郑西客运专线联调联试及试运行大纲V711090709.docx
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郑西客运专线联调联试及试运行大纲V711090709
郑西客运专线
联调联试及试运行大纲
中国铁道科学研究院
(高速铁路系统试验国家工程实验室)
郑州铁路局
西安铁路局
郑西铁路客运专线有限责任公司
2009年6月
目 录
一、目的、区段和试验列车1
1.目的1
2.试验区段2
3.试验列车及速度2
4.试验列车提速运行安全依据3
二、联调联试4
1.供变电系统联调联试4
2.接触网性能联调联试6
3.通信系统联调联试12
4.信号系统联调联试21
5.客运服务系统联调联试60
6.综合接地测试65
7.电磁兼容测试67
8.振动噪声测试69
9.路基及过渡段动力性能测试72
10.轨道动力性能测试73
11.道岔联调联试75
12.桥梁动力性能测试77
13.隧道内气动效应测试82
14.防灾安全监控系统联调联试84
15.动车组动力学性能监测86
16.轨道、接触网、信号设备检测87
17.轨道与路基结构车载探地雷达测试89
三、试运行91
1.试运行目的91
2.试运行内容91
3.试验条件95
四、时间初步安排96
1.动车组逐级提速试验96
2.C3系统试验99
3.信号系统联调联试100
4.全线拉通试验101
5.试运行101
五、现场组织机构和分工102
1.组织机构102
2.现场有关单位的分工102
3.组织实施建议103
六、前提条件105
郑西客运专线联调联试及试运行大纲
郑西客运专线为双线铁路,位于河南、陕西两省境内,自郑州西站至西安枢纽西安北站。
全线正线长度456.639km,最高运行速度350km/h,正线线间距5.0m,一般最小曲线半径7000m,最大坡度20‰,到发线有效长700m。
共设桥梁130座315660.875m,隧道38座76923.25m,桥隧长度占全长的70.86%,共设置郑州西站、荥阳南站、巩义南站、洛阳南站、渑池南站、三门峡南站、灵宝西站、华山北站、渭南北站、临潼东站、西安北等11个车站。
根据《关于印发<甬台温温福福厦铁路及武广郑西哈大客运专线建设协调会议纪要>的通知》(铁建设函〔2009〕410号)和《关于印发<郑西铁路客运专线剩余工程施工组织专题会议纪要>的通知》(铁建设函〔2009〕57号)文件精神,按照部运输局客运专线技术部要求,铁科院和郑州局、西安局、郑西客专公司共同依次编制完成《郑西客运专线联调联试及试运行大纲》初稿、讨论稿、修改稿、送审稿。
并根据2009年6月19日大纲审查会专家审查意见进行了修改,形成报批稿。
一、目的、区段和试验列车
1.目的
在动车组高速运行状态下对全线各系统进行综合测试,评价供变电、接触网系统设计参数和设备选型的合理性;验证通信、信号、客服、防灾等系统的功能、性能、安全性;验证路基、轨道、道岔、桥梁、隧道等结构工程和振动噪声、电磁环境、综合接地等的安全性和适用性;检验各系统接口关系;对全线的各系统进行调试,优化各系统的状态和性能,为郑西客运专线顺利开通提供科学依据。
联调联试结果可为动态验收提供依据。
试运行主要通过运行图参数测试、故障模拟、应急救援演练、按图行车,检验各系统在正常与非正常条件下运输组织的适应性,验证行车组织方式能否满足运营要求;检验设备故障和自然灾害条件下的应急处理能力;为完善科学合理的运输组织方案提供技术依据。
郑西客运专线联调联试及试运行经验将为京沪高速铁路及其他客运专线(高速铁路)的设计、施工、联调联试、验收和运营等提供技术支持。
2.试验区段
联调联试在全线上、下行线分阶段进行。
结合动车组逐级提速试验进行的联调联试分三段进行,第一段为郑州-洛阳南(120.85km);第二段为巩义南-临潼东(365.75km),第三段为渭南北-西安(56.90km)。
信号系统联调联试分两段进行,第一段为郑州-灵宝西(293.8km),第二段为三门峡南-西安(226.77km)。
拉通试验和试运行在全线进行。
3.试验列车及速度
(1)动车组
采用安装轨道检测、接触网检测、通信检测、动力学性能监测设备和CTCS-3级ATP车载设备的CRH2-061C动车组进行逐级提速试验;CTCS-2级、CTCS-3级列控系统功能测试、动车组重联试验,除CRH2-061C动车组外,还需1组350km/h的CRH2型动车组;跨线列车适应性验证试验,需要1组200~250km/h的动车组。
试运行根据内容采用不同数量的动车组。
满图试运行时采用配属到位的全部动车组。
试运行期间同时进行供电能力试验。
站前、环境、弓网、通信等系统逐级提速试验的速度档为200km/h、220km/h、240km/h、260km/h、280km/h、300km/h、310km/h、320km/h、330km/h、340km/h、350km/h,在测试数据正常条件下每个速度档运行2~4个往返。
正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定,运行1个往返。
更高速度试验,由现场指挥小组根据试验数据确定。
试验进行时,在符合行车安全标准前提下逐级提速。
重联试验速度档为200km/h、220km/h、240km/h、260km/h、280km/h、300km/h、310km/h、320km/h、330km/h、340km/h、350km/h,300km/h以下每个速度档运行1个往返,300km/h及以上每个速度档运行2个往返,最高试验速度根据测试结果确定。
18号道岔侧向试验以70km/h、80km/h、90km/h各运行3个往返,41号道岔侧向试验以120km/h、140km/h、150km/h、160km/h、170km/h各运行3个往返;正式试验前,进行地面测点的5km/h准静态标定。
信号系统功能验证试验的速度按ATP速度曲线控车。
全线拉通试验动车组的速度按ATP速度曲线控车。
(2)检测列车
采用160km/h内燃机车+电务试验车(郑州局SY999254)+加装弓网检测设备的轨道检查车(部检测中心SY998799)组成的检测列车,对轨道、接触网和信号设备状态进行检测,检测最高速度为160km/h。
试验期间,采用CRH2-061C动车组同时进行检测,检测速度依据试验速度。
轨检和网检结果均按《客运专线300~350km/h轨道不平顺管理标准建议值》(科技基〔2008〕65号)、《客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见》(铁建设〔2008〕7号)和接触网设计文件进行评定。
根据评定结果对不合格处进行精调和整治。
4.试验列车提速运行安全依据
(1)脱轨系数:
Q/P≤0.8;
(2)轮重减载率:
ΔP/P≤0.8;
当ΔP/P>0.8时停止提速(间断式测力轮对连续出现两个峰值减载);
(3)轮轴横向力:
H≤(10+P0/3),P0为静轴重;
(4)横向稳定性:
当构架加速度滤波0.5~10Hz、峰值有连续振动6次以上达到或超过极限值8~10m/s2(与转向架构架设计相适应)时,判定转向架失稳,即停止提速。
二、联调联试
1.供变电系统联调联试
1.1试验目的
考核动车组按设计要求的最小列车追踪间隔运行条件下的供电能力,考核单列、双列重联动车组运行工况下的供变电系统性能,评价供变电系统的安全性、稳定性和可靠性。
验证供变电系统是否满足设计和运行要求,是否存在功能缺陷。
检验牵引网内是否存在谐振过电压,考核变电所引入电源的电能质量,验证变电所故障状态下的越区供电能力。
1.2试验内容
以郑西客运专线的典型供电臂为测试对象,对该供电臂内的变电所、AT分区所、AT所牵引供电参数进行测试。
(1)供变电设备运行参数测试
1牵引变电所(西寨村变电所K818+032)的主变压器原、次边同时连续记录测试
220(330)kV侧母线电压UA、UB、UC;母线电流IA、IB、IC。
2×27.5kV侧母线电压Uα、Uβ;馈线电流IT1、IF1,IT2、IF2,IT3、IF3,IT4、IF4;
2AT分区所(K842+299)记录测试
分区所两侧接触网末端27.5kV电压;供电臂上、下行末端穿越电流;AT分区所两侧AT电流。
3AT所(K830+212)
接触网27.5kV电压,AT电流。
(2)越区供电能力
联调联试期间安排越区供电运行1天,越区供电期间,阌乡村变电所两侧供电臂由两侧的西寨村变电所、华山北变电所越区供电,越区供电期间西寨村变电所至华山北变电所供电臂上、下行,按越区供电供电模式组织列车运行。
测试越区供电期间西寨村变电所,AT分区所(K842+299)、AT所(K830+212)的运行参数。
(3)接触网短路测试
测试短路状态下的变电所、AT分区所、AT所接触网短路电压、电流参数。
(4)供电能力测试
测试动车组按设计要求的最小列车追踪间隔运行条件下的变电所、AT分区所、AT所运行参数,或联调联试期间具体安排动车重联。
重联运行条件下的变电所、AT分区所运行参数。
1.3试验方法
(1)使用微机数据采集系统,对测试信号连续采样记录,对采样结果经过相关分析、DFT计算、统计归纳取得上述各项的有效值、最大值、波形、各次谐波分量,变压器原次边输入输出功率、功率因数。
(2)结合试验区段的列车运行图,测算牵引网末端电压水平和事故情况下的越区供电能力,测算牵引变电所不同电压侧的母线、馈线电流、功率因数、谐波、负序参数。
(3)在变电所、分区所、AT所分别测试变电所不同电压侧的母线、馈线电压、电流、功率因数、谐波及负序等参数。
(4)将测试结果与设计参数及运行图进行校核。
(5)应分别在列车正常和紧密运行工况下,进行试验测试。
(6)越区供电能力测试时,铁科院与郑西客运专线运行部门在试验计划中指定越区供电日期,由郑西客运专线安排越区供电前、后相关变电所、分区所的开关操作。
(7)接触网短路测试,按郑西客运专线安排的短路测试日期、时间,事先安装适合测试短路电流、电压参数、波形的高速采样装置,测试短路状态下的变电所、AT分区所、AT所接触网短路电压、电流参数。
1.4评判标准
依据《IEC60850铁路应用牵引供电系统的供电电压》、《GB1402-1998eqvIEC850:
1988铁路干线电力牵引交流电压》、《GB12325-1990电能质量供电电压允许偏差》以及《GB12325-1990电能质量三相电压允许不平衡度》等标准进行评判。
(1)测试运行期间,接触网电压应满足如下要求:
1标称电压:
25kV;
2最高值:
27.5kV;
3最小值:
19kV;
4瞬时最大值:
29kV。
(2)牵引负荷引起220(330)kV母线电压正负偏差绝对值之和不超过10%。
(3)220(330)kV母线的正常电压不平衡度低于2%,短时值不超过4%。
1.5试验条件
(1)变电所、AT分区所、AT所已按设计文件建成,承包商对工程质量和系统功能自检合格。
(2)提供工程设计图纸和技术说明,工程安装图纸、资料、手册,最终的技术文件、测试试验规格书和试验报告已整理完毕。
(3)铁路局组织完成并通过各系统的静态验收。
(4)提供试验期间列车运行图。
(5)提供被测试变电所、分区所、AT所的主接线图和二次接线图及继电保护整定值。
(6)提供被测试变电所电力系统引入电源的短路容量。
(7)郑西客运专线运行部门派出人员配合进入变电所、分区所、AT所接入测试设备。
(8)郑西客运专线运行部门安排联调联试期间1天被测试变电所越区供电。
在试验计划中指定越区供电日期,由郑西客运专线安排越区供电前、后相关变电所、分区所的开关操作
(9)提供联调联试期间动车组在试验区段的运行时分。
2.接触网性能联调联试
2.1受电弓空气动力性能调试
2.1.1试验目的
通过对CRH2-061C动车组检测受电弓进行空气动力学调试,调整受电弓导流板的位置和角度,优化受电弓受流性能,以保证弓网受流性能满足运行要求。
2.1.2试验内容
以CRH2-061C动车组6号车顶上的受电弓为测试对象,进行空气动力学调试。
(1)受电弓空气动力学性能测试及性能优化
试验时,CRH2-061C动车组4车受电弓受流,6车受电弓升弓,用4个测力传感器拉住,使其不与接触线接触(距接触线200~300mm),受电弓升弓状态见图2-2-1。
测试动车组高速运行时受电弓受到的空气动态力,测点布置见图2-2-1。
同时在动车组车顶安装摄像机,监视受电弓运行状态。
图2-2-1 动车组升弓状态
图2-2-2 测力传感器布置示意图
测试工况分别为无导流板和有导流板两种。
受电弓供应商依据测试结果,进行导流板位置和角度调整,直至满足预期目标:
●受电弓在双向运行时,两个碳滑板的测量值F1+F2与F3+F4基本一致;
●受电弓双向运行时,总的压力与F1+F2+F3+F4一致,且受电弓在双向运行压力基本一致。
(2)弓网受流性能验证及优化
待受电弓弓头的导风板调整完成后,解开6号车受电弓的拉绳,降下4号车的受电弓,用6号车的受电弓牵引运行一个往返,利用铁科院的弓网受流测量系统测量弓网受流性能:
包括弓网接触力、离线火花等参数。
如满足要求则此次试验调整工作结束,如不满足要求进行登顶调整导风板后,再次上线进行1个往返的测试,根据测试结果决定是否继续登顶调整。
根据实测的受流性能数据继续对受电弓的导流板进行优化,直至受流性能满足要求。
2.1.3参考标准
(1)高速受电弓空气动力学试验的参考标准为EN50317、EN50367。
(2)铁道部相关标准。
2.1.4试验条件
(1)受电弓每个方向应至少进行两次试验;被试受电弓的静态抬升力调至70N;
(2)动车组在250km/h速度下保持运行距离20km~30km以上;
(3)相关厂家负责导流板罩的安装和调整,郑州、西安局进行配合。
(4)铁科院负责测试设备的安装、调试、数据采集,相关厂家和郑州、西安局进行配合。
2.2弓网受流性能试验
2.2.1试验目的
测试单列、双列重联试验动车组的弓网受流性能,评价动车组的弓网适应性,并根据测试结果对接触网、受电弓进行调整。
2.2.2试验内容
(1)弓网动态接触力;
(2)离线(火花);
(3)硬点(受电弓所受的垂向加速度);
(4)接触线动态高度;
(5)受电弓运行状态图像监视弓网受流。
2.2.3评判标准
主要依据《客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见》(铁建设〔2008〕7号)、郑西客运专线接触网相关合同和技术规格书。
(1)弓网动态接触力
弓网动态接触力一般按一个跨距为分析单位,分析参数有:
最大值、最小值、平均值和标准偏差。
各参数评判标准如下:
1最大值:
(N)
2最小值:
(N)
3平均值:
(N),v:
速度(km/h)
4标准偏差:
(N)
(2)离线(火花)测定
离线火花的分析参数为最大火花时间、火花次数、离线火花率。
评判标准如下:
1一次最大离线时间不大于100ms。
2离线火花次数不大于1次/160m。
3离线率:
<0.14%
(3)接触线平顺性(受电弓滑板所受的垂直加速度)
速度等级(km/h)
<200
200≤v<300
300≤v<350
硬点AV(m/s2)
<490(50g)
<588(60g)
<686(70g)
硬点检测值超过标准值跨数应小于检测总跨数的0.5%。
表中:
AV-受电弓滑板受到的垂直方向上的加速度最大值。
(4)受电弓运行轨迹(动态高度)
接触导线最大垂直振幅2A≤150mm。
2.2.4试验条件
(1)试验对象
1单列动车组弓网受流性能:
一列CRH2-300型动车组的一台受电弓。
2双列重联弓网受流试验:
双列重联CRH2-300型动车组,其中一列动车组的受电弓安装测试设备,试验中,此列动车组总处于从控位置。
(2)试验条件
动车组整备场地要求:
接触网应能停电作业,便于试验人员进行受电弓及测量设备检修和整备。
每天试验完毕,铁科院试验人员及动车组维护单位上车顶检测受电弓状态和测试设备。
动车组受电弓的性能和状态满足各试验速度等级弓网受流标准要求。
被测受电弓的静态压力调至70N。
试验时按试验组要求升降指定受电弓。
2.3接触网性能试验
2.3.1试验目的
测试接触网悬挂的静态性能和接触网断面(跨中、定位点、线岔)的动态抬升量,评价接触网性能是否满足设计要求。
2.3.2试验内容
(1)测量接触网静态弹性,计算接触网静态弹性差异系数;
(2)接触线动态抬升量。
2.3.3试验方法
接触网静态性能测试选择郑西客运专线的两个典型锚段。
接触线抬升量:
跨中、定位点、线岔处,测试断面试验前另行确定。
(1)接触网静态弹性试验
郑西客运专线接触网建成后,施工单位提供接触网作业车配合铁科院机辆所进行测试,试验人员使用专用仪器在接触网作业车的平台上对各测点的接触网静态弹性进行测量和记录。
具体地点将根据郑西客运专线的接触网竣工平面图确定。
测试仪器:
接触网作业车一台;接触导线静态弹性测试仪两台。
(2)接触线动态抬升量
选择接触网上要测量的位置,在被测的接触导线附近安装标准参照板,作为振动位移的尺寸参照物。
测量时,用摄像机对准这一点,当受电弓通过这一位置时,摄像机录像,事后对所录图像进行分析处理,可计算得出接触导线的振动情况,得出导线振动的最大振幅。
2.3.4评判标准
(1)抬升量:
接触线抬升量不大于120mm。
(2)接触网静态弹性:
弹性差异系数计算公式:
(%)
弹性链形悬挂:
μ<10%。
2.3.5试验条件
(1)接触网静态弹性
1设计单位提出测试区段的建议;
2试验时施工单位提供一台接触网作业车配合铁科院试验人员进行测试。
(2)接触网动态抬升量
1设计单位与铁科院共同确定接触网各典型断面(跨中、定位点、线岔、锚段关节)的位置。
2线路试验前,施工单位提供接触网作业车两台及技术人员配合铁科院试验人员在各测点的接触网上安装接触线动态抬升量测量设备。
3线路试验过程中,施工单位根据铁科院试验组的要求,提供接触网作业车配合试验人员对测量设备进行调试和整备。
2.4动车组自动过分相性能试验
2.4.1试验目的
测试动车组自动过分相装置性能是否满足要求,验证动车组是否能够安全通过分相区。
2.4.2试验内容
(1)正常工作自动过分相;
(2)动车组手动过分相;
(3)动车组过分相时的速度损失。
2.4.3试验方法
(1)正常工作自动过分相
试验过程中记录车载过分相装置信号、动车组网压、主断路器状态等信号,观察司机显示屏相关信息显示。
(2)动车组手动过分相
试验时,动车按最高速度350km/h运行,进入分相区前(提前量应确保自动过分相功能起作用)司机按下过分相按钮,触发系统过分相程序;当列车驶出分相区后,系统自动闭合主断并恢复牵引力。
试验时记录司机动作及时间、动车组网压、主断路器状态等信号,观察司机显示屏相关信息显示。
2.4.4评判标准
(1)铁运〔2008〕28号《高速动车组试验和评价规范》;
(2)动车组自动过分相应满足设计规范要求;
(3)动车组手动过分相功能正常。
2.4.5试验条件
(1)供货商提供自动过分相装置设计原理及技术规范;
(2)供货商参加自动过分相试验并根据试验要求协助安装传感器并对过分相功能进行相应设置;
(3)试验完毕后,由供货商恢复过分相装置到正常运用状态。
3.通信系统联调联试
3.1试验目的
通过对郑西客运专线通信系统的联调联试,对通信系统的性能指标、功能、接口等进行测试和动态调试,使通信系统达到设计要求。
验证GSM-R数字移动通信系统在列车高速运行动态条件下的场强覆盖、网络服务质量、承载业务可靠性等,重点是验证承载CTCS-3列控业务的系统特性、服务质量以及可靠性等。
验证郑西客运专线通信系统为客运服务、牵引供电、信号等系统提供通信服务的质量和可靠性等。
3.2试验内容和方法
通信系统的联调联试包括基本功能测试、应用业务功能测试、接口关系调试和通信系统可靠性测试等内容。
3.2.1通信系统基本功能测试
(1)GSM-R电磁环境测试
在开始通信系统联调联试前,需对郑西客运专线沿线的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场强覆盖、网络服务质量、应用业务等测试结果正确和可靠的关键。
测试在关闭全线GSM-R基站及光纤直放站的条件下进行,利用机车天线接收外部电磁信号,采用频谱扫描及信令追踪相结合的方式对中国铁路与中国移动通信集团公司按地域共同使用的EGSM频段(885~889/930~934MHz)进行测试,找出干扰频繁出现的区段。
GSM-R电磁环境测试系统基本构成如下:
图2-3-1 GSM-R电磁环境测试系统基本构成
(2)GSM-R场强覆盖测试
郑西客运专线GSM-R基站子系统采用单网冗余覆盖的建设方案,GSM-R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三种情况下进行。
GSM-R场强覆盖动态测试在不同速度等级条件下测试和统计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越区覆盖基站和区段;
3基站之间覆盖范围严重不均衡的区段等。
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。
GSM-R场强覆盖测试系统安装在试验动车组上,天线安装在动车组顶部。
测试时,采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,统计区间为100m,测试系统按照50%和95%的时间地点概率进行数据统计。
GSM-R场强覆盖测试系统基本构成如下:
图2-3-2 GSM-R场强覆盖和服务质量测试系统基本构成
(3)GSM-R网络服务质量测试
在试验动车组高速运行动态条件下,将进行GSM-R网络服务质量测试与网络优化。
测试内容包括语音通信服务质量测试、分组数据域服务质量测试和电路数据域服务质量测试。
根据测试结果对GSM-R网络参数进行调整和优化。
语音通信服务质量测试包括呼叫建立时间、呼叫成功率、掉话率、切换成功率、切换执行时间、小区重选特性、组呼建立时间、紧急呼叫建立时间等指标。
分组数据域服务质量测试包括PING延时、UDP数据延时、吞吐量等指标。
电路数据域服务质量主要针对CTCS-3级列控业务相关的电路域服务质量进行测试,测试内容包括:
网络注册时延、CSD连接建立时延、CSD连接建立失败率、CSD数据传输端到端时延、CSD连接失效率、CSD传输干扰时间、CSD传输无差错时间等。
通过测试验证上述指标是否满足标准要求,为网络优化提供数据参考,保障列控信息车地间的可靠传送。
郑西客运专线GSM-R基站子系统采用单网冗余覆盖的建设方案,非连续基站故障时GSM-R系统的服务质量仍然需要满足要求,所以GSM-R网络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三种情况下分别进行,并在2
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