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发布时间:2020-08-22 00:47:59

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作者:朱国志

出版社:中国铁道出版社

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高速铁路联调联试及运行试验

高速铁路联调联试及运行试验试读:

前言

高速铁路联调联试及运行试验是高速铁路建设的重要组成部分,是运营准备的必要环节和重要环节。在上级的正确领导下,在有关单位的共同努力下,自2008年以来,武汉铁路局先后组织进行并圆满完成了中国高速铁路第一条时速250km的合武铁路、第一条时速350km长大干线的武广高速铁路以及时速200km的汉宜铁路、时速350km的郑武高速铁路等高速铁路联调联试及运行试验工作。本书是上述高速铁路联调联试及运行试验工作实践真实、丰富、全面的系统总结和理论探索,是中国高速铁路运营单位、测试单位、建设单位等广大参试人员辛勤工作的生动缩影和历史记录。

通过对大量高速铁路联调联试及运行试验工作实践的整理、总结、提炼,本书系统阐述了高速铁路联调联试及运行试验工作内容、工作组织、各项安全、行车组织、非常情况下的工作处理、需统筹做好的有关工作、运行试验工作等,首次对高速铁路联调联试及运行试验工作进行了系统的理论探索,对新建时速200km及以上的高速铁路、城际铁路、市域铁路和以客运为主的铁路联调联试及运行试验工作具有实际的指导作用。希望本书对高速铁路联调联试及运行试验工作有所启示、借鉴、指导,由于本书是在实践基础上进行的首创性系统总结和理论探索,以及时间仓促、水平有限等原因,难免存在错漏和不妥之处,敬请读者批评指正。

2013年6月第1章高速铁路联调联试工作内容1.1高速铁路联调联试概念和目的

高速铁路联调联试是指在高速铁路工程完成静态验收,确认达到联调联试条件后,采用测试列车和相关检测设备,对高速铁路各系统的功能、性能、状态和系统间匹配关系进行综合检测、验证和调整、优化,使整体系统达到设计要求,满足以设计速度开通运营的要求。

具体而言,高速铁路联调联试是以高速铁路开通运营时一次达到设计速度为目标,在工程静态验收合格后,采用检测列车、测试动车组、综合检测列车等和相关检测设备在规定测试速度下对全线各系统进行综合测试,评价和验证供变电、接触网、通信、信号、客运服务、防灾等系统的功能,验证路基、轨道、道岔、桥梁、隧道等结构工程和振动噪声、声屏障、电磁兼容、综合接地及列车空气动力学等适用性;检验相关系统间接口关系;对全线各系统和整体系统进行调试、优化,使各系统和整体系统功能达到设计要求,为高速铁路的开通提供科学依据。

高速铁路联调联试过程中,动态检测工作结合联调联试工作进行。动态检测是通过采用测试动车组和综合检测列车等,根据设计和相关技术标准,在规定速度范围内对系统功能、动态性能和系统状态进行检测。动态检测结果为动态验收提供依据。1.2高速铁路联调联试测点和工况选择

客运服务系统测试选择在典型车站进行。

防灾安全监控系统现场监测点测试采用抽测的方式。其中大风监测点抽测比例应不低于监测点总数的30%;雨量监测点抽测比例应不低于监测点总数的30%;异物侵限监测点抽测比例应不低于监测点总数的30%。

轨道结构动力性能、道岔动力性能、供变电系统、综合接地、电磁兼容、振动噪声、路基及过渡段动力性能、桥梁动力性能和隧道内气动效应等均选择在全线代表性地面测点进行测试。列车空气动力学响应测试选择在长度等符合测试条件要求的隧道进行。1.3高速铁路联调联试测试列车及速度

依据《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)等有关规定,试验列车最高检测速度应达到高速铁路工程设计速度的110%,道岔侧向通过最高速度应比设计速度增加10km/h。

1.综合检测列车和测试动车组

综合检测列车是指安装有轨道状态、弓网受流、车辆动力学、通信、信号等专业检测系统的专用动车组。测试动车组是指根据运营和测试需求采用的实际运营动车组。动车组逐级提速联调联试、接触网静态几何参数非接触式检测等均采用装有检测设备的综合检测列车进行;列控系统功能验证采用装备有满足测试要求的不同类型列控车载设备的动车组进行。

因此,当设计时速为200km铁路联调联试时,单列动车组联调联试最高检测速度为220km/h,正线逐级提速试验的速度级为160km/h、180km/h、200km/h、210km/h、220km/h,一般每个速度级运行可3个往返;正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定;重联动车组正线逐级提速联调联试的速度级为180km/h、200km/h,一般每个速度级运行可3个往返;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速;动车组按ATP隔离模式控车。当设计时速为250km铁路联调联试时,单列动车组联调联试最高检测速度为275km/h,正线逐级提速试验的速度级为180km/h、200km/h、220km/h、230km/h、240km/h、250km/h、260km/h、275km/h,一般每个速度级运行可3个往返;正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定;重联动车组正线逐级提速联调联试的速度级为200km/h、210km/h、220km/h、230km/h、240km/h、250km/h,一般每个速度级运行可3个往返;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速;动车组按ATP隔离模式控车。当设计时速为350km铁路联调联试时,单列动车组联调联试最高检测速度为385km/h,正线逐级提速试验的速度级为180km/h、200km/h、220km/h、240km/h、260km/h、280km/h、300km/h、310km/h、320km/h、330km/h、340km/h、350km/h、360km/h、370km/h、380km/h、385km/h,在测试数据正常情况下,一般260km/h及其以上速度级运行可3个往返;正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定;重联动车组正线逐级提速联调联试的速度级为250km/h、300km/h、320km/h、330km/h、340km/h、350km/h,一般每个速度级运行可3个往返;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速;动车组按ATP隔离模式控车。

18号道岔侧向通过测试速度级为70km/h、80km/h、90km/h,30号道岔侧向通过测试速度级为100km/h、110km/h、120km/h、130km/h,42号道岔侧向通过测试速度级为150km/h、160km/h、170km/h,50号道岔侧向通过测试速度级为150km/h、180km/h、200km/h、210km/h、220km/h、230km/h,一般每个速度级运行可3个往返;正式试验前,进行道岔测点的5km/h准静态标定;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速。

接触网静态几何参数非接触式检测时,动车组运行速度不超过60km/h。

信号系统联调联试时,动车组采用ATP控车运行。

全线拉通试验时,动车组采用ATP控车运行,按目标距离模式曲线贴线运行。

2.普速旅客列车

采用有关铁路局提供的普速旅客列车进行普速旅客列车停靠站台、列车区间运行时分校核等试验,普速旅客列车编组为:机车+符合试验要求、数量要求、速度要求的客车。试验速度级为120km/h、140km/h、160km/h,普速旅客列车最高测试速度根据具体情况确定,一般每个速度级运行1~4个往返;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速。

3.货物列车

采用有关铁路局等提供的符合试验要求、数量要求、速度要求的空重货车等进行编组。试验重车需按标记载重装载,并按有关规定进行加固。参试货车需技术状态良好,定检不过期。货物列车试验速度级为80km/h、90km/h、100km/h、110km/h、120km/h,货物列车最高测试速度根据具体情况确定,一般每个速度级运行可3个往返;正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速。

18号道岔侧向通过测试的速度级为70km/h、80km/h、90km/h,30号道岔侧向通过测试的速度级为100km/h、110km/h、120km/h、130km/h,一般每个速度级运行可3个往返;正式试验前,进行道岔测点的5km/h准静态标定;试验过程中,根据测试数据,在符合行车安全标准前提下逐级提速。

运行图参数测试货物列车采用有关铁路局实际运用列车,须满足牵引质量等编组需求。

4.检测列车

检测列车是指由牵引机车和电务试验车、轨道检查车、接触网检测车等专业检测车辆组成的列车。

检测列车编组可为:内燃机车+电务试验车+轨道检查车+接触网检测车+内燃机车,或内燃机车+隔离客车(车辆最高运行速度为160km/h)+综合检测车+隔离客车(车辆最高运行速度为160km/h)+内燃机车。对新建线路的轨道、接触网等进行检测和线路、环境等确认,在条件具备情况下,检测列车最高运行速度可为160km/h。1.4高速铁路联调联试工作内容轮廓安排

除信号系统联调联试外,其他系统联调联试均可在逐级提速阶段的联调联试过程中进行。但因为电力远动系统、客运服务系统、防灾安全监控系统等一般工期在后,所以,这些系统的联调联试一般在整个联调联试后期进行。1.5高速铁路联调联试工作内容1.5.1 轨道联调联试

1.5.1.1 联调联试目的

根据轨道状态检测和车辆动力学响应、轨道结构动力性能、道岔动力性能测试结果数据,指导轨道状态进行调整和优化,满足列车运行的安全性、稳定性、平稳性要求,为动态验收提供依据。

1.5.1.2 测试内容

1.轨道状态检测内容(1)轨道几何状态:

主要检测轨道高低、轨向、轨距、水平、三角坑、轨距变化率等轨道几何参数。(2)车辆振动响应:

主要检测车体横向加速度、车体垂向加速度等动态响应参数。

2.车辆动力学响应测试内容(1)运行稳定性:

测试脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、横向稳定性(构架横向加速度)等指标。(2)运行平稳性:

测试车体振动加速度(垂向、横向加速度),计算平稳性指标。

3.轨道结构动力性能测试内容(1)轮轨力:

根据地面测试列车通过时的轮轨垂直力和水平力,计算脱轨系数、轮重减载率及轮轴横向力等指标。(2)轨道结构位移:

测试有砟轨道线路的轨枕横向位移、无砟轨道线路的轨道板横向位移、钢轨横向位移及动态轨距变化量;测试钢轨垂向位移、轨枕/轨道板垂向位移等指标。(3)轨道结构振动:

测试钢轨、轨枕、轨道板/道床板、底座/支承层、梁面/路基面等垂向振动加速度。(4)其他动力性能:

测试轨道结构其他动力性能内容。

4.道岔动力性能测试内容(1)轮轨力:

根据地面测试列车通过道岔时的轮轨垂直力和水平力,计算脱轨系数、轮重减载率及轮轴横向力等指标。(2)道岔平顺性:

根据测试列车直侧向通过道岔时的平稳性指标,评判道岔的平顺性。(3)道岔区轨道结构横向稳定性:

测试翼轨、护轨的轨头横移,尖轨尖端前基本轨轨头横向位移,导曲线区段钢轨轨头横向位移,逆向进岔时尖轨尖端开口量。(4)道岔区钢轨垂向位移:

测试道岔区转辙器、导曲线、辙叉等区段钢轨垂向位移。(5)轮轨垂直力过渡:

测试轮轨垂直力在尖轨和基本轨上的过渡范围和量值。(6)转换设备性能:

静态测试:测试尖轨、心轨转换阻力,转换夹异物测试。

动态测试:测试尖轨、心轨牵引杆件动态应力,尖轨、心轨部分密贴检查器位置尖轨(心轨)与基本轨(翼轨)动态位移,密贴检查器振动加速度,转辙机振动加速度。

1.5.1.3 测试方法

1.轨道状态检测方法

采用装备有关设备、具备精确定位功能的轨道检查车和综合检测列车进行轨道几何状态和车辆动态响应加速度检测。

2.车辆动力学响应测试方法

采用测力轮对测量轮轨作用力,计算脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力;在轴箱上方的构架上安装横向加速度计,测量构架的横向振动,判断转向架的横向稳定性;在转向架中心横向偏移1m位置车厢内的地板面上安装横向和垂向加速度计,测量车体的振动,计算车辆的运行平稳性指标。

3.轨道结构动力性能测试方法(1)轮轨垂直力和水平力:

根据有关要求,采用有关方法测试列车以不同速度通过轨道结构动力性能测点时的轮轨垂直力和横向水平力,据此计算脱轨系数、轮重减载率及轮轴横向力等指标。

轮轨垂直力采用垂直力标定架现场标定,在综合检测列车或试验货物列车5km/h通过测点时进行准静态标定和校核;轮轨水平力采用水平力标定架现场标定。(2)轨道结构位移:

采用应变式或差动式位移计测试各项变形参数。应变式位移计采用塞尺现场标定;差动式位移计在实验室标定。(3)轨道结构振动:

采用加速度计测试钢轨、轨枕、轨道板(道床板)、底座、梁面或路基面垂向振动加速度等项目。

4.道岔动力性能测试方法(1)道岔安全性:

根据有关要求,采用有关方法测试列车以不同速度通过道岔动力性能测点时的轮轨垂直力和横向水平力,计算脱轨系数、轮重减载率及轮轴横向力等指标。

轮轨垂直力采用垂直力标定架现场标定,在综合检测列车或试验货物列车5km/h通过测点时进行准静态标定和校核;轮轨水平力采用水平力标定架现场标定。(2)道岔平顺性:

通过在试验列车转向架中心横向偏移1m位置车厢内的地板面上安装横向和垂向加速度计,测量车体的振动,计算试验列车直侧向通过道岔时的平稳性指标,评判道岔的平顺性。(3)道岔区轨道结构横向稳定性:

采用弹片式位移计测试道岔区段尖轨、基本轨横向弹性位移,结合轮轨相互作用力评判道岔结构的稳定性。(4)道岔区钢轨垂向位移:

采用弹片式位移计测试道岔区段钢轨垂向位移,结合岔区扣件节点设计静刚度评估岔区轨道刚度的合理性、均匀性及和区间轨道刚度的匹配性。(5)轮轨垂直力过渡:

通过测试作用在曲基本轨上的垂直力,计算出曲基本轨和直尖轨上的垂直力承担比例,分析轮轨垂直力的过渡范围和量值。(6)转换设备性能:

静态测试:采用测力销测试转辙机的转换阻力。

动态测试:采用有关方法测试转辙机动作杆、销轴、表示杆应力以判定道岔转换的强度和动力性能,采用弹片式位移计测试密贴检查器位置尖轨(心轨)与基本轨(翼轨)的动态位移,采用加速度计测试密贴检查器和转辙机振动加速度。

各项位移测试采用塞尺现场进行标定;用标准应变源对动态应变仪进行校核及导线误差的修正。

1.5.1.4 评判标准《轮轨水平力、垂直力地面测试方法》(TB/T 2489—94)、《高速铁路联调联试及运行试验指导意见》(铁集成〔2010〕166号)、《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)、《客运专线300~350km/h轨道不平顺管理值审查意见》(科技基〔2008〕065号)等。

1.5.1.5 配合要求(1)联调联试前,设计单位以电子文件方式提供最终运营里程的线路文件(内容包括轨道类型、路基和桥梁类型、长短链、曲线半径、方向、长度、缓和曲线长度、超高、线路坡度、车站和分相点位置等)。(2)联调联试前,轨道线路质量应达到相关规范要求;并应对轨道的扣件螺栓复拧一遍,达到规定扭矩。道岔转换设备调试完毕,具备解锁条件。(3)联调联试期间,需有关铁路局对动车组等列车进行必要的例行检查,确保动车组等列车的动力学性能满足联调联试要求;同时,还需派车辆检修人员上车配合。(4)联调联试期间,如果需要对测力轮对进行探伤或更换测力轮对时,由测试单位及时提出,有关铁路局按需求做好支持配合工作。(5)联调联试期间,为保护动车组等列车测力轮对,需要切除测力轮对的制动;为保护信号线,需对走线的车体侧门进行隔离。(6)道岔动力性能测试时,禁止有关道岔加钩锁器。同时,测试列车在区间停车时,须留有足够的距离,以保证测试列车按试验要求的速度通过有关道岔。1.5.2 接触网系统联调联试

1.5.2.1 联调联试目的

根据接触网几何参数、接触网平顺性、弓网受流性能、接触网性能、自动过分相测试数据结果,对接触网系统进行调试与优化,使接触网系统达到设计要求和有关标准要求,为动态验收提供依据。

1.5.2.2 测试内容

1.接触网几何参数检测内容

主要检测拉出值、接触线高度等。

2.接触线平顺性检测内容

主要检测受电弓所受的垂向加速度(硬点)、一跨内接触线高差(2A)等。

3.弓网受流性能测试内容(1)测试弓网动态接触力指标,包括最大接触力、最小接触力、平均接触力、标准差。(2)测试弓网燃弧指标,包括最大燃弧时间、燃弧次数、燃弧率。

4.接触网性能测试内容(1)测试接触网静态弹性。(2)测试接触线动态抬升量。

5.动车组自动过分相性能测试内容(1)测试动车组正常自动过分相的主断路器动作状态及网压变化。(2)测试动车组过分相时的速度损失。

1.5.2.3 测试方法

1.接触网几何参数和平顺性检测方法(1)接触网光学非接触式测量:

采用装备有光学非接触式测量系统的综合检测列车进行60km/h及以下速度的准静态检测,测量接触线高度、拉出值和高差等接触网几何参数。(2)利用接触网检测车设备检测:

利用接触网检测车设备检测接触线高度、拉出值、高差、弓网动态接触力或硬点等,最高检测速度160km/h。

2.弓网受流性能测试方法

在动车组或电力机车上的测试受电弓上安装各种测量传感器、信号处理及传输装置,将测量信号引至动车组或电力机车内的数据采集系统中进行集中处理。在动车组或电力机车运行时,测量弓网受流性能各项参数。

3.接触网性能测试方法(1)接触网静态弹性测试:

采用接触网作业车,对各测点的接触网静态弹性进行测量和记录。(2)接触线动态抬升量测试:

1)摄像法:采用摄像方式,测试试验列车通过时接触网导线振动情况,并进行图像处理分析。

2)位移法:采用接触线振动无线测量系统,进行接触线动态抬升量测试。

4.动车组自动过分相性能测试方法

观察司机显示屏相关信息显示,记录动车组通过分相点时断电及合电里程、动车组网压变化、主断路器状态和速度损失等。

1.5.2.4 评判标准《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》(TB 10758—2010)、《高速铁路接触网运行检修暂行规程》(铁运〔2011〕10号)、《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)、《高速铁路联调联试及运行试验指导意见》(铁集成〔2010〕166号)、有关设计文件等。

1.5.2.5 配合要求(1)联调联试前,由设计单位提供最终的全区段接触网设备基础台账数据:包括接触网平面结构图、设备结构、设备类型,曲线、坡度、桥梁、公里标位置等。(2)联调联试前,由设计单位和测试单位共同确定接触网静态弹性、动态抬升量接触网各测试典型断面的位置;测试时,需施工单位等提供接触网作业车和作业人员配合。(3)联调联试期间,测试人员需要登车顶进行测量设备检修时,需接触网停电。(4)进行光学非接触式测量时,为避免取流受电弓与接触网之间的相互作用扰动接触线,升运行方向后方受电弓取流,并以不超过60km/h的速度匀速运行。(5)接触网静态弹性测试期间,接触网停电,测试区段两端的接触网挂接地杆。有关铁路局供电设备管理单位进行配合,并负责办理接触网停、送电要点登销记手续。(6)接触线动态抬升量测试时,在接触网外侧地面采用摄像方式进行测试,对测试列车运行无影响。测试人员进出车站等时需有关单位做好配合工作。(7)进行重联动车组测试时,有关车站等应具备动车组解编及动车组换位重联能力。1.5.3 供变电系统联调联试

1.5.3.1 联调联试目的

测试供变电系统在测试列车各种运行条件下的性能和参数,评价供变电系统的安全性、稳定性和可靠性等。验证SCADA系统的遥控、遥信、遥测功能。根据测试结果,对供变电系统进行调整和优化,使供变电系统达到设计要求,为动态验收提供依据。

1.5.3.2 测试内容

1.供变电设备运行参数测试内容(1)牵引变电所:

1)测试变电所进线侧母线电压、电流。

2)测试牵引网侧母线电压、电流。

3)测试馈线电压、电流。

4)测试负序、谐波、功率因数等各有关参数。(2)AT所、开闭所、分区所:

1)测试分区所两侧接触网末端低压电压。

2)测试供电臂上、下行末端穿越电流。

3)测试AT所两侧AT电流。

2.供电能力测试内容(1)测试按设计要求的追踪间隔工况下各AT分区所、AT所运行参数。(2)测试供电臂末端并联供电、分开供电运行参数。(3)测试越区供电条件下(非正常情况下)各AT分区所、AT所运行参数。

3.接触网短路测试内容

测试接触网人工短路状态下的牵引变电所、AT分区所、AT所接触网短路电压、电流参数,计算各AT吸上电流比,分析短路点接触网阻抗。

4.SCADA系统功能测试内容

测试牵引变电所、分区所、开闭所、AT所及电力变配电所、箱式变电所、接触网上隔离开关等受控站牵引供电及电力供电设施综合自动化系统的遥控、遥测、遥信等功能。

1.5.3.3 测试方法

1.供变电设备运行参数测试方法

使用微机数据采集系统,对供变电系统测点信号连续采样记录。牵引变电所、分区所、AT所测试电压、电流信号全部由电压、电流互感器二次侧连接,电压传感器并接于电压互感器二次输出(电压传感器输入阻抗>20kΩ),低阻抗电流传感器串接于电流互感器二次回路(电流传感器输入阻抗<0.1Ω)或电流钳于电流互感器二次线取得电流信号。

对采样结果进行有关计算和相关分析,统计归纳得出各项被测项目的有效值、最大值、波形、各奇/偶次谐波分量、变压器原次边输入输出功率、功率因数等内容。

2.供电能力测试方法(1)按设计要求的追踪间隔工况下,进行供变电系统测试,并将测试结果与设计参数及运行图进行校核。(2)联调联试期间,安排被试AT分区所改变运行方式一次(改变该AT分区所两侧供电臂的并联或分开供电方式,即改变前为并联则改为分开供电,改变前为分开则改为并联供电),测试供电臂末端并联供电、分开供电方式下的运行参数。(3)明确越区供电测试日期,由相关部门于测试开始前后进行越区供电相关变电所、分区所的开关操作。越区供电期间,被试牵引变电所经被试AT分区所向相邻变电所供电臂越区供电,越区供电臂上下行按越区供电模式组织列车运行。

3.接触网短路测试方法

在接触网短路测试地点,将接触网T或F线对地经断路器短接(或T—F线间短接)。连续记录短路电压、电流波形;每一次短路测试后,及时利用牵引供电综合自动化系统,提取变电所、AT所、分区所故障点标定装置数据。

测试馈线电流、电压,短路点位置,测试短路点所在供电臂线路阻抗,验证保护动作,并记录波形。

4.SCADA系统功能测试方法

抽样测试SCADA系统遥控、遥信、遥测功能。(1)遥控测试:

在调度端对受控站开关进行远程操作,验证开关分、合操作是否正常,开关返回状态是否与实际情况一致。(2)遥信测试:

在受控站设置各种报警信号、预告信号和动作信号,观察调度台显示信号、报警信息等是否与受控站一致。(3)遥测测试:

在受控站使用加量设备对各测量二次回路进行加量操作,观察调度台显示的遥测值是否与现场加量值相符。

1.5.3.4 评判标准《轨道交通 牵引供电系统电压》(GB/T 1402—2010)、《电能质量供电电压允许偏差》(GB 12325—2008)、《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T 15543—2008)以及《铁路客运专线技术管理办法(试行)》(200~250km/h部分)(铁科技〔2009〕116号)、《铁路客运专线技术管理办法(试行)》(300~350km/h部分)(铁科技〔2009〕212号)、有关设计文件等。

1.5.3.5 配合要求(1)集成商需提供被测试变电所、AT分区所、AT所的主接线图和二次接线图及继电保护整定值。(2)集成商需提供被测试变电所电力系统引入电源的短路容量。(3)集成商需提供短路用断路器及其他工器具。(4)有关铁路局供电段和施工单位等人员需配合测试单位人员进入变电所、AT分区所、AT所接入测试设备。(5)有关铁路局供电段和施工单位等需提供配合,安排越区供电测试等测试前、后相关变电所、分区所的开关操作。(6)由有关客运专线公司组织测试单位、铁路局有关部门及单位、设计单位、监理单位、集成商、工程单位等做好短路试验方案的编制、审核和实施工作。(7)SCADA系统需完成静态验收,并提供静态验收报告及验收点表。(8)同时组织进行综合接地测试和电磁兼容测试。1.5.4 通信系统联调联试

1.5.4.1 联调联试目的

通过对通信系统的功能、性能、接口等内容进行测试,验证传输、应急通信、综合视频监控等系统与其他相关系统的匹配关系,验证动车组高速运行条件下的GSM-R场强覆盖、GSM-R网络服务质量、调度通信、GSM-R应用业务等是否满足要求等。根据测试结果,对通信系统进行调试和优化,使其功能和相关性能达到设计要求,为动态验收提供依据。

1.5.4.2 测试内容

1.GSM-R系统性能测试内容(1)GSM-R电磁环境:

在开始通信系统联调联试前,需对高速铁路联调联试段沿线的GSM-R电磁环境进行测试,掌握沿线GSM-R工作频段内的电磁环境,GSM-R工作频点是否被占用或受到干扰,特别是公网GSM系统对GSM-R工作频段的干扰。GSM-R电磁环境测试是保证后期GSM-R动态场强覆盖、网络服务质量、应用业务等测试结果正确的关键。(2)GSM-R场强覆盖:

在动车组按设计速度运行条件下测试和统计95%时间地点概率条件下的接收电平,重点查找接收电平低于设计指标的弱场区段、越区覆盖基站和区段、基站之间覆盖范围严重不均衡区段等。根据测试结果,可对GSM-R基站的发射功率、天线方向角、天线俯仰角等参数进行合理调整,对GSM-R场强覆盖进行优化处理。(3)GSM-R服务质量:

包括语音通信服务质量测试、分组数据域服务质量测试,对承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统,还需进行电路数据域服务质量测试。

2.通信系统应用业务测试内容(1)调度通信业务:

在列车按设计速度运行条件下,进行调度通信系统个别呼叫、功能寻址、位置寻址、组呼、紧急呼叫、多优先级处理、铁路专用自动电话等业务测试;检测本高速铁路调度通信系统和既有调度通信系统之间的连接、信令和功能。(2)GSM-R应用业务:

对于承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统,进行CTCS-3级列控系统电路域数据传输业务测试。对GSM-R系统与CTCS-3级列控系统间各种接口的信令进行监测,包括Abis接口、A接口、PRI接口等。在列车按设计速度运行条件下,进行调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送等业务系统功能和性能的动态测试。同时,对CTC、GROS、GRIS等接口进行验证和测试。(3)数据网业务:

对提供给客运服务、视频监控等系统的数据网骨干层进行吞吐量、延时等指标测试,验证数据网的VPN、安全性等功能和性能。(4)应急通信系统功能:

测试现场至应急中心之间动态图像、静止图像和多路语音通信实时传送和显示等功能。(5)综合视频监控系统功能和性能:

测试入侵检测等视频内容分析功能;测试综合视频监控系统与客运服务系统等视频互联互通功能;测试综合视频监控系统与动力环境监测等外部系统进行联动的功能;测试系统用户和认证授权、用户优先级权限管理功能,测试视频资源的屏蔽、限制、高优先级抢占低用户视频资源等功能,测试设备的配置、故障、性能、安全和日志管理,同时对用户、视频资源和设备的编码标识进行验证等。

3.传输通道保护功能测试内容(1)传输通道保护对业务应用的影响。(2)GSM-R基站间传输链路保护对业务应用的影响等。

1.5.4.3 测试方法

1.GSM-R系统性能测试方法(1)GSM-R电磁环境:

在关闭全线GSM-R基站载频的条件下,利用车顶天线接收外部电磁信号,主要采用频谱扫描的方式对GSM-R系统使用的EGSM频段进行测试,找出干扰频繁出现的区段。进行高速铁路联调联试段GSM-R电磁环境测试时,需要关闭相邻线路的部分基站。(2)GSM-R场强覆盖:

承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统场强覆盖动态测试应分别在全部基站打开、奇数基站打开和偶数基站打开3种情况下进行,不承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统场强覆盖测试只需要在全部基站打开的条件下进行。在列车按设计速度运行条件下,测试并统计95%时间地点概率的接收电平,重点查找以下区段:

1)接收电平低于设计指标的弱场区段。

2)越区覆盖的基站和区段。

3)基站之间覆盖范围严重不均衡的区段。

GSM-R场强覆盖测试系统安装在测试动车组上,天线安装在动车组顶部。测试时,测量接收机锁定沿线基站载频,测试系统使用脉冲触发方式采集测量接收机接收电平数据,采样间隔4cm。测试系统按照95%的时间地点概率进行数据统计,统计区间为100m。(3)GSM-R服务质量:

承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统电路数据域服务质量测试应在全部基站打开、奇数基站打开和偶数基站打开3种情况下分别进行。不承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统服务质量测试应在全部基站打开条件下进行。在测试动车组按设计速度运行条件下,进行GSM-R服务质量测试。GSM-R服务质量测试系统安装在测试动车组上,测试天线安装在动车组顶部,利用测试手机、专用测试设备、自动拨号终端、CSD测试服务器、GPRS测试服务器等发起语音呼叫、电路数据传输和分组数据传输,跟踪空中接口的信令,对不同测试条件下的网络服务质量进行测试和统计。根据测试结果调整网络参数,提高网络性能。测试中需关注高速铁路联调联试段GSM-R系统与相邻线路GSM-R系统的相互影响。

2.通信系统应用业务测试方法(1)调度通信业务:

调度通信系统功能测试主要对调度员、车站值守人员、司机、车长、随车机械师间的话音通信进行测试,由测试人员或应用人员发起不同类型的呼叫,测试通话质量、呼叫成功率等。在相关接口上跨接协议分析仪,进行本高速铁路调度通信系统与既有调度通信系统间的互连互通测试,通过信令追踪分析本高速铁路调度通信系统与既有调度通信系统间接口的信令和功能。调度通信业务测试一般安排在GSM-R系统性能测试合格后进行。(2)GSM-R应用业务:

1)CTCS-3级列控系统业务:承载CTCS-3级列控数据传输业务的GSM-R系统,在CTCS-3级列控系统功能试验过程中,通过安装在GSM-R核心网的GSM-R接口监测系统对GSM-R系统与CTCS-3级列控系统的各种接口进行监测,包括A接口、Abis接口和PRI接口,测试通信系统为CTCS-3级列控系统提供电路域数据传输服务的质量和可靠性。

2)列车无线车次号校核信息传送业务:通过CTC系统的功能测试,对GROS及相关铁路局GRIS和CTC记录数据进行分析,检查通信系统承载列车无线车次号校核信息传送业务的各种功能及其可靠性。车载测试系统自动向地面测试服务器发送列车无线车次号校核信息,地面测试服务器统计列车无线车次号校核信息的发送成功率。

3)调度命令信息传送业务:通过CTC系统功能测试,对相关铁路局GRIS和CTC记录数据进行分析,检查通信系统承载调度命令信息无线传送业务的各种功能及其可靠性。采用由地面测试服务器自动发送调度命令信息的方式,按照测试计划向测试动车组测试系统发送调度命令信息,接收测试用机车综合无线通信设备发送的自动确认和手动签收信息,统计调度命令信息发送成功率。

GSM-R应用业务测试一般安排在GSM-R系统性能测试合格后进行。(3)数据网业务:

采用IP网络分析仪测试数据网吞吐量、延时等指标。对数据网不同业务VPN进行互通测试,检查数据网VPN的功能和安全性。(4)应急通信系统功能:

选择典型事故模拟点,确定1个车站接入点和1~2个区间接入点,将应急通信系统的现场设备连接到接入点,测试事故模拟现场至应急中心之间动态图像、静止图像和多路语音通信实时传送和显示等功能。(5)综合视频监控系统功能和性能:

1)系统功能:在视频车站接入节点或区域节点,选取典型的视频采集点,对系统监视的画面进行调用,验证系统提供的各项功能。设置入侵场景,或者调用入侵历史图像对系统的视频内容分析功能进行验证。

2)图像质量:图像质量按照主观评价体系进行评价。同时,通过标准电视测试卡、视频图像发生器等设备测试系统图像的清晰度、色彩还原度和灰度等指标。

3)互联互通功能:在综合视频监控车站接入节点向旅客服务系统等传送视频图像信息,在旅客服务系统等端察看是否按要求接收到相应视频图像信息等。

4)联动功能:在综合视频监控车站接入节点或区域节点直接从动力环境监测等系统获取需要的告警信息,检查对这些信息的联动处理结果。

3.传输通道保护功能测试方法(1)传输通道保护对业务应用的影响:

在GSM-R、调度通信、数据网等业务应用过程中,通过人工模拟故障进行传输通道的切换,评价传输通道保护功能对GSM-R、调度通信、数据网等业务的影响。(2)GSM-R基站间传输链路保护对业务应用的影响等:

选择1~2个典型的GSM-R基站接入环,在进行GSM-R通话的过程中,通过关闭相应基站环主用2M通道或激光器的方式模拟基站环故障,测试GSM-R系统基站间传输链路保护对业务应用的影响等。

1.5.4.4 评判标准(1)《关于铁道部和中国移动共用900MHz移动通信网频率资源问题的函》(信部无函〔2007〕186号)。(2)《高速铁路通信工程施工质量验收标准》(TB 10755—2010)。(3)《铁路GSM-R数字移动通信工程施工质量验收暂行标准》(铁建设〔2007〕163号)。(4)《铁路GSM-R数字移动通信系统工程设计暂行规定》(铁建设〔2007〕92号)。(5)《GSM-R数字移动通信网技术体制》(科技运〔2006〕120号)。(6)《GSM-R数字移动通信网编号计划(V2.0)》(科技运〔2006〕119号)。(7)《GSM-R数字移动通信智能网技术条件(V1.0)》(科技运〔2006〕117号)。(8)《GSM-R数字移动通信通用分组无线业务(GPRS)系统技术条件》(科技运〔2010〕14号)。(9)《GSM-R无线网络覆盖及服务质量(QoS)测试方法(V1.0)》(科技运〔2008〕170号)。(10)《GSM-R数字移动通信网设备测试规范第二部分——调度台和车站台(V1.0)》。(11)《GSM-R数字移动通信应用技术条件第一分册——调度通信系统(V1.0)》(科技运〔2007)116号)。(12)《GSM-R数字移动通信应用技术条件第二分册——列车无线车次号校核信息传送系统(V1.0)》(科技运〔2007〕98号)。(13)《GSM-R数字移动通信应用技术条件第三分册——调度命令信息无线传送系统(V1.0)》(科技运〔2007)99号)。(14)《GSM-R数字移动通信系统应用业务调度命令信息无线传送系统》(TB/T 3231—2010)。(15)《CTCS-3级列控系统总体技术方案(V1.0)》(科技运〔2008〕34号)。(16)(CTCS-3级列控系统GSM-R网络需求规范》(科技运〔2008〕168号)。(17)《CTCS-3级列控系统GSM-R网络接口规范(V1.0)》(科技运〔2009〕19号)。(18)《同步数字体系(SDH)光缆线路系统测试方法》(GB/T 16814—2008)。(19)《同步数字体系(SDH)光缆线路系统进网要求》(GB/T 15941—2008)。(20)《基于SDH的多业务传输节点(MSTP)本地光缆传输工程验收规范》(YD/T 5150-2007)。(21)《基于以太网技术的局域网系统验收测评规范》(GB/T 21671—2008)。(22)《铁路客运专线通信技术装备标准(试行)》(运基通信〔2010〕35号)。(23)《铁路应急通信接入技术条件》(TB/T 3204—2008)。(24)《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)。(25)《高速铁路联调联试及运行试验指导意见》(铁集成〔2010〕166号)。(26)《铁路综合视频监控系统技术规范(试行)》(运基通信〔2008〕630号)。(27)《铁路综合视频监控系统视频内容分析性能测试要求(暂行)》(运基通信〔2010〕527号)。(28)《铁路图像通信设计规范》(TB 10085—2009)。(29)《安全方法工程技术规范》(GB 50348—2004)。(30)通信系统设计规范、相关技术文件等。

1.5.4.5 配合要求(1)有关客运专线公司需组织提供通信系统静态验收测试报告和GSM-R电磁干扰清除报告。(2)有关客运专线公司需组织提供GSM-R系统初步网络优化报告。(3)集成商需提供通信系统联调联试所需数量的GSM-RSIM卡和GSM-R手机。(4)集成商、有关铁路局需在铁路局调度所和GSM-R核心网机房提供配合,安装协议分析仪、GPRS测试服务器、CSD测试服务器等。(5)集成商、有关铁路局需在铁路局调度所设置通信系统联调联试所需数量的具备自动接听功能的FAS终端。(6)集成商、有关铁路局需在有关GSM-R核心网中配置GPRS测试服务器需要的LAN接口和IP地址、CSD测试服务器使用的PRI接口和用户编号(具体号码配置原则依据上级相关文件)。(7)集成商、有关铁路局需在有关GSM-R核心网中配置所需数量的进行GPRS性能测试用的机车号和对应的IP地址。(8)有关客运专线公司和有关铁路局需提供沿线各车站进站点、出站点和车站中心点的公里标、GPS位置、GSM-R车站台号码和车站的公用电话号码等数据。(9)有关客运专线公司和有关铁路局需提供沿线GSM-R基站的位置信息(公里标和GPS位置)、频率配置、编号方案等文件。(10)在动车组开始5km/h准静态标定前半小时,需要关闭相应的GSM-R基站载频进行GSM-R电磁环境测试。GSM-R电磁环境测试期间,被测区段的GSM-R系统不能提供服务,动车组与地面不能使用GSM-R系统进行通信,相关单位应提前做好应急预案。(11)集成商、有关铁路局需在GSM-R核心网中配置399紧急呼叫、310组呼性能测试用网络数据。其中,399紧急呼叫测试用网络数据在MSC中除了不配置与FAS有关的虚拟组呼号码等数据外,其他数据与299紧急呼叫相同;310组呼测试用网络数据在MSC中除了不配置与FAS有关的ISDN号码等数据外,其他数据与210组呼相同。

同时,集成商、有关铁路局需在GSM-R核心网中只对测试用SIM卡开放399紧急呼叫、310组呼功能,并给测试用SIM卡写入允许发起/接收399紧急呼叫、310组呼的相关数据。(12)若GSM-R核心网不能配置399紧急呼叫、310组呼数据,试验中进行299紧急呼叫和210组呼性能测试时,调度台、车站值班台、CIR、GSM-R手机等将受到影响,不能正常使用。可在进行299紧急呼叫和210组呼性能测试前,联调联试段FAS系统暂不配置与299紧急呼叫和210组呼相关的数据。在性能测试合格后,进行299紧急呼叫和210组呼功能验证测试前,联调联试段FAS系统再按照编号方案配置与299紧急呼叫和210组呼相关的数据,保证功能测试的顺利进行。

有关铁路局根据测试期间的列车开行情况准备专用GSM-R手机,这些专用GSM-R手机不能开放组呼和紧急呼叫功能,并将沿线车站的有线电话号码、调度台及车站值班台号码和专用GSM-R手机电话号码提前列表。在进行紧急呼叫和组呼功性能测试期间,将电话号码表提供给调度员、沿线车站值班员和动车组司机,将专用GSM-R手机提供给动车组司机,采用个别拨号方式保证调度员、车站值班员和司机间的正常通信。(13)测试过程中,有关集成商、铁路局和客运专线公司需提供便利条件,便于测试人员进入铁路局调度所、GSM-R核心网机房等地进行安装和调试测试设备等工作,保证联调联试的顺利进行。(14)动车段(动车运用所)和动车组厂家需提供便利条件,便于测试人员安装车顶天线、车内馈线、电缆以及对测试系统进行动静态调试等工作。(15)测试过程中,集成商需提供配合和技术支持,及时处理故障和进行网络优化。1.5.5 信号系统联调联试

1.5.5.1 联调联试目的

通过信号系统联调联试,验证列控系统的相关功能和与列控系统相关的接口关系,检验轨旁信号设备状态;依据测试结果指导系统调试,为动态验收提供依据。

1.5.5.2 测试内容

1.轨旁信号设备状态检测内容(1)应答器:

检测应答器实际里程位置、应答器用户报文内容。根据应答器高精度实测里程位置及应答器用户报文,分析判断应答器之间的链接关系、覆盖范围是否正确,根据静态基础数据库判断应答器报文描述线路坡度、轨道电路区段、过分相、等级转换等信息与实际数据是否一致,评判高速条件下应答器的信息接收质量等。(2)轨道电路:

检测轨道电路调谐区位置,轨道电路主信号传输电压、载频、低频及码序分配,轨道电路邻线路、邻区段干扰,轨道电路工频干扰等信息,并以闭塞分区为单位对轨道电路的传输性能进行分析与评价。(3)补偿电容:

检测补偿电容位置、步长,以及包括是否丢失等信息在内的补偿电容运用状态等。

2.CTCS-3级列控系统功能及其兼容性测试内容(1)CTCS-3级列控系统功能:

测试注册与启动、注销、行车许可、临时限速、自动过分相、RBC切换、级间转换、降级运行、灾害防护、进出动车段、调车、重联与摘解、特殊进路、人工解锁进路等运营场景。(2)CTCS-3级列控系统互联互通:

对装备不同CTCS-3级列控车载设备的动车组进行互联互通测试,测试注册与启动、注销、行车许可、临时限速、自动过分相、RBC切换、级间转换、降级运行、灾害防护、进出动车段、调车、重联与摘解、特殊进路、人工解锁进路等运营场景。(3)CTCS-3级列控系统后备模式功能:

测试正线拉通,控车模式及模式转换,正线发车、接车、通过,侧线发车、接车、通过,临时限速,引导接发车,反向运行,冒进防护,自动过分相,级间转换,应答器信息丢失,故障模拟,灾害防护,大号码道岔等运营场景。(4)跨线CTCS-2级列控系统兼容性:

测试正线拉通,控车模式及模式转换,正线发车、接车、通过,侧线发车、接车、通过,临时限速,引导接发车,反向运行,冒进防护,自动过分相,应答器信息丢失,故障模拟,灾害防护,大号码道岔,等级转换等运营场景。

3.CTCS-2级列控系统功能测试内容

测试正线拉通,控车模式及模式转换,正线发车、接车、通过,侧线发车、接车、通过,临时限速,调车,引导接发车,反向运行,冒进防护,自动过分相,应答器信息丢失,故障模拟,灾害防护,大号码道岔,等级转换等运营场景。

4.车站联锁系统相关功能测试内容

测试计算机联锁系统与地面列控中心(TCC)、闭塞设备的接口和信息交换功能,计算机联锁系统与调度集中系统(CTC)车站终端设备的接口,计算机联锁系统与无线闭塞中心(RBC)接口(仅针对CTCS-3级列控系统),联锁系统特殊设计等。

5.CTC系统测试内容(1)系统功能:

测试列车运行监视、车次追踪、计划编制基础数据管理、列车运行计划编制、计划管理、调度命令管理、集中控制、车站控制、数据回放、统计分析等。(2)接口关系:

测试CTC与联锁系统、列控中心设备、无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器等的接口关系,以及CTC与相邻CTC/TDCS系统的接口关系。(3)故障模拟:

测试故障的影响范围,以及集成商提供的应对该故障的备有手段的有效性和合理性。包括与受控系统通信故障测试,CTC设备故障测试,CTC系统通信故障测试,错误操作故障测试等。

1.5.5.3 测试方法(1)轨旁信号设备状态检测方法:

采用装备有信号设备动态检测系统的电务试验车和综合检测列车,通过车载检测设备实现对信号的解析,进行轨旁信号设备状态动态检测和验证。(2)列控系统功能测试方法:

1)列控系统功能测试应根据列控系统等级、功能特征与运营需求,结合高速铁路站场与线路情况,选取相应的测试案例,编制测试序列。

2)通过CTC分散自律中心控制或车站控制模式,按照测试序列和测试案例要求准备测试进路,包括正常接发车进路与通过进路、引导接发车进路、调车进路以及进路建立、进路解锁与进路取消等。

3)通过CTC中心统一下达、更新与取消临时限速,临时限速的设置以及轨道故障占用、道岔表示故障、应答器故障等地面条件的设置应符合测试案例的要求。

4)测试序列应覆盖与动车组运行相关的所有基本进路。

5)通过车载ATP的反应、DMI显示判断列控系统功能测试结果。并可结合车载司法记录单元、RBC司法记录单元、GSM-R网核心机房监测记录设备、信号集中监测系统等对列控系统功能测试过程中的实时监测数据进行分析。

6)列控系统功能测试过程中应保持被测试系统软件版本和列控工程数据的相对一致性、稳定性,并做好记录。(3)车站联锁系统相关功能测试结合列控系统功能测试进行,在进路建立、取消、解锁、站内临时限速、信号关闭、站内轨道电路区段故障占用等条件下对联锁系统相关功能及接口进行测试。(4)CTC系统测试主要在CTC中心进行,结合列控系统功能测试,由CTC中心排列进路、下达临时限速等,对CTC系统控制模式转换、列车运行监视、车次追踪、临时限速下达等功能和接口关系等进行测试。(5)结合信号集中监测设备的监测数据对动态测试结果进行分析。

1.5.5.4 评判标准

1.轨旁信号设备状态检测(1)《电务试验车动态检测系统技术条件》(运基信号〔2005〕443号)。(2)《铁路信号维护规则》(铁运〔2008〕142号)。(3)《高速铁路竣工验收办法》(铁建设〔2012〕107号)。(4)《主体机车信号系统技术条件(暂行)》(科技运函〔2004〕114号)。(5)《高速铁路工程静态验收技术规范》(TB 10760—2013)。(6)《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)。(7)《CTCS-3级列控系统系统需求规范(SRS)》(科技运〔2008〕127号)。(8)《CTCS-3级列控系统应答器应用原则(V2.0)》(科技运〔2010〕21号)。(9)《CTCS-3级列控系统临时限速技术规范》(科技运〔2008〕151号)。(10)《CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V2.0)》(科技运〔2010〕136号)。(11)《CTCS-3级列控系统总体技术方案》(科技运〔2008〕34号)。(12)《CTCS-3级列控系统功能需求规范(FRS)》(科技运〔2008〕113号)。(13)《CTCS-3级列控系统GSM-R网络需求规范》(科技运〔2008〕168号)。(14)《CTCS-3级列控系统测试案例(V3.0)》(科技运〔2009〕59号)。(15)有关设计文件、技术规格书等。

2.CTCS-3级列控系统测试(1)《CTCS技术规范总则(暂行)和CTCS-2级技术条件(暂行)》(科技运函〔2004〕14号)。(2)《客运专线CTCS-2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)》(铁集成〔2007〕124号)。(3)《客运专线CTCS-2级列控系统列控中心技术规范(暂行)》(铁集成〔2007〕158号)。(4)《高速铁路竣工验收办法》(铁建设〔2012〕107号)。(5)《高速铁路工程静态验收技术规范》(TB 10760—2013)。(6)《高速铁路工程动态验收技术规范》(TB 10761—2013)。

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