高速铁路路基技术条件研究论文

中国高速铁路安全摘要：通过对影响铁路运输安全稳定的“三大因素”(设备、制度、人员)相互关系的探讨，提出消除影响运输安全的不稳定因素，奠定支撑运输安全坚实基础的要求措施。在施工组织过程中，加强整体协调运转，明确结合部的分工和责任，保证铁路运输安全的持续稳定。关键词：铁路运输；安全稳定；因素；设备；施工；影响、影响运输安全的“三大因素”维持铁路运输生产所必备的先进技术设备、完善的规章制度和高素质的运营人员是保证铁路运输安全稳定的“三大因素”。铁路运输企业的设备、制度和人员情况在其安全生产中起至关重要的作用。1)铁路设备对安全的影响。对行车设备的改造施工及故障处理，多数情况需停止信号联锁的使用，要在无联锁的情况下接发列车，操纵台无显示、信号停用、道岔失去联锁，从准备进路、交递凭证、引导接车到区间列车的掌握均由人工来完成，对接发列车安全影响较大。2000年全路发生的17起行车重大、大事故中，有7起(占41．2％)是在施工情况下发生的。设备临时故障是在作业人员无准备的情况下，信号及联锁设备发生变化，一般在水害、雷击、暴风雨雪等自然环境下及设备老化等时，易发生临时故障，对运输安全影响也较大。哈尔滨铁路局每年发生影响接发列车安全的设备故障约1200起。
(2)规章制度对安全的影响。规章制度有遗漏、不严密，与现场实际不符等均会影响运输安全。规章制度不完善的原因主要是：①深入现场实际不够，未能随设备的变化及时修改相应的作业程序及制度；②工务、电务部门不能及时提供相关技术资料，影响车务部门对《车站行车工作细则》的修订、补充和完善，以及有针对性地制定安全防范措施；③没有针对设备的临时变化，及时制定作业办法和安全措施，使作业过程缺乏安全保障。
(3)作业人员对安全的影响。①作业人员对规章制度的掌握或理解有误，影响作业安全；②作业人员不严格执行规章制度，简化作业过程，影响作业安全；③作业人员应变能力差，对突发事件处理不当，影响作业安全。1999年8月2日5：10，哈尔滨铁路局万乐站因3#道岔故障(1—3联动道岔光带和表示灯无显示)，影响上行出站信号不能开放，使用路票发车，5：38 Y212次旅客列车进2道停车，值班员确认3#道岔是定位后，对故障的判定和处理不当，误认为1#道岔也是定位状态，5：40列车启动行至信号机前司机发现l#道岔是反位，停车构成未准备好进路发车的险性事故。
综上所述，在设备改造施工及临时故障等情况下，如果规章制度不完善，设备作业人员应变能力差，就会影响运输安全。因此，强化设备、制度、人员及其相互间的协调配合，是确保运输安全稳定的关键。2、强化“三大因素”的协调管理设备是基础、制度是保证、人员是关键，三者是相辅相承、紧密相联、互相制约的统一体；同时，三者只有在动态的变化中保持相对的协调和稳定，安全才有保证，忽视了三者的动态协调与统一，维持安全稳定的支撑就将倾斜。2．1强化施工管理，提高设备质量从运输安全的角度规范施工，施工单位应严格按施工方案给定的时间进行施工；实施施工、验收质量责任追究，避免低标准的重复施工，尽可能减少施工次数；接收部门要严格执行日常维修、检查制度，及时处理潜在的设备隐患，减少设备故障率。在设备发生意外故障后，能在最短时间(查标定时)内到达现场，进行抢修，及时恢复设备的正常使用。2．2跟踪设备变化，完善规章制度(1)制定符合现场实际的规章制度。随时掌握设备变化情况，以及现场设备的特点和性能，及时修订安全防范措施，修订有关规章制度。(2)完善施工与交接、培训制度。施工部门应有对车站技术管理人员(包括接收部门的工电维修部门)和作业人员进行培训的义务和责任，有跟踪、处理使用中发生意外问题的责任，限定最少跟踪时间；接收部门的维修人员要尽快掌握设备特点、性能和处理故障的能力。(3)严格培训上岗制度。(4)制定特殊情况下，接发列车作业标准。哈尔滨铁路局正在研究制定适合本局设备特点的《正常情况下接发列车作业标准》。2．3强化人员素质，执行作业标准(1)强化岗位相关知识的应知应会培训。制定各工种应知必会范围，定期学习、考核和举行技术比武，引进激励机制和岗位轮岗制度。(2)进行事故案例教育，增强安全第一的思想意识，强化作业人员对规章的理解。(3)强化停电、施工、设备临时故障等情况下《接发列车作业标准》的学习，经常进行非正常情况下接发列车和应急处理能力的实作演练，提高非正常情况下的应变处理能力。(4)施工中严格执行登记、消记制度，严格执行单一指挥的原则。把握好威胁运输安全的3个时候：施工开始的时候、施工完了进行调试的时候、设备临时故障的时候。(5)严格管理，造就一批训练有素，能严格执行规章制度、作业标准化的职工队伍。3消除不稳定因素，奠定坚实安全.“三戒”：一戒推诿扯皮。避免各部门的本位主义，相互扯皮、责任不明易产生安全漏洞；二戒信息梗塞。从提报施工方案到施工的全过程，各系统间、系统内部各业务科室间，以及各工种间要强化信息的沟通与联系，避免不了解情况的盲目作业；三戒各自为战。施工中要考虑各系统间的协调配合，互为提供方便条件。“五强”：①强化施工方案的提报和审批。施工部门提报的施工项目、内容、影响范围、施工时间要准确无误；运输部门对施工方案的编制要科学，避免施工中发生意外事件。②强化总工程师室在施工中的组织协调作用和权威性。③强化施工协调会的作用。所有与施工有关部门汇报的施工准备、配合事项要形成会议纪要，总工程师室负责督促检查落实，任一方未落实均不能施工。④强化车站对施工安全结合部的控制。根据车站设备特点，制定切实可行的安全保障措施。重点把握5个环节：影响范围、关键作业、关键岗位、作业程序、达到标准。⑤强化作业标准的执行。各系统要严格执行施工操作规程和作业标准。施工中严把“七关”：①把住施工协调关。涉及多部门、多单位的施工，对结合部要明确分工、落实责任。②把住请点关。严格落实施工不行车、行车不施工原则，能纳入“天窗”内的维修作业，一律在“天窗”内进行。③把住现场监控关。监控干部要重点检查安全措施的落实情况。④把住施工试验和列车放行关。施工接近尾声时，施工现场和人员易出现忙乱现象，不完全具备开通条件时，坚决不放行列车。⑤把住施工中行车设备运用和控制关。严禁超范围施工，施工方案中没有涉及的行车设备，一律不准动，特别是不准提前动行车设备进行施工准备。⑥把住非正常情况下接发列车作业关。严把施工中的“闭塞、进路、凭证”三关。⑦把住列车运行组织关。机务、车务部门要认真学习《施工方案》，按调度命令正确出示《运行揭示》，编制《施工明示图》；机车乘务员、运转车长要熟悉施工方案，认真抄录《运行揭示》。铁路是大联动机，须各工种协同作业。随着铁路新技术、新设备的大量采用，加强施工过程中设备、制度、人员之间的协调、配合，以及结合部的管理，必能达到自控、互控、他控，保证铁路运输安全的持续稳定。

引言高速铁路既是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。国内外高铁现状以及高铁特点简介1964年，日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线，并以时速210km/h投入商业运营。由于修建高速铁路可以带来巨大的社会经济效益，高速铁路的辉煌业绩深受世人瞩目，法国也及时发展了独具特色的可能是目前唯一没有任何盈利色彩而享誉世界的法国产品TGA高速技术，并在1981年率先建成西欧第一条高速铁路。从此TGV一直牢牢占据高速轮轨的速度桂冠，目前的纪录是2007年创下的578.4 公里/小时。欧洲有关部门做出的长远规划是到2015年，全欧高铁铁路总长达到3万公里，其中新建段9100公里，约占30%。 紧接日法之后，德国、意大利、西班牙等都相继修建了高速铁路。并且德国研制独自的ICE（Intercity-Express）机车，美国研制了具有美国特色的Acela。从1972年以后，又相继出现了磁悬浮和摆式列车，而其中的摆式列车由于其性价比较高，有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速的高速铁路技术。 我国的高速铁路研发及建设均起步较晚，但是我国高速铁路建设近几年的发展速度有目共睹，从2008年8月1日我国第一条具有完全自主知识产权的高速铁路——京津城际铁路开通运营，到之后的武广高速铁路、郑西铁路等高速铁路的开工建设及投入运营，我国高铁建设一直得到国家大力的政策支持与资金投入。特别是在过去两年，我国多项高铁建设项目开工并建成投产，宁波～台州～温州、温州～福州、福州～厦门等客运专线相继建成通车，特别是世界上里程最长、时速350公里、全长1068.6公里的武广高速铁路开通运营，成为中国高速铁路的又一里程碑。 高速铁路在不长的时期内之所以能取得如此的发展势头，根本原因是基于轮轨系的高速技术充分发挥了既先进又实用的特点，特别是在中长距离的交通中的独特优势。实践表明，高速铁路已是当代科学技术进步与经济发展的象征。高速铁路虽然源于传统铁路，但借助于多项高新技术已全面突破常规铁路的概念，已形成一种能与既有路网兼容的新型交通系统。同时高铁还具有一些其他列车无法比拟的优点：（1）输送能力大：目前各国的高速铁路几乎都能满足最小行车间隔4分钟及其以下（日本可达3分钟）的要求。（2）速度快：法国、日本、德国、西班牙和意大利高速列车的最高运行时速分别达到了300公里、300公里、280公里、270公里和250公里。如果作进一步改善，运行时速可以达到350～400公里。（3）安全性好：高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。（4）受气候变化影响小，正确率高：高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。由于高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。（5）方便快捷：高速铁路一般每4分钟发出一列车，日本在旅客高峰时每3分半钟发出一列客车，旅客基本上可以做到随到随走，不需要候车。（6）能源消耗低：如果以“人/公里”单位能耗来进行比较的话。高速铁路为1，则小轿车为5，大客车为2，飞机为7。（7）环境影响好（8）经济效益好：高速铁路投入运行以来，倍受旅客青睐，其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金，自1985年以后，每年纯利润达2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达10.7亿马克。法国TGV年纯利润达19.44亿法郎。实例分析2.1 沪杭高速铁路布局及运营现状简介 沪杭城际高速铁路，连接上海与杭州，是中国“四纵四横”客运专线网络中沪昆客运专线的一个组成部分。该工程连接上海、杭州两大城市，由上海虹桥站引出，经松江南-----金山北-----嘉善南-----嘉兴南-----桐乡-----海宁西-----余杭南引入杭州东站，并通过联络线与上海站、杭州站相接，正线全长160公里，其中87％为桥梁工程，全线设车站9座。采用国产“和谐号”CRH380A新一代高速动车组列车，全程持续运营速度为350公里，最高运营时速为380公里。工程自2009年2月26日动工，2010年10月26日正式通车营运。 由于沪杭高铁采用的日本新干线道版运用一种新的轨道施工技术，轨枕本身是混凝土浇灌而成，路基不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。采用这种施工技术，列车在行驶中即使遇到弯道也不用减速。致使沪杭高铁运行最高时速达到416.6公里，继续刷新世界铁路运营试验的最高时速。

广深港客运专线越珠江方案研究广深港客运专线广州至深圳段起于新广州站,途径广州、东莞、深圳三市,止于深港分界点,线路长度116 km。全线设5个站,速度目标值按线下350 km /h、运营速度300 km /h考虑;其中,跨越珠江是本线的控制工程。1 越珠江工程建设环境111 自然环境广深港客运专线跨越珠江段位于珠江三角洲平原地区,地属冲积、冲积- 海积平原区,地形平坦开阔,地面相对高差< 610 m,地表水发育,河流、湖塘纵横;珠江河床宽约4 km,地势起伏较大,并有小虎岛、沙仔岛、海鸥岛等江中岛屿。112 城市发展规划珠江西岸属广州市南沙经济开发区与番禺区交界处。根据广州市规划,拟在南沙经济开发区管辖区域建设国际汽车产业园,距越江线位较近的区域主要为规划汽车零部件生产用地;同时,在沙仔岛上正在建设广州港南沙沙仔岛汽车混装码头工程及汽车物流贸易区。根据东莞市规划,珠江东岸规划有虎门港沙田港区(12个5万t级集装箱泊位) ,并有配套物流园区,该园区包括全封闭监管保税仓储区和普通物流区。目前5号、6号泊位码头已开工建设。113 航道及规划线路经过处珠江为出海航道,目前该航道段维护水深为- 1115 m,航道宽160 m,可乘潮进出5万t级船舶。该段航道规划水深- 1410 m,底宽200 m,可乘潮进出8万t级船舶。114 工程地质条件根据地质勘察成果,该段位于东莞盆地西翼,该盆地由白垩第三系地层组成。珠江越江段地层主要由第四系新近期人工填土层及种植土层;第四系冲洪积流塑～软塑的淤泥及淤泥层,饱和,松散～中密粉细砂、中粗砂及软塑状粉质黏土组成;区内基岩为上第三系(N1)泥质砂岩、泥岩。第四系固结程度差,工程性能较差,具有压缩性较高而强度较低的特点,工程特性具不均匀性;下伏基岩第三系(N1)泥质砂岩,在河床中间基岩埋深为22～28 m,呈全风化～弱风化,承载力特征值fk = 200～400 kPa,具有弱透水性。115 地震根据外业原位测试,依据《铁道工程抗震设计规范》(GBJ—111)的有关规定,本线路场地土的类型为软弱场地土,建筑场地类别为Ⅲ类,本线路的抗震设防烈度为7度,地震动峰值加速度为0110g。2 越珠江方案研究越珠江工程是本线的控制工程,根据地方规划、航道通航等级要求、工程地质条件、技术标准、线形、投资、施工工期和运营等因素,对越江位置进行综合论证,同时对越江形式(桥梁还是隧道方案)进行研究比选。211 桥梁方案结合广深港客运专线大的线路走向、沿线经济点分布、珠江两岸港口布局、通航要求、工程技术条件及投资等控制因素,主要研究了海鸥岛方案、沙仔岛方案(中穿虎门港沙田港区) 、南绕虎门港沙田港区方案、大岭山方案等4个珠江桥位方案。(1)大岭山方案:因为该线路与广州市城市规划不协调,对广州新沙港区有一定影响,穿过城镇较多,拆迁工程较大,地方政府反对,且与河流成87°夹角,投资成本比其他桥位方案高6 000万元以上。(2)南绕虎门港沙田港区方案:该线路虽然避开了虎门港沙田港区,但又从规划的鱼窝头镇中心工业区中间穿过,穿越南沙经济开发区国际汽车产业园,与地方规划相矛盾;线路同时穿南沙港小虎岛危险品港区,距粤海小虎油库仅为270 m,不满足安全要求;线路于珠江呈86°交角,投资比海鸥岛方案多3 000万元,没有多大优势。(3)沙仔岛方案(中穿虎门港沙田港区方案) :该线路顺直,线型较好,桥位处与珠江正交,应该说是一个比较好的桥位,但该方案最大的问题是,中穿规划的虎门港沙田港区,对虎门港造成极大的干扰,地方政府强烈反对;同时桥位穿越69号、71号锚地,对船泊通航生产有较大影响,航道部门反对该方案;与南沙经济开发区国际汽车产业园用地有一定冲突;而投资比沙仔岛方案仅省111亿元。(4)海鸥岛方案:该线路能较好地与城市规划适应,基本上行走于跨江高压走廊内,与珠江两岸的城市建设规划干扰小,与广州市地铁4号线的庆盛站换乘方便,并存在与规划的珠二环公路进行公铁合建的条件,线路基本从虎门港沙田港区北侧经过,对沙田港区影响小;投资适中,为5118亿元。通过综合比较,由于海鸥岛方案与珠江两岸的城市建设规划干扰小,投资适中,并存在与规划的珠二环公路进行公铁合建的条件,推荐为最佳桥位方案。结合珠江三角洲城际轨道交通线网规划(主要是广深城际线和小揽至虎门联络线工程)和珠二环高速公路,研究了双线铁路桥、双线公铁合建桥、四线公铁合建桥3个桥梁方案。研究结论认为:城际线走向及预留还是不预留尚不确定;小榄至虎门联络线研究建议联络线不与广深港客运专线共用桥位,原则上应按取直方案修建。若铁路桥仅为两线,而公路桥为双向8车道,桥面宽度相差太大,主次关系发生变化,结构上合建难度很大。根据通航论证初步结论,桥式方案设计研究了连续钢桁拱(孔跨: 132 m + 132 m + 408 m + 408 m + 132m + 132 m)和斜拉柔性拱组合主(孔跨: 132 m + 132 m+ 408 m + 408 m + 132 m + 132 m)两种桥式方案,主通航孔净高60 m。212 隧址方案影响隧址方案的边界条件主要为:位于珠江西岸的广州南沙经济开发区、广州港南沙沙仔岛码头、珠江河床最低高程、船舶抛锚锚地(影响深度) 、虎门港沙田港区码头及东莞沙田规划区等。依据线路与以上边界条件的相互关系,并结合线路最大限坡方案,设计中进行了3 个线位(贯通线位、大岭山线位及立沙线位) 、5个隧址(贯通方案、小取直方案、大取直方案及大岭山方案、立沙方案)的比较,由于大岭山方案和立沙方案在线路上存在诸多缺点,与地方规划冲突,且隧址本身与贯通方案相比,施工难度更大、造价更高,因此不予推荐。在贯通隧址方案附近进行海鸥岛方案、沙仔岛小取直方案、沙仔岛大取直方案比较。3个隧址方案相距不远,地质条件相近。(1)海鸥岛方案,基本采用最佳桥位的线位,珠江隧道长11 020 m,线路长度比沙仔岛大取直方案长598m,工程投资5318亿元。(2)沙仔岛小取直方案,线路较海鸥岛方案短248m,但两端车站较难设置,珠江隧道长10 965 m,比较范围工程投资5315亿元。(3)沙仔岛大取直方案,线路最为顺直,珠江隧道长10 800 m,比较范围工程投资5219亿元。经综合比较,虽然沙仔岛大取直方案隧道要下穿虎门港沙田港区5号、6号泊位,但隧道位于地面45 m以下,不影响港区工程;以隧道下穿沙田港物流园区,保证了该园区的整体性,东莞市支持该方案。同时,该方案线形顺直,珠江隧道大部分位于直线上;隧道短,工程投资最省。故推荐沙仔岛大取直方案为最佳隧址方案。对沉管法与盾构法隧道方案进行了综合分析比较,两种修建方法各有优缺点,在实施上均是可行的,都能满足高速列车运行要求,国际上也都有类似工程实例。但盾构法隧道方案施工对通航及航道规划无影响,对环境影响小,运营安全性高,造价低,因此推荐采用盾构法隧道方案。盾构法采用由两头向中间同时盾构掘进,可满足工期要求。另外,研究了20‰、30‰和35‰不同坡度隧址方案比选。虽然采用35‰坡度隧址方案,投资可减少213亿元,但该方案与南沙经济开发区国际汽车产业园用地及其码头有冲突;广深港是武广客运专线的延伸线,武广客运专线最大坡度仅20‰,若广深港采用大于20‰坡度,既与武广标准不一样,同时可能会影响到今后车辆选型。运用TTISIM动力学仿真软件,对高速列车以300 /200 km /h 速度匹配条件下, 30‰和35‰坡度隧址方案轮轨横向相互作用出现了异常振动,导致列车的部分安全性指标值超出了安全限值,且舒适性指标也接近了合格限值之边缘;而采用20‰坡度隧址方案,其所有安全性指标及舒适性指标均能满足高速行车要求,动力学性能指标良好。故放弃30‰和35‰坡度隧址方案。3 桥梁和隧道方案综合比选在选出最佳桥梁桥址方案和最佳隧道隧址方案的基础上,对最佳桥梁桥址方案和最佳隧道隧址方案进行多方面论证;广泛征求航道、港务、地方规划、交通、水利等相关部门的意见,对最佳桥梁桥址方案和最佳隧道隧址方案,从航道、河道、城市环境与规划、两岸港口码头规划、建桥和建隧技术、桥梁孔跨、桥式方案、隧道断面、结构形式、施工组织方案、两端铁路接线条件等方面,进行比较分析。

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