淺談高速鐵路四電集成系統施工工藝

摘要：所謂高速鐵路“四電”系統，其實就是指在高速鐵路運行系統中通信、電力、電氣、信號四個系統的統稱。此系統在高速鐵路的運行中發揮著極其重要的作用，是高速鐵路實現速度目標、安全目標以及保證高速列車正常運行的系統，發揮著不可替代的作用。基于此，以高速鐵路四電集成系統為研究對象，分析具體的施工工藝，期望為相關工程提供有價值的參考。

關鍵詞：四電集成系統;施工工藝;通信;信號;變電

0" "引言

“四電”系統集成技術是系統集成理論在新世紀鐵路建設中最重要的技術應用，其包含范圍比較廣，具體涵蓋內容包括系統構建、接口管理、施工管理、綜合試驗、維護培訓、PAMS評價、電磁兼容、環境條件評價等。在高鐵建造中，“四電”系統的建設為高鐵建設的核心技術之一，并且具有假設周期長、環境多變且涉及技術范圍廣的特點。

此系統在高速鐵路的運行中發揮著極其重要的作用，在高速鐵路實現速度目標、安全目標以及保證高速列車正常運行系統，發揮著不可替代的作用。基于此，本文以高速鐵路四電集成系統為研究對象，分析具體的施工工藝，期望為相關工程提供有價值的參考。

1" "四電系統概述

高速鐵路四電系統集成主要宗旨就是讓速度與安全并存，并通過不斷的整合以及優化，在原來基礎上實現技術更新、功能更多、運行更穩定等目標。在四電系統建設過程中，要根據為用戶提供的系統建設初步設計實施方案和具體要求，為系統科技融合、投資優化、施工組織、工程建設組織、系統集成試驗、RAMS評估等方面，提供了一種完整的技術體系管理綜合性服務平臺，并提供一種全方位、大體系、高可行性的技術系統構建方案，同時提供全面的工程科技咨詢方案。

1.1" "技術方案服務流程

其具體內容主要包括總體的技術方案調研與策劃、四電設備設計與制造、系統軟件研發與應用、工程設計與施工、系統試車試運、運營與維護管理等多個方面[1]。“四電”系統集成是一種全面的技術解決方案。其技術方案服務流程如圖1所示。

1.2" "系統組成及功用

四電系統是一個講究創新、效率和突破的過程，在鐵路修建過程中，要求施工人員具備全局性思維并具有卓越的技術水平，其中具體工作內容主要包括管理技術、集成系統的整體設計、使用的接口技術、所使用的評估技術，其主要發揮對系統安全性以及可靠性檢測以及對電磁兼容性能進行維修和評估的作用。

1.2.1" "通信系統

把四電系統比作人體，那么通信系統就是人體中的神經，其主要作用就是承載信號并實現信號的交流。此項技術為信息的傳輸和處理提供平臺和條件。通信系統是保證鐵路安全運營的信息基礎平臺，主要任務是提供語音、數據、圖像等多媒體通信手段，并確保信息是實時、準確、可靠處理和傳送。高速鐵路通信系統主要提供兩類服務：一是調度、公務、移動通信等保證鐵路運輸指揮需要的基本通信業務，二是為信號系統、運營調度系統、旅客服務系統、牽引供電系統、SCADA系統以及其他信息化應用系統提供承載業務[2]。高速鐵路通信系統提供的服務從類別上，也可以分為語音業務、數據業務和圖像業務。

1.2.2" "信號系統

信號系統是信息傳輸的必要條件之一，在整個系統中發揮著信息傳輸以及運行監督的作用，可將其看作是整個系統中的神經中樞。列車所有信息的接收和調度都由此系統完成，一旦信號系統出現問題，那么所有信息就無法進來，也無法出去。信號系統是鐵路運輸的基礎設備，它猶如人的耳目和中樞神經，擔負著路網上行車設備運用狀況、列車運行的是實時狀態、運輸調度的指令控制等信息的傳遞與監控工作。

高鐵信號系統的主要功能是保證鐵路行車安全、擴大線路通過能力、提高運輸組織效率、改善職工勞動條件。近年來隨著高速鐵路建設的快速發展，高鐵信號系統在通信技術、計算機技術、軟件運用技術、系統冗余技術、可靠性技術等方面取得了長足進步，呈現出數字化、智能化、綜合自動化發展趨勢。

1.2.3" "電力系統

電力系統可以看作整個系統的能量站，是四電系統能正常運行的前提和保障，其主要作用就是平衡各系統之間的關系，確保各個系統之間能量的輸入和輸出，確保信號以及通信功能正常運行，確保各功能運行過程中所需要電力不中斷。

1.2.4" "電氣化系統

電氣化系統是高速鐵路安全、高速運行的基本前提，是可靠的軌道牽引供電系統。供電子系統和SCADA子系統主要由外部供電子系統和變電站子系統組成。電氣化鐵路牽引供電系統為單相供電，電流經接觸網饋電至列車，經鋼軌回流至牽引變電所，因此在饋電通路和回流通路之間會存在不對稱電流，從而對外界產生電磁干擾。我國高速鐵路采用的是AT供電方式，這種供電方式具有供電電壓加倍、傳輸距離長、防干擾效果好等特點。

2" "工程概述

某新建鐵路全程約296km，途中設有多個車站。該工程通信專業包含256km光纜、18.6kin漏纜、46座鐵塔、4個車站、3個中繼站、14個通信基站、32個直放站在內的通信工程;信號專業包含4個車站（所）、3個中繼站及全段區間在內的信號工程;電力專業包含6座10kV配電所、1條新建l0kV貫通線和1條10kV綜合貫通線等在內的電力工程;電力牽引系統包含7座牽引變電所、7座箱式分區所、1座開閉所、831條千米接觸網線、59條千米供電線在內的所有電氣化工程。

3" "主要工程施工工藝

3.1" "信號工程

地面固定信號機分為高矮兩種，機器高柱底土面以下的基坑，必須現場用澆注混凝土加固，并用高于底土面150mm高度的磚砌混凝土行保護和固定。管口用水泥砂漿封堵，其位置應選擇在機柱頂部和電線的入口處。矮型信號主要根據使用位置的不同而選擇，一般情況下，路基和橋梁上選擇雙排七燈位置，三顯機構在靠近線路一側，四顯機構置于線路外側兩個機構的上表面保持齊平。對于隧道內的輸入信號，應采用5個短光位置的組合機構。燈位機構自上而下依次為黃、綠、紅、黃、白4種顏色，并在機構周圍增加固定框架。ZPW-2000A自動閉塞器為無絕緣移動頻率的設備UM71無絕緣軌道電路為此設備的前身，此設備是根據我國目前鐵路發展結合技術而研發的，主要由室內、室外及系統防雷3部分組成。

3.2" "通信工程

對于常規部分施工，按照以往工程采用的施工方式進行施工，也可參照其他施工成功經驗來嘗試新的施工方式。施工全程嚴格按照施工規范和標準進行。電纜橋架一般在底土兩側預留。長距離橫截面通信光纜主要敷設在底土兩側，車站光纜主要敷設在管道或通道內。為了保護電纜，有必要使用預埋鋼管，以確保電纜不會被硬物質劃傷。光纜必須采用人工敷設，未鋪設軌道的施工段可采用機械牽引方式。

對于通信站和車站機房的機柜、機架，應在防靜電地板下固定一個底座。對于有特殊安裝要求的設備，應在設備制造商的指導下，按照設備制造商提供的安裝指南進行安裝。系統設備的就地調試和分段調試，需由本單位親自進行調試。在整個區段內工程完成后的調試，要由專門進行調試的試驗單位進行，調試全程施工單位需極力配合。

3.3" "電力工程

電力架空線路施工的工藝主要包括施工準備及施工配合、架空線路測量定位、基坑開挖及基礎澆制、桿塔組立、橫擔組裝、拉線制安、導線架設及連接、線路試驗等。電纜線路施工測量及電纜配盤的施工程序為：施工準備—控制點測定—線路定測—測量資料整理—電纜配盤。

區間設備基礎澆注施工要點包括：做好施工的萬全準備，開挖基坑，并在基坑內鋪設好墊層;在指定位置架設好模板，之后進行澆筑;在規定期限內進行養護并寫好維修記錄。區間設備安裝的施工要點包括：施工前的準備工作一定要做好;設備運送到現場后，要對其性能以及運行狀況進行檢查，并做好詳細記錄。電力電纜敷設施工要點包括：做好施工準備，依照圖紙敷設電纜，并將其固定好。接地裝置安裝的施工程序包括施工準備、挖接地溝、敷設接地極、測試接地電阻、填寫施工記錄。

3.4" "變電工程

根據現場現狀，變電站工程采用先外后內的施工方法。首先進行室外基礎和結構的安裝，然后進行室外設備的安裝和軟母線的架設。室內安裝合格后，進行室內高壓電氣盤柜安裝。內外電纜溝形成后，進行電纜敷設和二次接線。最后，對整個變電站的設備進行測試，打開并操作整個測試輸電和輸電組。該工藝的主要流程如下：施工準備與配合—基礎測量及定位—基坑開挖及基礎澆注—構架及支柱組立—室外高壓設備安裝、軟母線安裝、接地網敷設、室內高壓柜安裝、硬母線安裝、綜自盤及交直流系統安裝、接地母線安裝—電纜敷設及二次接線—設備單體試驗—所內系統調試—SCADA聯調—驗收及缺陷克服—送電開通[3]。

3.5" "接觸網工程

本工程中的鏈式懸掛方式采用簡易全補償鏈式懸掛。路基段采用等直徑環形混凝土柱，橋梁及橋隧連接段的短路基礎采用熱浸鍍鋅鋼柱。車站采用鋼管柱和硬梁。在線隔離開關采用電動隔離開關，由牽引變電所和分區所控制，其他采用手動隔離開關。接觸網的建設和運營要點如下：

3.5.1" "下部施工測量

在接觸網未施工前，要提前對線路交樁和隧道進行測量，為了確保數據真實可靠性，測量要反復多次進行。

3.5.2" "基坑開挖

基坑的類型和限制在整個工程中為值得重點關注的問題。為了防止壓載物掉落，有必要安裝導流板。一般來說，施工位置將選擇在管線至井口的一側。基礎挖好后，必須進行驗收，驗收無誤后，方可立桿，編制隱蔽工程詳細記錄。

3.5.3" "支柱安裝

支柱的運送要采用就近原則，并且在運送現場后對其進行驗收，質量以及外觀符合標準后即可。在安裝過程中必須將型號核對清楚。在吊裝過程中，為了防止出現碰撞以及劃傷等狀況，要極其小心。

3.5.4" "附加線架設

當附加線路懸掛在線路外時，可將其預先定位在封閉點外，并固定在支柱地面以上2m的點上。將附加管線放置在錨上后，可通過滑輪將新的回流管線懸掛在肩部框架下。須同時擰緊錨兩側的附加線。檢查員須測量錨段中心的彎曲度，彎曲符合要求時，通知兩端下錨。饋線正壓降必須滿足設計要求，允許偏差需在2.5%～5%范圍內。

3.5.5" "接觸線架設

先進行人員技術交底、動車組準備等所有施工前準備工作，然后按照國家核定的計劃及時進駐施工段。施工階段，由專業操作員記下線路的移動方位，并按照記載的結果向司機和有關操作員發出施工說明。調節電壓車的方位和車速時，應當保證其與作業人員所掛線的節奏方向相符，并保持電壓車移動過程的連續性，以防止突然啟動或停車，對工作質量造成影響 [4]。

在揭線過程中，還應當保持與錨機建筑施工者和指揮人員之間的定期聯絡，以隨時了解錨機的變動。拋錨時，在錨段關節式內隨機選擇3～5跨進行測量，并重點檢查其觸線是否在直線上，絕對不可以有偏移[5]。然后對整個錨段的接觸網進行檢查，查看監測數據是否符合施工要求，做好工程收尾工作，并填寫施工記錄。

4" "結語

“四電”系統集成技術是系統集成理論在新世紀鐵路建設中最重要的技術應用，其包含范圍比較廣，具體涵蓋內容包括系統構建、接口管理、施工管理、綜合試驗、維護培訓、PAMS評價、電磁兼容、環境條件評價等。在高鐵建造中，“四電”系統的建設為高鐵建設的核心技術之一，并且具有假設周期長、環境多變且涉及技術范圍廣的特點。

“四電”一體化技術作為一種集設計、施工、生產、管理于一體的多學科現代化生產模式，在高速鐵路實現速度目標、安全目標以及保證高速列車正常運行的系統，發揮著不可替代的作用。希望本文分析的具體施工工藝要點，能為相關工程提供參考。

參考文獻

[1] 祝曉紅.高速鐵路“四電”系統集成接口管理探討[J].現代城市軌道交通，2017（1）：65-68.

[2] 張新芳.京津城際鐵路通信系統集成方案及關鍵技術[J].鐵道通信信號，2009（11）：49-52.

[3] 寇宗乾，李學斌.高速鐵路\"四電\"集成技術與管理[J].鐵道建筑技術，2008（6）：15-19.

[4] 孫登攀.高鐵四電集成系統接口管理常見問題分析[J].山西科技，2012（2）：117-118.

[5] 解亞龍，王萬齊，楊斌.智能建造技術在京雄城際鐵路的應用[J].鐵道建筑，2020（8）：161-165.