1.3 中国高速铁路技术体系形成
1.3.1 编制和完善高速铁路技术规范
设计规定是高速铁路建设的基础性文件。在20世纪90年代科研工作和试验线建设的基础上,完成了站前部分的设计规定编制和审查。2003年,完成了《京沪高速铁路设计暂行规定》。又经过国际咨询,2005年完成了设计暂规的修订完善工作。
1999年1月15日,在国家“八五”“九五”工务工程攻关成果的基础上,经多次讨论,编制完成了《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》,使站前工程设计有了一个初步的、可供遵循的依据。
随即,开始着手对设计规定站后部分的研究。2002年11月14日,召开了《京沪高速铁路站后工程设计暂行规定》第18章“防灾、安全、监控”送审稿审查会。
在此期间,经过广深准高速铁路建设,尤其是经过秦沈客运专线建设及综合实验,我国对高速铁路技术有了较为全面的认识。2003年5月,铁道部组织编制《京沪高速铁路设计暂行规定》,并以铁建设〔2003〕13号形式发布。该暂行规定共分14章,其内容包括总则、术语、行车组织、电气化、通信、信号、信息化、通信信号及其他规定、电力、动车组运用检修设备、给水排水、综合检测和综合维修、防灾安全监控、环境保护,比较全面地对京沪高速铁路设计问题做了规定。同时,对于高速铁路建设中不少技术问题的认识还不够清晰,无法在设计暂规中提出成熟的意见,需要借鉴国外专家的经验。
2003年7月至2005年5月,邀请法国SYSTR公司、日本海外铁道技术协力协会(JARTS)、德国DEC公司,先后分三次组织开展了《京沪高速铁路设计暂行规定》(以下简称《暂规》)及和设计暂规密切相关的京沪高速铁路沪宁段和京宁段工程初步设计国际咨询工作。
咨询成果验证了《暂规》以及据此进行的初步设计的先进性和合理性。咨询报告对《暂规》和初步设计(包括站前、站后工程共12个专业)给予了肯定,同时也指出了《暂规》和初步设计中的不足,提出了相应的完善方案和修改建议。在此基础上,借鉴国外先进的设计理念、成熟的计算方法和具体的应用实例,修改完善了《暂规》、可研报告和初步设计。
通过三次国际咨询,系统广泛地了解了世界高速铁路技术的发展方向和要点,吸收了当今世界高速铁路先进、成熟的设计思想和方法,借鉴和采用了世界发达国家高速铁路的设计标准和先进技术。尤其是国外高速铁路在设计中突出的人性化理念,以及强调旅客乘车的安全性和舒适性、重视运输和服务能力的配置及系统性要求、坚持高标准又预留发展余地、重视维修体系建设等先进的设计思想和观念。
国际咨询机构对京沪高速铁路站前设计采用的主要技术标准及初步设计文件给予了肯定,认为只需对部分专业做适当修改,就能够满足时速350公里行车及其安全性和舒适性的要求;针对站后设计,各咨询方也基本同意《暂规》确定的设计参数和技术标准。各咨询机构对京沪高速铁路全线平纵断面设计、主要结构物设计、电气化和通信信号系统选型以及主要设计参数等都做了比较和复核。检验了中国铁路的设计能力和水平,同时也指出了需要加强和修改之处,使《暂规》和初步设计进一步完善。在总结经验教训,吸收国际咨询意见的基础上,形成了京沪高速铁路技术路线,就是“坚持以人为本,落实科学发展观,自主研发创新与广泛吸收引进国际先进成熟技术相结合,博采众长、系统集成,走跨越式发展道路,高标准、高质量、高效率地建设世界一流高速铁路”。
针对国际咨询机构对初步设计中有关路桥工后沉降标准、道岔梁设计、无砟轨道及无砟轨道对轨道电路传输的影响和对策、路基稳定系数、接触网悬挂类型、无线通信的冗余方式、声屏障脉动力计算等方面提出的意见,组织设计单位进行了认真的归纳和整理,并逐条分析,积极消化吸收。对《暂规》的有关条款做了29处实质性修改,对初步设计进行了优化。对设计咨询中涉及的一些把握不准、尚有分歧的关键技术问题,中外双方展开了广泛深入的研讨和交流,进行了认真分析和比较,取得了一致意见,明确了解决方法,并结合国情路情优化了有关技术标准或技术方案。总之,修改后的《暂规》和初步设计更具先进性、合理性和系统性。
通过咨询,对国外高速铁路技术及其各自的特点有了比较深入的了解,代表世界高速铁路最高水平的德、法、日三国高速铁路技术各有特长、自成体系。京沪高速铁路除具备普遍特征外,还有其自身的特点和要求,主要体现在:京沪高速铁路要与时速200公里的既有线衔接成网,在运行初期实行高中速混跑,通信信号和电气化等设施必须相互兼容;全线1300多公里一次建成,工程浩大,地质复杂;中国要建设世界一流高速铁路,不可能照搬哪一国的技术,必须博采众长,广泛吸纳各国先进、成熟技术。德、法、日等国高速铁路技术自成体系、互不兼容,我国要想取各国之长,不但要对他们的专业技术有深入的了解,而且要认真分析其专业技术特点,科学解决各专业的衔接和接口问题,研究确定适合我国国情、路情的京沪高速铁路技术体系。技术研究和实践使我们深刻认识到:系统集成是京沪高速铁路技术体系的重点和关键。
基于这一认识,在开展国际咨询的同时,围绕世界一流标准,贯彻“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针,立足我国国情、路情,坚持自主创新与引进先进技术相结合,组织开展了京沪高速铁路技术体系研究。在认真吸收国际咨询成果、梳理总结我国十几年来高速铁路科研成果、深入开展关键技术研究的基础上,广泛征求各方专家意见,经过系统集成,初步形成了京沪高速铁路技术体系。
从京沪高速铁路立项前后到开工建设期间,铁道部还组织力量,编制了若干配套技术规范,对高质量完成京沪高铁建设发挥了重要作用。
在工务工程方面,制定颁布了《客运专线无砟轨道铁路设计指南》(铁建设函〔2005〕754号)、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设〔2005〕157号)、《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-2005)、《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)等。
在移动设备方面,制定颁布了《铁路动车组设备设计暂行规定》(铁建设〔2007〕89号)等。
在通信信号方面,制定颁布了《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》(铁运〔2006〕26号)、《客运专线综合接地技术实施办法(暂行)》(铁集成〔2006〕220号)、《铁路GSM-R数字移动通信工程设计暂行规定》(铁建设〔2007〕92号)、《客运专线CTCS-2列控系统列控中心技术规范(暂行)》(科技运〔2007〕158号)等。
在环保和安全方面,制定颁布了铁科技〔2006〕68号文件(要求新增综合视频监控系统),以及《铁路绿色通道建设实施指导意见》(铁建设函〔2007〕472号)、《关于调整在建及新建铁路绿色通道设计有关问题的通知》(铁鉴函〔2007〕544号)、《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》(铁建设〔2007〕139号)、《关于印发铁路防雷、接地工程设计专业分工及文件编制研讨会会议纪要的通知》(鉴信〔2007〕96号)、《关于公布〈CRH系列动车组轮对探伤设备配置标准(试行)〉的通知》(运装管验〔2009〕37号)、《关于动车运用所运用检修整备工装器具配置的通知》(运装管验〔2007〕3235号)等。
1.3.2 建成京沪高速铁路
按照国际铁路联盟标准,新建时速250公里的铁路为高速铁路。按照这个标准,秦沈客运专线是我国第一条高速铁路。秦沈客运专线建成之后,京津城际铁路、武广铁路在京沪高速铁路之前建成。但从标志中国高速铁路技术体系形成、彰显中国高速铁路形象的意义上看,京沪高速铁路被公认为我国第一条高速铁路。上述其他几条铁路,其意义更在于为建设京沪高速铁路提供的技术准备和技术验证。
京沪高速铁路全线正线长度约1318公里,是目前世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路。京沪高速铁路项目批复总投资2209.4亿元,也是新中国成立以来投资规模最大的建设项目。京沪高速铁路于2010年11月全线铺通。2010年12月3日试验列车速度达到486.1公里/小时,创造了中国高速铁路第一速度纪录。南京大胜关长江大桥是世界上首座六线铁路大桥,也是目前世界上设计荷载最大的高速铁路大桥,其主跨336米的长度名列世界同类高速铁路桥之首。
京沪高速铁路线路穿越华北和长江中下游两大平原,跨越海河、黄河、淮河、长江四大水系,桥隧占线路总长的81.6%。线路贯穿北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海7个省市,连接环渤海和长江三角洲两大经济区。线路起自北京南站,终到上海虹桥站,与北京、济南、上海三个铁路局管辖的既有铁路线相衔接,设计输送能力为单向每年运送8000万人次。
从1990年铁道部提出京沪高速铁路建设构想,到2008年1月16日国务院第205次常务会议批准京沪高速铁路开工报告,其决策过程历时18年。
2008年4月18日,国务院总理温家宝在北京出席京沪高速铁路开工典礼,宣布京沪高速铁路全线开工。6月12日,大店梁场顺利完成了第一孔900吨、32米无砟箱梁的灌注。12月2日,淮河特大桥完工。2010年7月19日,京沪高速铁路全线开始铺轨。11月9日,完成路基施工。11月15日,京沪高速铁路全线铺通。12月3日,“和谐号”CRH380A新一代高速列车在枣庄至蚌埠先导段创造了486.1公里/小时的最高速度。试验中各项检测数据表明,先导段路基、桥梁和轨道工程全部满足了列车高速运行要求,接触网工程质量达到世界领先水平。2011年2月20日,德州东至枣庄西段(313公里)和蚌埠南至上海虹桥段(471公里)开始联调联试。3月20日,北京南至德州东段(314公里)开始联调联试。5月11日至6月10日,开展全线拉通和运行试验。5月31日,京沪高速铁路通过初步验收。5月25日至26日,铁道部邀请30名院士及专家检查评估了京沪高速铁路工程。专家一致认为,京沪高速铁路轨道状态达到了高平顺和高稳定;通信信号和牵引供电系统稳定可靠,旅客服务系统符合开通条件;CRH380高速动车组实现了高速度、高舒适性要求;运营安全保障设施齐全,安全可靠。通过技术创新和标准化管理,工程技术、质量管理等达到世界先进水平,完全具备投入运营的条件。6月12日,京沪高速铁路通过安全评估,全线具备开通试运营条件。2011年6月30日15时,京沪高速铁路正式开通运营,初期运行时速300公里。
京沪高速铁路是国家战略性重大交通工程,线路长、标准高、技术复杂、工程量大、涉及面广,也是国家重大创新工程。京沪高速铁路在建设过程中,创新设计理念、建设技术和管理体制,集成国内科技资源、扩大国际交流与合作、借鉴京津城际铁路和其他铁路客运专线的创新成果和经验,着力推进技术创新,形成我国高速铁路建设的创新模式,形成了中国高速铁路技术标准体系。
京沪高速铁路项目的建成,形成了我国高速铁路网贯穿华北、华东的主骨架。2012年9月2日,合蚌高铁与京沪高铁衔接联调联试取得成功,10月16日正式开通运营。从合肥乘坐合蚌高铁经过蚌埠南站上京沪高速铁路运行至北京南站,最短运行时间3小时50分,比既有线旅客列车运行时间缩短5小时42分。2013年3月,京沪高速铁路平均开行80对列车,其中68对是时速300公里的高速动车组,12对是时速250公里的动车组,凡能上京沪高速铁路运行的列车其旅行时间均大大缩短。
京沪高速铁路创造了铁路建设的新纪录。2010年12月3日试验列车速度达到486.1公里/小时,创造了中国高速铁路第一速度纪录。南京大胜关长江大桥荣获四项世界第一:体量大,是世界上首座六线铁路大桥,钢材总量相当于武汉长江大桥的4倍。跨度大,其主跨336米的长度名列世界同类级别铁路桥之首。荷载大,主桥恒载加活载约120吨/米,桥梁载重35吨/米,相当于35车道的公路桥,是目前世界上设计荷载最大的高速铁路大桥。速度高,桥上京沪高速铁路的设计速度为300公里/小时,为世界先进水平;与沪汉蓉铁路、南京地铁三条双线铁路共一桥的情况在世界上尚无先例,是京沪高速铁路首创。2013年2月25日通过国家验收委员会验收,京沪高速铁路成为中国铁路客运专线、高速铁路中第一个通过国家验收的建设项目。