐变上拱值有发展得十分惊人的情况，发生过在有砟轨道的线路上上拱10余cm不得不换梁的情况。初步设计阶段，在审查桥梁上无砟轨道结构的设计时与各部门协商后，审查意见确定无砟轨道的结构高度与有砟轨道的结构高度相同，这也表明当时对无砟轨道的认识并不充分，留有拆换的条件，在秦沈铁路运行多年后建设的高速铁路桥梁上无砟轨道的结构高度有所降低。

秦沈铁路建造过程中，由于工总、建总两个总公司认为都需要实施无砟轨道的技术储备，提出要求工程总公司范围也选一座双河桥实施无砟轨道。该桥位于3 500 m曲线半径上，其超高的设置一度困扰相关专家，直线上可以不谈速度和超高，而曲线上则非定不可。这个问题直到今天尚没有定论，在各条高速铁路建设中，到底按什么速度确定超高需要一事一议[1]。

2.5 第一次采用600 t无轨运输的运、架梁设备

秦沈铁路采用的双线整孔箱型梁重达550 t，设计、审查、建造初期对采用有轨还是无轨运、架梁设备，展开了广泛的研究和讨论。最终无轨运、架梁成为主流和开拓的声音，并采用引进和自行研造运架梁设备两条腿走路的方式。

引进的尼古拉运架桥机的随机外国工程人员不敢上看上去纤细的中国桥墩，经中国工程人员上墩架设几孔后，才正式开展工作并认真审视中国式的桥墩。之后建造的高速铁路桥墩的刚度也随着动力学仿真研究的深入得到了提高。

中国自己研制的运梁车、架桥机发挥了全国各行业的技术专长和积极性。从运、架梁效率上看，与国外的设备相差无几，只是在制造工艺上还有提高的空间。

尼古拉运架桥机的常用规格是600 t、900 t、1 400 t，分别可以架设25 m、30 m、40 m预应力混凝土箱型梁，并在多个国家的高速铁路上有使用。当时注意到600 t运架桥机与900 t的运架桥机并无本质的区别，这也为后期研制高速铁路的32 m预应力混凝土箱型梁的运架设备奠定了基础。

2.6 第一次采用厂拌级配路基表层填料

级配碎石填筑路基基床表层不是秦沈铁路提出的，但施工中采用配料厂、分料机配置级配填料是中国铁路建设的首次，使级配填料真正达到了分级级配的标准。其工艺虽不复杂，但带来的结果对之后设计、建设的高速铁路起到了指导作用。

2.7 第一条没有区间地面信号机的铁路

秦沈铁路采用车载速度显示信号作为行车凭证，取消了传统的区间地面通过信号机，是基于200 km以上速度行车司机能否看得清信号灯显示的问题。秦沈铁路也是我国第一条没有地面信号机的铁路。

引进采用车站联锁系统与列车运行控制系统合二为一的一体化系统，将系统之间传统的外部接口方式转变为系统内部进行信息交换的方式，提高了系统的可用性和可靠性。并采用专用光纤进行安全数据传输的信号安全数据局域网和广域网技术，将全线信号控制系统连成了一个整体，信息共享。

第一次采用信号系统综合接地，将沿线所有信号设备的接地实现等电位连接，实现了多专业设备的综合接地，也是高速铁路综合接地系统的雏形。

秦沈铁路信号工程采用的技术是我国铁路信号领域的重大技术创新尝试，为高速铁路设计规范编制和后续建设的高速铁路所借鉴和采纳。由于该系统对使用人员的要求较高，备品备件依赖于国外，而秦沈铁路又孤立于一个传统的大系统之外，目前列控和联锁设备已被传统的独立设备取代。

2.8 第一次在铁路上采用铜镁合金接触线

我国传统电气化铁路接触导线主要采用纯铜线、铜银合金线等，由于列车高速运行需要提高接触网接触导线的张力和良好的弓网受流性能，在秦沈铁路高速试验段首次采用了铜镁合金导线，张力提高到20 kn，适应了高速试验列车运行的弓网受流要求，也为后来发展的高速铁路建设奠定了基础。

2.9 第一次建造了真正意义上的桥梁上声屏障

传统的桥上声屏障受到T型桥梁结构的承重限制，多是在角钢支架人行道边设置钢板并辅以各种隔、吸声材料形成，其耐久性较差，几年后隔、吸声材料脱落者占非常大的比例，最终剩下的薄钢板基本起不到隔、吸声作用，更有放大噪声的说法。

秦沈铁路在箱型梁上设置了插板式的声屏障，插板由混凝土板和吸声材料组成，真正实现了一定的隔、吸声效果，也为之后高速铁路桥梁上建设大范围采用的插板式声屏障奠定了基础。

2.10 第一次在中国实现了试验列车运行时速超过300 km

在秦沈铁路建成初期的试验阶段，在山海关至锦州的试验区段，动力集中拖挂18节车厢的中华之星列车，试验速度达到321.5 km/h，成为当时在中国最高行车速度的记录。

此外，秦沈铁路上首次开展的工程实践还有房建、施工组织等专业，这也是中国对高速铁路建设的探索。在铁道部各决策、科研、设计、审查等部门的密切协作下，以及各参建施工单位的认真实施和摸索下，对中国形成自己的高速铁路标准和建设方案起到了探索和奠基的作用。

3 结束语

回眸秦沈铁路的探索和建设，它使中国的工程技术人员和决策者有机会对高速铁路的设计、建造标准和实施方案进行实践。照搬国外的经验有不符合中国地理环境和国情的情况，而中国工程技术人员的创造性也使参观过秦沈铁路建设的外国同行刮目相看，这些实践经验也为后期中国大范围开展的高速铁路建设奠定了基础。秦沈铁路的开拓使中国建设者明白一个道理，没有自己的实践，再好的工程经验也是学不来的。

[1]周诗广.大跨度上铺设无砟轨道结构设计研究[J].铁道经济研究，2011（1）：6-11

The article reviews the process of decision and construction of Qinshen Railway, expatiates contents of the project adopted for the first time trying the design of high-speed railway, and discusses the influence on the later construction of highspeed railways, playing the role of exploration and foundation for China to form own high-speed railway standard and construction scheme.

Qinshen railway； high-speed railway；design；standard；construction scheme

A

1004-9746（2013）02/03-0030-03

魏艳红）

2013-04-10）