UIC国际铁路标准IRS60673《高速铁路实施—设计阶段》主要内容及特点*

夏炎倪光斌

（1、2中国铁路经济规划研究院有限公司 工程师、教授级高级工程师，北京 100038）

1 概述

《高速铁路实施》系列标准是由中国、西班牙专家组共同编写，并由国际铁路联盟UIC发布的国际标准。该标准旨在向世界宣传推广高速铁路，并就高速铁路从项目提出到可行性研究，再到设计、施工，直至运营维护的全过程做出详细介绍，内容涵盖了目前世界高速铁路实施的主要方法和技术标准[1-3]。《高速铁路实施》系列标准共分为6册，分别是IRS60670《定义及特征》，IRS60671《项目提出阶段》，IRS60672 《可行性阶段》，IRS60673 《设计阶段》，IRS60674《施工阶段》，IRS60675《运营阶段》。其中IRS60673《设计阶段》是在可行性阶段的基础上，制定运营和维护计划，同时进行详细设计，为工程施工奠定基础。IRS60673《设计阶段》包含了两个子阶段，一是运营和维护计划，二是详细设计。本文针对IRS60673《设计阶段》展开研究，分析其主要内容，并重点介绍标准中加入的中国高速铁路技术标准相关内容。

2 运营和维护计划

运营和维护计划子阶段主要根据所采用的设计标准、子系统及其特征要求，分析高速铁路项目的运营特征，确定运行模式，制定运营和维护计划，并估算运营和维护成本。

2.1 目标

运营和维护计划子阶段要达成三个目标，一是制定维护管理计划，二是制定运营管理计划，三是估算运营维护成本。

维护管理计划又分为基础设施维护计划和机车车辆维护计划。基础设施维护计划内容涵盖了高速铁路基础设施的检查维护作业内容和频次，规定了维护所需设备装置的要求和布局位置。而机车车辆维护计划制定了高速铁路机车车辆的检修维护作业内容和频次，同样规定了检修所需主要设备的要求与布置位置。

运营管理计划内容涵盖了营运线、运行速度和限制速度、服务水平、运营时间、运行图、停站时间、正常运营模式和应急运营模式、故障恢复时间、行车间隔、编组长度和定员等要求。该计划结合了总体运营规划，提出了区域性运营方案，以达到优化系统性能、增加客流量和运营收入的目的。

估算运营维护成本主要从两方面着手，一是计算基础设施运营维护成本，二是考虑运营服务成本。在计算成本时，要结合运营、维护管理计划，分解细化运营成本项和维护成本项。

2.2 主要工作内容

2.2.1 确定高速铁路运行模式

目前世界高速铁路普遍采用的运行模式有四种。第一是独立运行模式，即高速铁路与普速铁路运营完全分离，各自拥有独立的基础设施。目前我国就采用该运行模式。第二是高速列车跨线运行模式，高速列车除了在高速线路上运行外，还可在升级改造后的普速线路上运行。这种模式可以降低高速铁路建设成本。目前法国有相应模式。第三是普速列车跨线运行模式，即某些普速列车可在高速线路上运行。这样可以节约机车车辆购置和维护的成本，在特定线路上可提供灵活的中高速运输服务。目前西班牙有采用该方式的线路。第四是相互跨线运行模式，高速列车和普速列车可以以不同的速度在高速线路和普速线路上行使。这种模式具有最大的灵活性，可以充分利用基础设施，但缺点是会显著提高维护成本。目前德国城际列车有这样的例子。

2.2.2 开展维护设计

第一步要明确维护的作用，在设计初期就考虑今后运营维护的需求，通过维护使高速铁路系统安全可靠、故障率最小化、运输中断后可快速恢复。第二步要确定维护方法，维护方法通常有两种，故障修和状态修。维护经验表明，故障修成本会高于状态修。第三步进行具体维护设计，这里要考虑到很多方面，内容涵盖基础设施维修通道、道岔和交叉渡线的装配区、维护人员作业通道、维修基地、试验检测设备、备品备件、RAMS数据和寿命周期成本等。第四步确定维护等级，根据基础设施和机车车辆的不同特点，分为基础设施“四级检修”和机车车辆“五级检修”。第五步设置维护作业组织机构，维护机构与其管理计划相对应，由基础设施维护部门和机车车辆维护部门组成，其中基础设施维护部门负责工务、通信信号、供电等系统的维护工作。最后维护对降低高速铁路系统的全寿命周期成本至关重要。好的维护能够延长系统正常使用年限，减少故障所引起的成本增加，提升整条线路的经济性。这需要维护人员、施工人员与设备制造商的共同努力，才能更好地控制全寿命周期成本。

2.2.3 制定运营管理计划

制定运营管理计划最重要的工作是确定运营特征。速度是高速铁路的关键特征，包括了最高设计速度、最高运行速度、平均运行速度和旅行速度等。每种速度有着不同的含义，最高设计速度主要与基础设施有关，在设计阶段决定了线路的曲线半径和坡度等。最高运行速度则由列车的技术特征和线路运营方式决定，一般小于最高设计速度。平均运行速度通常采用比最高运行速度低20～25 km/h较为合适，此时综合经济效益最优，车辆制造商可以以此来推算机车车辆使用寿命，从而提出相应维护计划建议。旅行速度等于线路长度除以总行车时间。列车定员是另一关键特征，定员数量可根据客流需要、线路使用频率、法律要求等情况进行配置。同时要考虑配置相关工作人员，如司机、乘务员、车站工作人员等。确定行车间隔和运行时刻表也是制定运营管理计划的重要内容。行车间隔取决于列车对数，并且和列车定员及信号模式有关。运行时刻表的制定主要受客流量预测影响，同时将影响维护的时间。最后建立行之有效的运营服务组织结构是确保列车安全正点运行的关键。在故障发生时，组织机构应能以最快速度做出反应，并采取有效处理措施。

2.3 风险和缓解措施

制定运营和维护计划的过程中可能会遇到一些风险。首先计划会受到市场环境的影响，比如物价上涨会增加运营和维护成本。所以在制定计划时，要考虑物价上涨等因素对运营和维护成本的影响。其次要面临技术风险，有些设计准备采用的新设备实际无法及时获得，亦或是选用了淘汰落后的设备。针对这种情况，设计时应优先采用可获得、可用的设备，避免采用即将淘汰的设备。另外，设计标准的变化也对制定有很大影响。设计周期可能时间较长，在此期间设计标准可能发生变更。依据作废标准设计出的运营和维护计划显然不能满足标准和实际运营需求。在项目竣工后，应复查设计采用标准，进行及时变更。

2.4 财务要求

本子阶段要完成的财务工作是估算运营维护成本。高速铁路建设有建设成本，而运营维护成本决定了建设成本的偿还能力。运营维护成本主要分两方面，一是基础设施的运营维护成本，二是运营服务成本。

基础设施的运营维护成本包括线路、轨道、枢纽、车站、供电、通信信号等基础设施的日常维护和运营所需的人力、能源、材料和设备等的成本。这些成本中有些部分是固定的，一旦按照设计标准建成，便可准确估算出；有些成本则是可变的，如受行车密度影响较大的轨道、接触网及供电装置的运营维护成本等。

运营服务成本主要分为四大块，一是调车和列车运营成本（主要是人力成本），二是机车车辆维护成本，三是牵引供电电费，四是售票和管理成本。其中机车车辆维护的成本包括了人力、物资和配件的成本，会受到列车编组数量的影响，但主要还是受到列车使用情况的影响，可通过统计每列车每年运行的总里程近似估算。售票和管理成本主要是各种售票方式和为旅客提供信息所产生的人力成本，因此它取决于铁路运营商预计的交通量。交通量越大，这方面的相应成本也就越高。

最后要进行收入估算。收入的估算要充分考虑预测需求量和对收入的恰当假定。其中基础设施项目的收入包括了线路使用费、运营维护补偿费以及被更换资产的价值。

3 详细设计

详细设计是根据相关法规、技术标准、批准的初步设计文件、环境影响评价成果和RAMS要求，开展子系统和接口的详细设计，提交详细设计图纸，统计工程数量，编制工程投资总预算。

3.1 目标

详细设计子阶段也要实现三个目标，一是完成各子系统的详细设计，二是确定最终铁路的用地界，三是提出整个项目的总预算。

完成各子系统的详细设计是要确定各类工程结构的各种参数、尺寸及所处位置；确定新建供电线路、排水沟以及既有地下设施的走向和位置；确定满足运营需求的相关技术要求；确定接口要求，并提出解决方案。

确定最终用地界是指在工程详细设计图确定后，进一步细化铁路线路所要占用的总用地，以及与相关沿线土地的划分情况。

提出项目总预算要充分参考前期研究成果、土地征用与用地变更、土木工程造价、铁路设备成本等因素，必要时可进一步分解到高速铁路实施各阶段的成本估算中去。

3.2 主要工作内容

3.2.1 建立完善的管理体系

主要包括两方面，质量审核管理和需求管理。

质量审核管理是通过建立规范的管理制度对项目设计进行审查，使其技术性、安全性、互联互通、环境保护等方面符合现行标准和规定。依据ISO9000系列等相关标准，制定包含质量审核和质量控制在内的项目管理计划。组织专家组对高速铁路项目进行定期项目评审，分析所完成的所有工作，检查详细设计是否符合相关技术要求，并提出预防或补救等相关建议。项目评审包括方方面面，不仅有设计内容，更包括管理等其他工作。而对于设计，也有自己的审核。由设计单位自行进行内部审核，或请其他单位进行外部审核，还可组织技术专家、具备资质的机构对详细设计进行咨询建议。通过这些机制，来实现高速铁路项目的质量保障。

需求管理最主要的功能是使每一个需求都具有双向可追溯性。既能从原始文件中找出这个需求是何时提出的、为什么提出的，又能看到这个需求最终在工程设计中是怎么落实的、有没有达到事先的期望。如果需求未落到实处，则说明设计不达标，不满足要求。相反，如果最终有实施措施，但追溯到源头却发现没有这个需求，则说明这个设计是不合理的冗余设计，造成浪费。

3.2.2 进行系统集成

具体设计首先要统筹考虑系统集成，确保轨道、线路、电力牵引供电、通信信号等专业间相互协调。系统集成主要工作有四方面，一是确认并完善前一阶段初步设计子阶段提出的主要技术要求；二是保障各子系统的详细设计满足上述要求；三是细化接口工程要求，进行接口设计；四是技术要求、各子系统详细设计和接口设计具有可追溯性。其中接口设计十分关键，本标准中将接口分为四个等级。1级接口是指铁路系统与非铁路系统的接口，例如电力牵引供电系统与公共电网之间的接口。2级接口是不同子系统间的接口，例如电力牵引供电系统与桥梁系统之间的接口。3级接口是不同单元间的接口，例如电力牵引供电系统内接触网单元与牵引变电所之间的接口。4级接口是单元内部的接口，例如接触网单元内部接触网支柱和基础的接口。接口管理按照接口识别、提出要求和接口设计、接口工程施工和设备调试、接口测试和确认的步骤进行管理和实施。

3.2.3 完成详细设计图和计算书

完成以上工作后，要对各子系统出具详细设计图和计算书。主要子系统包括：线形设计和道岔布置、原地面处理和路基工程、桥涵工程、隧道工程、轨道工程、通信信号、牵引供配电、接触网、车站和运营维护设施、排水设施、安全防护设施设备等。

3.2.4 确定最终的用地界

详细设计阶段项目的各种参数更加精确，可从工程建设用地范围和运营期运营维护安全用地范围两方面进行统计。具体可分为：高速铁路线路占地、施工现场用地、临时性用地、基地段所亭及进出线的用地、维护通道和安全疏散用地等。

3.3 风险和缓解措施

详细设计子阶段最大的风险就是出现基础资料不足的情况。基础资料不足或不够精确，例如地形资料不精确、岩土工程测探数据不完整、关键设备未定型等，都会导致详细设计的技术方案及工程数量出现偏差，在后期的施工阶段问题重重。因此在开展详细设计前，要仔细核对前期积累的基础资料，力保其完整性和精确性。

另外，随着设计的深化，详细设计更加精确，可能会出现对初步设计中某些技术方案进行调整的情况，此时难免会引起预算费用上的变化。要针对这种情况提前做好准备，预留出一部分费用，以避免预算超支。

3.4 财务要求

详细设计子阶段应能达到准确计算材料和设备数量的精度。详细设计越精确，项目预算也就越准确。项目的总预算可以分为四类：一是工程费，即所有工程项目的成本；二是考虑项目的不确定因素及设计精度影响的费用；三是为应对已识别的风险或已预见的事情所准备的费用；四是为应对未知风险或意外事件所准备的费用。通过计算以上四类费用，便可得出较为准确的项目总预算。

4 主要特点

UIC《高速铁路实施》系列标准用于指导高速铁路规划、设计、建设、施工、运维，我国也有系统完备的高速铁路标准与之对应。IRS60673《设计阶段》作为UIC国际标准，从章节结构编排到内容编写，都与我国高速铁路标准有所差异，具有自身特点。同时在本次编写过程中，中国专家组作为主编单位之一，在融合各国高速铁路技术标准的同时，尽可能多地突出中国高速铁路技术特点，纳入中国标准，吸纳中国设计成果，以此推广中国高速铁路技术，助力中国高速铁路“走出去”。

4.1 “八段式结构”

IRS60673《设计阶段》采用“八段式结构”。

1）OBJECTIVES（目标）：本子阶段要达成的目标。

2）KEY POINTS（主要研究内容）：为达成本子阶段目标需要做的主要研究内容。

3）INPUTS（研究基础资料）：做研究需要准备的基础资料。

4）OUTPUTS（研究成果）：本子阶段最终取得的成果。

5）STAKEHOLDERS INVOLVED （利益相关方）：本子阶段参与的各方机构、组织等。

6）EMPOWERMENT（授权）：本子阶段要进行的审批、授权等。

7）RISKS AND MITIGATING MEASURES （风险及缓解措施）：本子阶段可能遇到的风险情况及相应缓解措施。

8)FINANCIAL ASPECTS（财务）：本子阶段要做的财务工作。

该结构覆盖全面，重点突出，为进行高速铁路设计指明需要做的主要工作和要考虑的主要问题，便于组织开展相关设计工作。IRS60673《设计阶段》结构编排更贴合国外工程实际，除了各阶段主要工作内容外，还把“利益相关方”“授权”“风险及应对措施”和“财务”单独成小节进行编写，在规定技术要求的同时，突出管理重点，界定各方权利义务范围。由于国外高速铁路项目多由市场企业投资，因此对财务方面尤为看重，有单独FINANCIAL ASPECTS（财务）章节内容，着重强调本子阶段应该注意和完成的财务工作。

4.2 机车车辆“五级检修”

“运营和维护计划”子阶段中，为制定维护管理计划，要对维护级别进行定义。UIC以前采用的维护标准，是不区分基础设施和机车车辆，统一按照一套维护级别标准进行划分。一级是原位调整；二级是维护人员进行换件修理；三级是供应商提供技术支持，进行故障识别和维护；四级是大修或更新作业。

中国专家组认为基础设施的维护和机车车辆的维护是有较大差异的。根据我国高速铁路机车车辆维修规则，纳入中国标准，我们将基础设施维护和机车车辆维护分开，并对机车车辆维护进行新的等级定义。机车车辆维护可分为五个等级[4]。一级是例行检查，完成易损易耗部件的更换、调整和补充。二级是重点检查，进行动车组性能试验和安全性检测，重点检查轮对踏面和车轴。三级是重要部件分解检修，主要对动车组转向架进行检修。四级是系统全面分解检修，对各主系统进行分解检修，必要时进行车体涂漆。五级是整车全面分解检修。

机车车辆“五级检修”针对车辆的自身特征，从易损易耗件更换到轮对踏面、转向架等的检查，进行了系统全面的等级划分，满足机车车辆运营维护需求，保障机车车辆行车安全。

4.3 “网运一体”财务分析

“运营和维护计划”子阶段在进行财务分析时，将运营维护成本分析分为基础设施的运营维护成本分析和运营服务成本分析两大部分。这是基于国外铁路“网运分离”管理模式做出的财务分析方法[5]。铁路基础设施公司负责铁路基础设施的运营和维护，工作内容包括轨道、路基、桥涵、隧道、供电系统、通信信号系统等。而铁路运营公司则负责选购车辆，组织客运、货运运输，只对运营服务负责。

但目前世界上以中国铁路为代表的 “网运一体”模式也极具生命力。因此在本次编写中，结合中国网运特点，我们补充了“网运一体”模式下财务分析所需注意的事项，罗列了维护成本项和运营成本项，以供不同模式进行选择。规定当采用“网运分离”模式时，应分别估算基础设施运营维护成本和运营服务成本；而当采用“网运一体”模式时，应综合估算运营成本和维护成本。运营成本包括人力成本、电费成本、售票和管理成本等，维护成本包括人力成本、材料设备成本、备品备件成本等。

4.4 详细设计图纸

“详细设计”子阶段中，规定要给出详细设计图和计算书。详细设计图是本子阶段的核心。在我国行业标准TB 10504—2007《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》中，对“施工图”阶段中各专业所要完成的图纸有详细规定[6]。“详细设计”子阶段基本对应TB 10504—2007中的“施工图”阶段。因此，在本次编制过程中，中国专家组以TB 10504—2007为基础，吸纳中国设计成果，细化了对详细设计图的要求，给出了各子系统主要包含图纸的组成。例如：隧道子系统主要图纸包括隧道平面图、隧道纵断面图、隧道洞身横断面图、隧道洞口平面图、辅助坑道设计图、运营通风设计图、照明设计图、防灾救援系统设计图等。

同时，补充了我国高速铁路建设关注的“安全防护设施设备”子系统，规定设计应包括应急通道、应急标识和标志、应急照明、火灾探测和灭火装置、安全视频监控、安检设备、入侵报警等防护设备的配置内容。

5 结论

随着我国高速铁路建设迅猛发展，海外高速铁路项目日益增多，中国高速铁路技术、高速铁路标准能否获得世界认可变得尤为重要。通过参与编制UIC国际铁路联盟《高速铁路实施》系列标准，有以下几方面作用：

1）进一步了解世界高速铁路实施情况。本标准的基础是UIC发布的《高速铁路实施手册》，该手册内容涵盖了西班牙、德国、法国、日本等传统高速铁路国家的高速铁路实施方法、管理要求和技术标准。在编制中，对以上内容又进行了全面系统的学习梳理，加深了对世界高速铁路的研究。

2）纳入中国高速铁路技术标准内容，促进中国高速铁路标准国际化，助力中国高速铁路 “走出去”。中国高速铁路“走出去”很重要的一点就是标准能否得到国际认可。直接把我国标准拿到国外工程使用，或会遇到许多阻碍。而将中国标准技术内容融入国际标准中，更容易得到国际认可，更便于我国境外高速铁路项目使用。

3）积极承担国际铁路组织项目，加强合作交流，提升中国高速铁路国际话语权。通过承担国际铁路项目、编制国际标准，与各国专家交流讨论，让世界更加了解中国高速铁路。随着合作交流的不断加强，中国高速铁路技术将在世界范围占有越来越重要的地位。

[1]夏炎.UIC《高速铁路系统实施手册》内容研究及其与中国高速铁路相关标准对比分析[J].铁道标准设计，2017(2)：136-139

[2]周红云，周勇政.高速铁路技术标准国际化实践——UIC《高速铁路实施》系列标准编制研究[J].铁道经济研究，2017(5)：1-7

[3]费建波.UIC国际铁路标准IRS70101《高速铁路实施项目提出阶段》浅析[J].铁道经济研究，2017(6)：30-34

[4]中国铁路总公司.TG/CL 127—2013铁路动车组运用维修规程[S].北京：中国铁路总公司，2013

[5]来有为.欧盟“网运分离”铁路改革模式研究[J].外国经济与管理，2002(9)：30-34

[6]中华人民共和国铁道部.TB 10504—2007铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法[S].北京：中国铁道出版社，2007