專業(yè)文章|中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)分析及國(guó)際化建議
注:本文為期刊公眾號(hào)簡(jiǎn)版,完整版已發(fā)群內(nèi)自取。
作者:
張紅平,中國(guó)鐵建國(guó)際集團(tuán)有限公司 科技部
宗璐,?中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)研究院
井國(guó)慶,?北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院
王浩宇,荷蘭鐵路總公司

0?引言
當(dāng)前全球范圍較完善的鐵路標(biāo)準(zhǔn)有歐洲、中國(guó)、日本鐵路標(biāo)準(zhǔn)等。歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)具有最大影響力,日本鐵路標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用范圍相對(duì)較小,中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)在尼日利亞、蒙內(nèi)、亞吉、中老、中泰、雅萬(wàn)等鐵路項(xiàng)目中被采用,但在其他國(guó)家和地區(qū)運(yùn)用較少,沙特、土耳其、印度、埃及、泰國(guó)等國(guó)家高鐵項(xiàng)目均采用歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)際鐵路項(xiàng)目中,中國(guó)企業(yè)客觀上還需適應(yīng)國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)。
由于歷史、語(yǔ)言、文化等原因,中國(guó)工程師在國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)制定中參與度相對(duì)較低,中國(guó)和歐美鐵路行業(yè)深度技術(shù)交流相對(duì)較少、共識(shí)不多。隨著“一帶一路”倡議推進(jìn),中國(guó)鐵路工程師需更多地融入國(guó)際環(huán)境、貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)方案。
目前,中國(guó)已主導(dǎo)并制定了多項(xiàng)國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)(ISO、IEC等)。對(duì)于中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)中存在的主要差異點(diǎn),應(yīng)擴(kuò)大交流、增進(jìn)了解、互學(xué)互鑒,這對(duì)推動(dòng)世界鐵路技術(shù)融合,向更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更安全、更舒適的高水平發(fā)展有重要意義。
1?中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)差異研究
(1)基礎(chǔ)工程沉降控制觀測(cè)和評(píng)估。高速鐵路比較發(fā)達(dá)的歐洲國(guó)家德國(guó)鐵路測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)完善,尤其是針對(duì)無(wú)砟軌道的高精度要求,制定了線下基礎(chǔ)沉降控制觀測(cè)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),高速鐵路比較發(fā)達(dá)的另一歐洲國(guó)家法國(guó)則基本采用有砟軌道。
(2)線路設(shè)計(jì)參數(shù)選擇。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)一般采用“推薦值”“一般困難最小值”“特殊困難最小值”3級(jí),“困難程度”更多體現(xiàn)了節(jié)省工程的概念。歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)的取值較靈活,給予設(shè)計(jì)人員較大的可操作性,如參數(shù)分為“標(biāo)準(zhǔn)值”“最小值”“可自主確定的極限值”“需批準(zhǔn)使用的數(shù)值”“例外值”5級(jí)。
(3)路基填料選用和結(jié)構(gòu)組成。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)速度等級(jí)規(guī)定了選用A、B、C組填料、級(jí)配碎石等詳細(xì)內(nèi)容,歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)更靈活。
(4)橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算。盡管中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)均已采用基于可靠度理論極限狀態(tài)法,但在具體參數(shù)取值方面還有差別。
(5)橋梁墩臺(tái)剛度和尺寸設(shè)計(jì)。盡管中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了在荷載作用下墩頂橫向水平位移引起的梁端水平折角限值,但中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)墩臺(tái)縱向水平線剛度限值和墩臺(tái)橫向水平線剛度均有規(guī)定,而歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定,采用梁軌相互作用計(jì)算分析,滿足無(wú)縫線路要求即可。
(6)橋梁支座選型和防脫軌設(shè)施設(shè)置。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定橋梁支座宜采用盆式橡膠支座或鋼支座,歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)支座類型進(jìn)行規(guī)定。
(7)橋上救援疏散設(shè)施設(shè)置。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定橋長(zhǎng)超過3km時(shí),應(yīng)結(jié)合地面道路條件,每隔3km(單側(cè)6km)左右,在線路兩側(cè)交錯(cuò)設(shè)置1處可上下橋的救援疏散通道,救援疏散通道側(cè)對(duì)應(yīng)的橋上欄桿或聲屏障位置應(yīng)預(yù)留出口,歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)沒有相關(guān)規(guī)定。
(8)隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算。中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隧道斷面值確定依據(jù)不同,需開展鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析,補(bǔ)充不同速度目標(biāo)值、隧道有效凈空面積下相應(yīng)的動(dòng)壓力q值和壓力變化△p標(biāo)準(zhǔn)值,作為隧道斷面擬定、洞內(nèi)突出物及設(shè)備安裝基礎(chǔ)要求、隧道襯砌耐久性設(shè)計(jì)的依據(jù)。
(9)隧道防災(zāi)救援疏散設(shè)計(jì)。中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)在單雙洞確定原則、運(yùn)營(yíng)通信通風(fēng)和照明等疏散設(shè)施、緊急疏散出口設(shè)計(jì)、救援車輛行駛方案、材料防火性能等方面要求不同。
(10)無(wú)砟軌道相關(guān)理論和設(shè)計(jì)。中國(guó)在實(shí)踐中積累了大量的高速鐵路無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),軌道結(jié)構(gòu)型式多樣(其他國(guó)家不具備),與其他系統(tǒng)接口完善。
(11)梁軌相互作用等無(wú)縫線路設(shè)計(jì)。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)(UIC)在鋼軌應(yīng)力荷載組合、橋梁墩臺(tái)剛度控制、橋上伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置原則等方面存在不同。
(12)受當(dāng)?shù)貧夂蚝筒牧嫌绊戄^大的道砟材料和無(wú)縫線路設(shè)計(jì)。建議中國(guó)與歐洲不同國(guó)家開展課題研究和標(biāo)準(zhǔn)制定合作,擴(kuò)大影響力。
(13)軌道產(chǎn)品。應(yīng)廣泛開展試驗(yàn)(方法存在不同)和認(rèn)證合作,推動(dòng)中國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品(鋼軌、扣件、道岔、軌枕等)出口,與標(biāo)準(zhǔn)融合共同發(fā)展。
(14)車站到發(fā)線有效長(zhǎng)、通過能力計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)。中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)到發(fā)線有效長(zhǎng)計(jì)算方法不同、確定原則不同,中國(guó)站場(chǎng)專業(yè)人員綜合了運(yùn)營(yíng)、土建和系統(tǒng)等多個(gè)專業(yè)的工作內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn),在大規(guī)模車站道岔區(qū)設(shè)置、通過能力優(yōu)化方面具有優(yōu)勢(shì)。
(15)站臺(tái)和天橋及地道通行寬度設(shè)計(jì)。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)靈活增減技術(shù)要求,并開展計(jì)算方法的技術(shù)交流。
(16)供電計(jì)算和弓網(wǎng)受流動(dòng)態(tài)模擬理論計(jì)算。目前中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)均采用仿真分析計(jì)算,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)在理論計(jì)算方面標(biāo)準(zhǔn)和軟件的突破,對(duì)計(jì)算邊界條件如風(fēng)偏、拉出值等深入研究,提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撚?jì)算依據(jù)。
(17)接觸網(wǎng)懸掛類型選擇。中國(guó)高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛或全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛,德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定250km/h及以上鐵路均采用全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛,法國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用帶1/2000L預(yù)留弛度的簡(jiǎn)單鏈形懸掛。在空氣絕緣間隙及安全保護(hù)區(qū)域方面,中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)取值高于歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn),這與大氣環(huán)境、海拔、污染源等條件不同有關(guān)。
(18)供變電和接觸網(wǎng)設(shè)備。中國(guó)大部分產(chǎn)品也需獲得歐洲認(rèn)證,應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)集成能力,促進(jìn)產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)融合發(fā)展,打造成全球優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。
(19)中低壓供電系統(tǒng)方案和負(fù)荷等級(jí)劃分。中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)采用配電所接引兩路可靠的獨(dú)立電源,互為備用,德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)一般采用鐵路供電網(wǎng)絡(luò)提供兩路電源供電,沿線采用環(huán)網(wǎng)供電方式。
(20)鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)。目前中國(guó)和歐洲均在研究下一代5G鐵路無(wú)線通信系統(tǒng),均制定了相關(guān)的研發(fā)時(shí)間表和路線圖,預(yù)計(jì)2025年前后初步成熟。建議中國(guó)積極參與國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)制定,并注意中國(guó)與國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)籌融合。
(21)高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中,中國(guó)在250km/h以上高速鐵路中C3系統(tǒng)采用C2系統(tǒng)備用,借鑒了日本的防災(zāi)系統(tǒng)、法國(guó)的綜合接地系統(tǒng),采用了臨時(shí)限速服務(wù)器對(duì)限速命令進(jìn)行管理。
(22)信息系統(tǒng)。中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)算機(jī)維修管理系統(tǒng)及綜合防災(zāi)安全監(jiān)控均有不同的要求,應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)交流,增進(jìn)相互了解。
(23)綜合維修。中國(guó)和歐洲有各自的經(jīng)驗(yàn)和方式,中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3級(jí)維修機(jī)構(gòu),歐洲大多采用專業(yè)化的鐵路維保公司。
(24)動(dòng)車組設(shè)備。中國(guó)有世界上保有量最多的各種型號(hào)、適應(yīng)不同場(chǎng)景的高速動(dòng)車組,積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。
(25)鐵路特色的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。中國(guó)形成了鐵路行業(yè)特有的給排水設(shè)計(jì)規(guī)范,該規(guī)范除了對(duì)大土木建筑領(lǐng)域相關(guān)要求外,還涵蓋了行業(yè)特殊需求的相關(guān)規(guī)定。
(26)鐵路特色的車站結(jié)構(gòu)(如高架車站)設(shè)計(jì)。中國(guó)除了遵循通用建筑標(biāo)準(zhǔn),還形成了鐵路行業(yè)特有的規(guī)范。
(27)建筑防火和無(wú)障礙設(shè)計(jì)。中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)有差別,比如對(duì)建筑材料及構(gòu)件的性能劃分、建筑構(gòu)件的耐火性能等分類方式不同。
2?中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)分析
2.1? 10類優(yōu)勢(shì)技術(shù)
通過對(duì)中國(guó)和歐洲(重點(diǎn)是德國(guó)和法國(guó))鐵路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析,可以看出,中國(guó)通過大量的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累,鐵路標(biāo)準(zhǔn)具備了基礎(chǔ)工程沉降控制觀測(cè)和評(píng)估、橋上救援疏散設(shè)施設(shè)置、無(wú)砟軌道相關(guān)理論和設(shè)計(jì)、車站到發(fā)線有效長(zhǎng)和通過能力計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)、供變電和接觸網(wǎng)設(shè)備、鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)、高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)、動(dòng)車組設(shè)備、鐵路特色的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鐵路特色的車站結(jié)構(gòu)(如高架車站)設(shè)計(jì)等10類優(yōu)勢(shì)技術(shù),應(yīng)進(jìn)一步總結(jié)提升,發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)作用,主導(dǎo)國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)制定,強(qiáng)化傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),打造產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
2.2? 15類差異技術(shù)
中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)在線路設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、路基填料選用和結(jié)構(gòu)組成、橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算、橋梁墩臺(tái)剛度和尺寸設(shè)計(jì)、梁軌相互作用等無(wú)縫線路設(shè)計(jì)、橋梁支座選型和防脫軌設(shè)施設(shè)置、隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算、隧道防災(zāi)救援疏散設(shè)計(jì)、站臺(tái)和天橋及地道通行寬度設(shè)計(jì)、供電計(jì)算和弓網(wǎng)受流動(dòng)態(tài)模擬理論計(jì)算、接觸網(wǎng)懸掛類型選擇、中低壓供電系統(tǒng)方案和負(fù)荷等級(jí)劃分、信息系統(tǒng)、綜合維修、建筑防火和無(wú)障礙設(shè)計(jì)等15類技術(shù)方面與歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)存在差異,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)中國(guó)和歐洲間技術(shù)交流、互學(xué)互鑒、擴(kuò)大共識(shí),對(duì)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適應(yīng)性提升和優(yōu)勢(shì)再挖掘。
2.3? 國(guó)際化發(fā)展方向
中國(guó)在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施(路基、橋梁、隧道、車站等)標(biāo)準(zhǔn)方面應(yīng)逐步適應(yīng)國(guó)際通行的大土木標(biāo)準(zhǔn)體系,在具體項(xiàng)目中應(yīng)充分吸收所在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、借鑒國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn),提高中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)施性和綜合效益;在軌道和四電系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)方面,應(yīng)結(jié)合優(yōu)勢(shì)設(shè)備供應(yīng)商和集成商的力量,共同推動(dòng)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)融合。
3?中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化建議
(1)廣泛開展中國(guó)和歐洲主要國(guó)家及地區(qū)工程師之間技術(shù)交流,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計(jì)理念、技術(shù)方案等方面互相了解、擴(kuò)大共識(shí)。
(2)積極參與國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)制定,主導(dǎo)制定優(yōu)勢(shì)技術(shù)的國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)。
(3)開展中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際化規(guī)則下的適應(yīng)性提升行動(dòng),引入國(guó)際咨詢機(jī)構(gòu),用第三方視角客觀審視中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)劣勢(shì),并進(jìn)一步開展對(duì)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)技術(shù)挖掘相關(guān)課題研究。
(4)加大對(duì)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)推介力度,借助多邊和雙邊政府合作機(jī)制、教育系統(tǒng)、企業(yè)和項(xiàng)目層面立體式宣介,完善主要中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)多語(yǔ)種、高質(zhì)量翻譯工作,重點(diǎn)通過標(biāo)志性項(xiàng)目帶動(dòng)、中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接行動(dòng)、與所在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)融合等方式持續(xù)推進(jìn)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化。
(5)建立周邊國(guó)家鐵路互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)體系,挖掘既有中蒙俄、中哈等鐵路的通道優(yōu)勢(shì),并以中老、中泰、雅萬(wàn)等項(xiàng)目持續(xù)建成通車為契機(jī),以中國(guó)為主做好周邊國(guó)家鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)和維護(hù),制定周邊鐵路聯(lián)通水平持續(xù)改進(jìn)長(zhǎng)期規(guī)劃,發(fā)揮國(guó)家綜合優(yōu)勢(shì),持續(xù)擴(kuò)大中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際影響力。
(6)以典型國(guó)際鐵路項(xiàng)目為平臺(tái),尤其是國(guó)際高速鐵路項(xiàng)目,重點(diǎn)開展標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比深化研究、國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)孵化、中國(guó)主導(dǎo)國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用、國(guó)際化人才培育、國(guó)際化水平提升等關(guān)鍵行動(dòng)。
(7)開展中國(guó)科研院校與“走出去”企業(yè)融合行動(dòng),重點(diǎn)突破兩類關(guān)鍵鐵路標(biāo)準(zhǔn)(以理論方法為核心的設(shè)計(jì)類,以試驗(yàn)和驗(yàn)收為中心的產(chǎn)品類)國(guó)際化。
(8)加強(qiáng)科研工作和國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)融合,加大基礎(chǔ)研究課題投入,實(shí)施國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化提升行動(dòng),推動(dòng)企業(yè)制定國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)化管理辦法,加大獎(jiǎng)勵(lì)力度。
(9)大力引進(jìn)國(guó)外高水平人才,包括有國(guó)際影響力的專家、科研院校的教授學(xué)者、優(yōu)秀留學(xué)生、國(guó)際公司優(yōu)秀技術(shù)和管理人才等,強(qiáng)化國(guó)際領(lǐng)軍人才引領(lǐng),提高標(biāo)準(zhǔn)制定人才隊(duì)伍整體素質(zhì)。
(10)豐富完善國(guó)際人才評(píng)價(jià)體系,增加外語(yǔ)能力、國(guó)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則掌握能力、技術(shù)理論水平等維度的評(píng)價(jià),優(yōu)化人才知識(shí)框架體系,加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制定人才梯隊(duì)建設(shè)。
4?結(jié)束語(yǔ)
通過對(duì)中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)技術(shù)挖掘及中國(guó)和歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)差異研究,提出中國(guó)在10類優(yōu)勢(shì)技術(shù)方面應(yīng)進(jìn)一步主導(dǎo)國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)制定;在15類與歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)存在差異的技術(shù)方面,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)中國(guó)和歐洲間技術(shù)交流,互學(xué)互鑒。同時(shí)提出了分類(基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng))解決鐵路標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化方案,最后提出了中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化建議,為中國(guó)工程師參與制定國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
來(lái)源:《中國(guó)鐵路》編輯部