铁路“四电”系统集成模式在瓮马铁路建设中的应用探索

吴选强

（中铁二十局集团电气化工程有限公司，陕西 西安 710119）

1 应用“四电”集成模式的必要性分析

瓮马铁路一期工程位于贵州省黔南州福泉市和瓮安县境内，西邻川黔铁路、南邻沪昆铁路。接轨位置位于福泉市马场坪镇的姜家坪车站。二期工程由瓮马铁路一期两端分别向南北两个方向延伸，北延伸线由瓮安站引出至遵义端，接入既有川黔铁路阁老坝站；南延伸线由姜场坪站向南引出，进入黔南州都匀市，与黔桂线新都匀站接轨。瓮马铁路建成后，正线全长202.87km。

瓮马铁路被贵州省列为重点工程，全线建成对完善贵州省铁路网，增强瓮马铁路与既有川黔、沪昆、黔桂铁路的联系，促进沿线区域经济社会协同发展具有重要意义。

瓮马铁路是全国路网首条采用“PPP模式+自建自营”的地方资源型铁路，建设方的主要关注的重点是项目建设标准适度超前，工程造价经济合理，建设周期缩短等因素。因此，为了实现建设方的这一理念，就站后“四电”工程而言，选择合适的建设模式至关重要。

瓮马铁路“四电”系统工程涉及专业众多、技术复杂，“四电”专业相互之间，与站前工程专业之间接口错综复杂。所以更需要通过“四电”系统集成模式（即“四电”系统施工总承包）负责完成瓮马铁路全线的通信、信号、电力、牵引供电的施工，材料、设备采购、联调联试、运营维护等工作。从而达到优化资源、优化功能、优化接口和优化管理的目的，达到建设方目标要求。

2 “四电”集成系统模式特点分析

“四电”系统集成是近年来电气化铁路建设过程中采用的新的模式，它能保证铁路项目站后“四电”工程在总体上纵向持续深化、横向不断整合的基础上，为业主提供一个技术标准匹配、技术接口完整、技术装备合理、工程造价经济的解决方案。

瓮马铁路采用“四电”系统集成模式，由系统集成商（施工总承包单位）为“四电”系统的建设提供完整、系统的解决方案和全方位服务。通过“四电”集成模式的集成与创新，将通信、信号、电力、电力牵引4个专业系统结合起来，在设计、施工、设备采购、联调联试、运营维护各个阶段实现“同平台管理”，充分发挥资源共享，最大限度降低工程造价，全面推行瓮马铁路建设标准化管理，打造优质工程，高标准、高效率完成瓮马铁路工程的建设任务。

3 “四电”系统集成的范围

“四电”系统集成的范围包括通信系统、信号系统、牵引供电系统和电力供电系统四大部分。瓮马铁路建设将运用“四电”集成模式，从设计、物资采购供应、安装、联调联试、直到开通后运营维护的全过程。

4 “四电”集成系统的构成

4.1 通信系统集成

通信系统包括传输接入系统、GSM-R专用移动通信系统、调度语音系统、电视电话会议系统、应急通信系统、电源系统、综合视频监控系统、动力及环境监控系统、灾害监测系统等。

专用移动通信系统采用GSM-R数字移动通信制式，满足列车移动语音、数据传输的正常使用。

传输和接入系统采用SDH制式，包括各个车站、运营公司、机务车间、调度中心、基站。

4.2 信号系统集成

信号系统由CTC系统、联锁系统、信号集中监控系统3个子系统组成。

包含以下主要设备：

（1）铁科院全电子微机联锁设备。

（2）轨道空闲检测设备ZPW-2000A轨道电路设备。

（3）轨道空闲检测设备25HZ轨道电路设备。

（4）CTC协议转换子系统。

（5）信号微机监测子系统。

（6）信号电源子系统。

（7）计轴自动站间闭塞系统。

信号系统是为了确保列车运行安全而设置，联锁装置用来确保列车有序运行，CTC系统利用网络使之与调度中心和各站的车站控制终端进行连接，共享图表数据。

4.3 牵引供电系统集成

牵引供电系统集成包括牵引供电子系统、牵引变电子系统、接触网子系统、SCADA子系统。

牵引变电子系统的作用是将来自外网的110kV高压电通过牵引变电所，转变成符合电力牵引机车所需要的27.5kV电压，通过供电线路输送到接触网导线；再通过牵引机车车辆受电弓受电，使牵引机车车辆安全、可靠、不间断地运行。

4.4 电力供电系统集成

电力供电系统集成主要由沿线变配电所、电力线路及相应的供配电设施、电力远动及综合自动化系统组成。包括电力线路、电源设备、室外照明、动力配线、电气设备防雷接地（含湘江特大桥防雷接地、桥梁航空障碍灯供电）、桥梁及隧道供电等工程。电力供电系统从地方电网接引贯通、自闭两路10kV电源，通过变配电系统，转换成低压向铁路沿线的路内生产生活建筑、通信、信号设备、站场动力照明等设施供电。

从工作流程上划分，由一个集成商用系统集成的模式完成以上4个专业的设备供货、施工安装、调试、集成试验、运行试验、验收、技术服务、维护支持等全部工作。

5 “四电”集成系统对集成商的要求

铁路工程投资规模大，“四电”专业性强。在建设过程中，通过设计、施工、联调联试，来验证个专业间的相互关联、约束，接口功能是否形成完善、协调。

（1）集成商将从制度、人员、组织机构方面对已经实施的各种土建设施的接口和各种系统间以及系统内外部接口进行统一管理。

（2）集成商将对承包的系统的实施和运营维护提供完全的技术支持，加强培训维护技术确保系统的正常运营。

（3）集成商在“四电”系统实施综合联调，确保系统功能、系统目标的完全实现达到最优。

6 系统接口的协调与管理

铁路“四电”系统专业性强，涉及的学科包括机械、材料、电子、通信、信息、计算机网络等。同时，又是一个需要各专业间相互配合、相互协调的有机整体，各专业间也存在着相互关联、相互约束的关系。

（1）通过设计，将“四电”的各个接口的技术要求体现在施工图和设备选型的技术条件与安装说明中；通过施工，将各部分的单个实体有机地连成整体；通过联调联试来检验各部分的功能是否正常，验证整个系统是否实现了设计的功能，形成了完善、协调的铁路运输行车指挥系统的整体功能这一终极目的。

（2）总体性接口。建设单位瓮马公司要在明确本项目功能定位和运输需求的基础上，统筹考虑项目沿线自然条件、工程条件、环境保护等外部条件，进行建设方案比选，处理好与国铁接轨站之间的衔接，接入成都局铁路集团调度指挥系统等要求，从而合理确定铁路的主要技术标准、站点布局等总体方案。

（3）专业性接口。项目在设计阶段、建设过程、运营阶段都需要明确“四电”工程所有系统和设备内外间的接口，各专业系统间的关联关系和实施技术要求，体现在总体实施方案中，实现充分利用各种资源，达到系统之间最经济、最优化配置。

（4）对“四电”内外部接口、各专业系统及细部施工工艺、调试接入技术进行优化研究,以提高项目施工管理水平为抓手,以“四电”集成施工技术优化研究应用为手段,坚持自主创新与二次开发相结合,形成“四电”集成系统最优方案,合理解决“四电”专业施工过程中的各个专业间的接口问题,保证“四电”各系统接入既有中心调试一次成功,提高“四电”系统集成工程施工效率、减少施工缺陷、提升“四电”集成整体系统运行的稳定性。

（5）通过自主创新，对“四电”集成系统进行设计、接口、施工工艺、系统调试等全过程优化,提高了“四电”系统集成工程施工效率,减少了施工缺陷,提升了“四电”集成整体系统运行的稳定性。

7 “四电”系统集成模式的实施策略

7.1 充分发挥“四电”系统集成模式集成商的主导作用

“四电”系统集成模式要确立施工总承包单位（集成商）在整个建设流程中的主导地位，切实发挥统筹、协调的功能和作用。应组建规模适当、满足管理需要的项目管理机构，配齐专职的通信、信号、电力、电力牵引专业技术人员，物资设备管理人员，计划财税人员等。构建管理结构明晰、职责分工明确、沟通协调机制畅通无阻的管理团队。

7.2 推行管理流程标准化，施工工艺标准化

以集团公司《项目管理标准化手册》为指导，固化项目管理流程，规范接口部门之间的管理，加强施工现场与设计的配合，不断提高项目管理效率，控制项目管理风险，提高项目管理标准化水平；依托标准化测量、标准化预配、标准化安装、标准化质量监控一系列施工流程标准化，对施工过程的每个关键节点进行过程控制，确保工程质量达到最优。

7.3 确保建设项目相关方无缝对接，积极参与

“四电”集成建设单位瓮马公司总体控制项目的安全、质量、进度、投资收益、环水保、技术创新等各个方面，要通过参与项目的相关方落实到每项工作中的每个环节中，才能实现预期目标。因此，要确保参与方全员、全过程，全方位参与。设计单位确保“四电”设备技术规格书、施工图纸、变更等设计文件按节点及时提供，做好施工现场配合工作。施工单位按照设计文件，保证足量的资源投入，规范作业标准，保证按期交付。监理单位按照监理规范，加强人员车辆配备，做好旁站及隐蔽工程的质量验收，加强工程质量监督，督促过程中工程资料按工艺流程签证。

7.4 提高集成创新能力

充分发挥设计单位技术优势，从初步设计到施工图阶段的细部设计，使各专业间的接口更趋无缝化，提高对整个系统的设计能力；施工单位寻求创新施工方法，熟练应用成熟的“四电”施工安装技术，解决全电子微机联锁设备安装、调试技术；研究各专业各个系统间的接口技术，“四电”全系统联调联试流程、方法；探索开通运营后的维管技术。

8 采用“四电”集成模式应用效果分析

（1）该项目从各专业系统优化、接口优化、施工工艺优化和系统调试技术优化各方面进行了研究和改进，通过技术创新、实用专利和工法的开发、调试接入技术的研究，极大地提高了工作效率，减少了因专业衔接不到位造成的返工，节约了材料，降低了调试工作量，同时也大大压缩了管理费成本，项目经济效益良好。

（2）该项目从施工前期的各专业系统优化、施工中期的施工工艺细部优化，到施工后期的系统接入调试技术优化对现有“四电”各专业系统、施工管理和施工工艺水平进行优化和提升，并取得了积极的效果。确保了系统接入和调试的一次性成功。获得了业主、设计,监理及国铁运营管理单位的一致好评。

按照客专“四电”集成模式建成的瓮马铁路，“四电”集成模式的应用效果在实施过程中也得到了充分的检验。在该模式下，从设计、施工、采购、运营都节省了投资，提高建设效率，积累了以客专“四电”集成技术指导地方铁路建设模式的经验，为今后建设类似自建自营模式的地方铁路工程提供了很好的借鉴。