高速鐵路四電系統(tǒng)集成

前言

　　20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，我國鐵路在數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)方面發(fā)生了巨大變化。1997-2006年，通過六次大規(guī)模的提速改造，提速線路達(dá)23246km；截至2010年初，新建高速鐵路3700余km，行車速度250km／h及以上線路的總長度已超過4700km?！　「鶕?jù)《鐵路中長期規(guī)劃》，到2020年我國將建成16000km高速鐵路，其中“十一五”期間建成7000km。大規(guī)模的高速鐵路建設(shè)，為電力牽引供電、電力供電、通信、信號(hào)系統(tǒng)（簡稱四電系統(tǒng)）提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，也對(duì)四電系統(tǒng)中各個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展，各個(gè)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)，與列車、土建、外部系統(tǒng)的匹配，及其安全可靠性提出了更高的要求。　　應(yīng)運(yùn)而生的四電系統(tǒng)集成為高速鐵路四電系統(tǒng)建設(shè)提供了從系統(tǒng)論、控制論、協(xié)同論發(fā)展起來的、科學(xué)的工程建設(shè)方法。高速鐵路四電系統(tǒng)具有兩個(gè)明顯的特征：一是與動(dòng)車組、土建工程和外部系統(tǒng)的相互影響在加劇，銜接更為緊密；二是四電系統(tǒng)內(nèi)部的一體化、相互整合進(jìn)程也在加快。如何將四電系統(tǒng)及其相關(guān)的系統(tǒng)集約在一起，克服短板效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)、滿足高速鐵路對(duì)四電系統(tǒng)的要求，是四電系統(tǒng)首先要解決的問題?！　「咚勹F路四電系統(tǒng)集多學(xué)科、多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)于一體，是一個(gè)既相互獨(dú)立又密切相關(guān)且與外部系統(tǒng)有著復(fù)雜聯(lián)系的巨型系統(tǒng)。從工程建設(shè)角度看，四電系統(tǒng)建設(shè)又涉及設(shè)計(jì)、制造、施工、調(diào)試四個(gè)領(lǐng)域，如何將四電系統(tǒng)整合到包括這四個(gè)領(lǐng)域和運(yùn)營維護(hù)等在內(nèi)的、統(tǒng)一的平臺(tái)上；如何對(duì)高速鐵路四電系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行總體性把握、指導(dǎo)和管理，是高速鐵路四電系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)必須解決的問題。四電系統(tǒng)集成是為高速鐵路四電系統(tǒng)建設(shè)形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)、統(tǒng)一，系統(tǒng)開放、共享，調(diào)試手段先進(jìn)、有效的技術(shù)平臺(tái)提供方法和動(dòng)力。通過四電系統(tǒng)集成與創(chuàng)新，將各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控管理；提供各系統(tǒng)間業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)和觸發(fā)聯(lián)動(dòng)，提高對(duì)事件的應(yīng)急處理能力和快速反應(yīng)，并充分實(shí)現(xiàn)資源共享，降低工程造價(jià)。因此，四電系統(tǒng)集成是我國高速鐵路建設(shè)的必然產(chǎn)物，它為四電系統(tǒng)建設(shè)提供了相應(yīng)的技術(shù)、管理平臺(tái)?！　∥沂中老驳乜吹?，高速鐵路建設(shè)對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國民生活質(zhì)量的提高發(fā)揮了巨大作用，也為青年學(xué)者施展抱負(fù)提供了廣闊空間。教授級(jí)高級(jí)工程師蔣先國，作為鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司分管四電技術(shù)的副總工程師，近年主要從事高速鐵路四電系統(tǒng)集成的研究、設(shè)計(jì)及總包管理工作，參與了我國首次采用四電系統(tǒng)集成工程總承包建設(shè)模式的京津城際的建設(shè)；主持完成了石太高速鐵路四電系統(tǒng)集成工程總承包項(xiàng)目，該工程于2009年4月1日開通，至今運(yùn)行情況良好。在上述工作經(jīng)歷中積累了豐富的研究成果、經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)，為本書的編寫與出版打下了良好的基礎(chǔ)?！　「屛倚老驳氖牵嗄陮W(xué)者能夠結(jié)合自己的工程實(shí)踐，再上升到理論層面進(jìn)行總結(jié)形成著作，以期對(duì)相關(guān)技術(shù)提供指導(dǎo)。

內(nèi)容概要

《高速鐵路四電系統(tǒng)集成》講了高速鐵路四電系統(tǒng)建設(shè)均采用了系統(tǒng)集成的建設(shè)模式，為高速鐵路核心系統(tǒng)的建設(shè)品質(zhì)提供了技術(shù)、方法、組織等方面的強(qiáng)有力的保障。作者結(jié)合他在四電系統(tǒng)集成方面的研究成果與實(shí)踐活動(dòng)，系統(tǒng)論述了高速鐵路四電系統(tǒng)集成的產(chǎn)生及必要性、系統(tǒng)集成及RAMS分析的理論基礎(chǔ)，并系統(tǒng)地介紹了四電系統(tǒng)集成技術(shù)方案及關(guān)鍵技術(shù)、接口技術(shù)、四電系統(tǒng)RAMS分析方法和四電系統(tǒng)集成的試驗(yàn)內(nèi)容。

作者簡介

蔣先國，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司副總工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師、博士后工作站業(yè)務(wù)指導(dǎo)專家。長期從事鐵道電氣化的設(shè)計(jì)、研究及技術(shù)管理工作，先后主持哈大線電氣化改造、京秦既有電氣化鐵路提速改造、秦沈及哈大鐵路客運(yùn)專線等數(shù)十項(xiàng)國家重點(diǎn)工程的設(shè)計(jì)，組織完成了

書籍目錄

第1章 高速鐵路四電系統(tǒng)集成的背景及必要性　1.1 我國高速鐵路的建設(shè)　　1.1.1 高速鐵路的發(fā)展　　1.1.2 高速鐵路的構(gòu)成　　1.1.3 高速鐵路的需求　　1.2 高速鐵路四電系統(tǒng)集成的產(chǎn)生　　1.2.1 高速鐵路四電系統(tǒng)的構(gòu)成與特征　　1.2.2 高速鐵路四電系統(tǒng)集成的產(chǎn)生　1.3 高速鐵路四電系統(tǒng)集成的目標(biāo)與要求　　1.3.1 四電系統(tǒng)集成的必要性　　1.3.2 四電系統(tǒng)集成的理念　　1.3.3 四電系統(tǒng)集成的目標(biāo)　1.4 四電系統(tǒng)集成的建設(shè)管理　　1.4.1 四電系統(tǒng)集成工程總承包　　1.4.2 綜合設(shè)計(jì)院為主辦方的四電系統(tǒng)集成總承包　　1.4.3 總體設(shè)計(jì)院牽頭的四電系統(tǒng)集成總承包　1.5 小結(jié)第2章 系統(tǒng)集成理論　2.1 系統(tǒng)集成的概念　2.2 系統(tǒng)集成的理論基礎(chǔ)　　2.2.1 系統(tǒng)論、控制論、協(xié)同論　　2.2.2 集成論　　2.2.3 系統(tǒng)集成理論的核心思想　2.3 系統(tǒng)集成模式　　2.3.1 集成單元的行為方式　　2.3.2 集成單元間連接與組織方式　2.4 技術(shù)集成理論與方法　　2.4.1 技術(shù)集成的概念　　2.4.2 技術(shù)集成方法　　2.4.3 工程中的技術(shù)集成　2.5 小結(jié)第3章 高速鐵路四電系統(tǒng)集成方案　3.1 四電系統(tǒng)集成的應(yīng)用條件　3.2 四電系統(tǒng)集成的基本方法　　3.2.1 技術(shù)集成單元的辨識(shí)　　3.2.2 集成模式的選擇　　3.2.3 集成創(chuàng)新　　3.2.4 技術(shù)集成的評(píng)估　3.3 四電系統(tǒng)集成方案　　3.3.1 電力牽引供電系統(tǒng)　　3.3.2 電力供電系統(tǒng)　　3.3.3 通信系統(tǒng)　　3.3.4 信號(hào)系統(tǒng)　3.4 接口管理　　3.4.1 鐵路工程接口的定義、特征及要素　　3.4.2 四電系統(tǒng)內(nèi)、外部接口的主要內(nèi)容　　3.5 小結(jié)第4章 高速鐵路四電系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)　4.1 概述　4.2 專業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)　　4.2.1 電力牽引供電系統(tǒng)　　4.2.2 電力供電系統(tǒng)。10kV長電纜線路補(bǔ)償　　4.2.3 通信系統(tǒng)　　4.2.4 信號(hào)系統(tǒng)　4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)　　4.3.1 站區(qū)綜合管溝　　4.3.2 區(qū)間四電設(shè)施集約化設(shè)計(jì)　　4.3.3 綜合設(shè)備洞室　　4.3.4 隧道斷面布置　　4.3.5 綜合接地系統(tǒng)　4.4 系統(tǒng)整合關(guān)鍵技術(shù)　　4.4.1 綜合SCADA系統(tǒng)　　4.4.2 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)　　4.4.3 箱式設(shè)備　4.5 小結(jié)第5章 高速鐵路四電系統(tǒng)集成RAMS評(píng)估　5.1 RAMS概述　……第6章 高速鐵路四電系統(tǒng)集成試驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　3.通號(hào)工程　　通號(hào)工程由通信和信號(hào)兩大系統(tǒng)組成。通信系統(tǒng)以傳輸及接入、數(shù)據(jù)網(wǎng)、GSM-R專用移動(dòng)通信等子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包括調(diào)度、會(huì)議電視、救援指揮、視頻、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、電源和同步時(shí)鐘分配等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列控信息、話音、數(shù)據(jù)、圖像等的傳輸。信號(hào)系統(tǒng)是確保列車運(yùn)行安全、正點(diǎn)、效率的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，主要由調(diào)度集中、列車運(yùn)行控制、車站聯(lián)鎖子系統(tǒng)組成。調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)的主要功能包括列車進(jìn)路及調(diào)車進(jìn)路的控制、列車運(yùn)行狀況集中監(jiān)控、列車運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整、臨時(shí)限速設(shè)置等?！　】偟膩碚f，通信信號(hào)工程主要由信息傳輸、行車指揮自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)化等部分構(gòu)成。它以電子或微電子器件為控制單元，采用集中管理、分散控制的集散式控制方式，是高速鐵路列車安全、高密度運(yùn)行的基本保證。世界各國發(fā)展高速鐵路都非常重視行車安全及其相關(guān)支持系統(tǒng)的研發(fā)。高速鐵路的信號(hào)與控制系統(tǒng)是集微機(jī)控制與數(shù)據(jù)傳輸于一體的綜合控制管理系統(tǒng)，是當(dāng)今鐵路適應(yīng)高速運(yùn)營、控制與管理而采用的最新綜合性高技術(shù)?！　?.動(dòng)車組　　動(dòng)車組是運(yùn)送旅客的動(dòng)力設(shè)備，集機(jī)械、材料、電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域的最新技術(shù)于一體并具有機(jī)車車輛一體化的特征。動(dòng)車組按列車動(dòng)力輪對(duì)的分布和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的設(shè)置分為動(dòng)力集中式與動(dòng)力分散式。目前世界上的動(dòng)車組基本都是向動(dòng)力分散型發(fā)展的。與常規(guī)鐵路相比，高速動(dòng)車組需要性能良好的轉(zhuǎn)向架、牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制、低噪聲及優(yōu)良的空調(diào)設(shè)施等。高速列車技術(shù)隨著各國高速鐵路的迅速發(fā)展而不斷提高，在一些高速列車的主要制造國家，已從第二代向第三代甚至更先進(jìn)的高速列車邁進(jìn)。我國高速動(dòng)車組采用動(dòng)力分散型，具有功率大、起動(dòng)加速快等特點(diǎn)，車體采用大斷面、通長中空鋁型材實(shí)體結(jié)構(gòu)，重聯(lián)運(yùn)行具有控制牽引和制動(dòng)的一致性，實(shí)現(xiàn)了高速行車的安全、舒適。　　我國已建成兩個(gè)速度級(jí)的高速動(dòng)車組技術(shù)平臺(tái)，250km／h速度等級(jí)有CRH、CRH、CRH 350km／h速度等級(jí)有cRH2-300、CRH。高速動(dòng)車組有8輛短編組、16輛長編組兩種模式，短編組動(dòng)車組可以采用兩列重聯(lián)的方式編組運(yùn)行?！　?.運(yùn)營調(diào)度　　高速鐵路運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)是高速鐵路運(yùn)營管理現(xiàn)代化、自動(dòng)化、安全高效的標(biāo)志，它根據(jù)旅客出行需求，動(dòng)車組配備和動(dòng)力特性、車站裝備及作業(yè)、沿線線路和設(shè)備狀態(tài)、相鄰線路列車運(yùn)行的狀態(tài)等，統(tǒng)籌編制列車運(yùn)行計(jì)劃、集中指揮列車運(yùn)行和協(xié)調(diào)鐵路運(yùn)輸各部門的工作。運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)涵蓋運(yùn)輸計(jì)劃管理、列車運(yùn)行管理、動(dòng)車管理、綜合維修管理、車站作業(yè)管理、供電調(diào)度、安全監(jiān)控及系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等功能。

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