高速铁路“四电”集成技术与管理措施

2022-12-12董宇杰

通信电源技术 2022年15期

关键词：接触网高速铁路高铁

董宇杰

（中铁三局集团，山西太原 030000）

0 引言

在国民经济高速发展的背景下，交通运输行业面临着越来越严峻的挑战。为了提升高速铁路的建设效果，有必要将“四电”集成技术应用于其中，并开展科学合理的管理工作，进而为我国经济水平的持续提升提供动力。

1 高速铁路“四电”集成一体化

“四电”指高铁的通信、信号、电力和电气化，对高铁的运营、开通均具有重要影响，通过应用“四电”集成技术，高铁接触网和可靠性显著提升。该项技术着重应用高速铁路超细晶强化型铜镁合金接触线、中低速磁浮导电轨、高速铁路接触网计算及安装系统，更有利于提升高铁运行的安全性，同时增强通信效果。信号技术的发展需要以其他技术为基础，一般包括通信技术、网络技术等，可以为实现通信信号一体化提供理论基础和技术支持。

实际工作中，若使用移动通信控制移动主体，应先构建起专门针对铁路的传输体系，且其中应使用铁路专用数字移动通信技术（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）作为支持，并以光纤数字系统为基础，同时注意保持相关的各项信息传输方式完整，并协调、有序地统一纳入该传输体系，以实现车站、区间以及列车3者的控制一体化[1]。

GSM-R可以同时覆盖车载设备和地面设备，并为双方提供双向、连续的信息传输通道，全程监控列车的运行过程，以提升监控效果。GSM-R还可以在调度指挥工作中发挥作用，使固定设备与移动体间海量的信息交换得以实现。高速铁路列车运行过程中的GSM-R控制系统如图1所示。

图1 GSM-R控制系统

根据实际使用情况，同时借鉴国际上的各项相关标准，国家相关部门制定了统一的中国列车运行控制系统（Chinese Train Control System，CTCS）技术标准。目前实际工作中主要应用CTCS-2列控系统，其能在列车超速时及时发出减速指令，有利于保障客运专线的安全性。CTCS无线列控通信体系结构如图2所示。

图2 CTCS无线列控通信体系结构

在应用CTCS无线列控通信体系的过程中，为了提升供电设备的应用水平，需要合理应用微机技术，以完善牵引供电模式，同时充分发挥综合监控自动化子系统的作用，从而实时掌握设备的运行状况。牵引供电系统的构成如图3所示。

图3 牵引供电系统构成

2 高速铁路“四电”集成技术需要解决的问题

相对于普速铁路来说，高速铁路的技术标准更高，相关要求更加严格，需要严格控制修建流程，保证遵循各项标准。“四电”集成技术在设计方面涉及的问题主要包括：接触网传输能力、相关材质和截面的合理选择；接触网抗风效果、相关零配件的选型；接触网的杆型、桥隧、道床之间的合理配合；牵引变压器的容量及相应的运行方式选择；牵引供电回流与接地系统设计；牵引系统的使用寿命、运营维护可靠性；防干扰措施和补偿；负序问题和谐波问题的解决；无人牵引变电所的设计标准；综合接地系统和防雷措施的合理应用；高速铁路牵引供电系统中各项设备的使用条件和技术条件，配置合理性以及保护原则；GSM-R频段电磁环境问题；高速铁路沿线电磁环境对CTCS-2所产生的影响[2]。

3 高速铁路相关管理措施

以高速铁路的特点为基础，针对接触网基础施工进行分析。接触网是向高铁传输电能的重要装置，施工过程中必须保障其质量。首先应该定位接触网支柱基础中心，再钻孔、浇筑混凝土以及保护外露的螺栓，应用恒张力架线，调整线岔、锚段关节等位置，检测和调试供电系统，并合理应用运维技术，以保障牵引供电系统的应用与相关的技术标准相符合。

在针对通信及信号系统开展施工作业的过程中，须充分了解各子系统之间的联合应用情况，通过调试明确其中的技术应用需求，并将通信信号系统集成技术应用于其中，以有效改善系统中的不足之处。应用接口的主要目的是实现各子系统之间的协同运作，通过保障接口使用的安全性，可以推动系统整体的有效运作。并从接口本身的角度来看，设定科学的接口应用标准，构建协调的接口关系，在各子系统之间起到分隔作用，避免不同子系统间产生干扰。

系统正式投入到实际应用前，应该开展联调联试工作，针对接触网、线路、动车组以及信号各方面的运行情况进行了解，及时发现运行、磨合过程中存在的各项不足，并及时进行有效处理，以保障技术应用效果符合工程质量标准，从而减少危险事件的发生，提升线路的应用效果。以此为基础，联调联试工作可以被划分为4个不同的阶段。一是试验区段内部全部安装工程完成，满足高铁运行时速要求；二是开展集成试验工作；三是针对系统整体开展联调联试工作；四是进入试运行阶段[3]。

以试验和施工各自对应的时间为基础，对联调联试间隙适当进行检查，及时发现不足并处理。需要注意的是，在此过程中，保障各项设备的系统匹配功能稳定，可以提升系统整体的应用效果。同时，将一次开通运营成功作为工作目标，针对线路全程的各个系统和设备进行联调联试，可以提升“四电”集成技术的稳定性，使各个设备均处于可靠运行的状态。

与此同时，应该注重落实接触网设备调试工作，以线路整改工作的实际情况为基础，根据具体变动需求进行调整，保障各项相关指标均与相关标准符合，同时注意落实动态检测工作。此外，应针对高速客专铁路接触网状态、轨道状态以及弓网受流性能等进行全面检测，了解列控系统中的各项基本功能、故障安全功能以及接口关系，根据实际情况开展接触网性能、综合接地、供变电系统、信号系统以及通信系统等多项测试。

为了加速企业产业结构的优化和完善，尽早实现系统集成，提升产品制造能力，企业需要重视装备制造技术的持续升级，同时要针对具有良好市场前景的项目进行深度开发，完善国内高速铁路相关产品的研发制造产业链，促进企业优势充分发挥[4]。对于铁路运营维护管理工作而言，可以尝试使用“管维分离”模式，以便提高管理效率[5]。我国铁路建设过程中主要应用“谁施工、谁维护”的模式，而既有的数个铁路干线主要应用路企合作模式，由专门的运营维护管理企业对铁路干线开展合理的管理工作，保障铁路运营过程的有序性、可靠性以及安全性。需要注意的是，在电气化管理工作方面选择由施工单位进行管理维护相对于外包维护工作的效果更好，其中的成功经验值得借鉴[6]。

当代铁路行业发展迅速，提升相应的科技水平和管理工作水平越来越重要，同时需要为相关行业输送更多的专业人才[7]。坚持贯彻系统集成创新的思想理念，推动集成系统与专业技术相结合，保障各项技术的应用完全符合相关要求。此外，应注重完善基础管理工作，以持续优化技术应用效果，并提升企业的生产效率、生产质量，实现可持续稳定发展[8]。严格规范企业科研体制，同时为施工技术标准制定提供基础，不断提升关于高速铁路的技术装备研发工作和设备产品研发工作水平，进而提升铁路“四电”集成技术的应用效果[9]。将科技创新作为基础，注重优化完善前期策划工作，持续提升技术预见能力，合理组织管理工作，积极处理各项问题，在各个难点项目中针对性制定技术方案，确保方案切实可行[10]。