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摘要：高速铁路具有运载大、便捷安全的特征，因此受到世界各国的青睐。与普通铁路相比，高速铁路建设的标准和要求更高，涉及到的接口及四电问题也很多。为了更好的解决高铁建设中接口管理及四电技术问题，本文对高速铁路接口管理及四电技术进行了深化研究，根据相关理论依据，为适应实际建设应用需求，研究包含接口管理技术及四电中的电力、通信、信号、电气化的部分应用技术。
关键词：高铁；四电系统集成；深化研究
引言
我国新建高速铁路在设计及施工中大量采用先进技术，其中"四电"技术是保证电气化高速铁路安全运营的关键问题之一。以新建兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）段四电系统集成总承包项目为依托，结合工程进度对高速铁路四电系统集成技术进行研究，探讨了集成技术的内涵意义，并阐述了"四电"集成技术的应用和创新。
一、高速铁路四电系统集成技术总体架构
（一）高速铁路四电系统集成技术涵义
高速铁路四电系统集成技术就是根据高速铁路四电系统工程的功能目标、工期目标、经济目标，运用系统工程和组织级项目管理的方法，使组成高速铁路四电系统的通信、信号、电力供电、牵引供电、防灾安全监控及旅客服务信息等各子系统的配置合理，性能匹配，并整合成为一个完整、可靠、经济、有效的整体，在规定的条件下达到整体功能最优，整体效益最佳。其具体涵义包含以下两个方面：
1．技术（设备）集成
根据功能目标、经济目标，运用系统工程方法，优选各种技术和产品，使构成四电系统的通信、信号、电力供电、牵引供电、防灾安全监控、旅客服务信息子系统和设备配置合理，接口完整，性能匹配，整合成为一个完整、可靠、经济和有效的整体，在规定的条件下达到整体功能最优，整体效益最佳。
2．管理集成
运用系统工程和组织项目管理方法，全面统筹组织和协调资源配置、接口实施、安装及调试等管理活动，使系统的各项资源能够有机结合，发挥最佳效益，实现高速铁路四电系统工程的功能目标、工期目标、经济目标。
（二）高速铁路四电系统集成技术架构及关键环节
根据高速铁路四电系统集成技术涵义，结合高速铁路四电系统集成施工总承包中各相关方责任，高速铁路四电系统集成技术可划分为施工准备、施工安装、系统调试、联调联试及试运行五个阶段。
施工准备阶段技术主要包括：系统集成技术方案、接口技术方案、材料设备技术规格书、技术交底、设计联络、技术培训等。
施工安装阶段技术主要包括：工艺及作业指导书、关键工程及设备施工安装质量卡控文件、施工组织等。
系统调试阶段技术主要包括系统调试大纲、调试组织实施等。
联调联试阶段技术主要包括联调联试配合技术方案及组织实施。
四电系统集成接口技术：是解决接口问题的具体技术手段，是四电系统集成技术的关键环节。
（三）高速铁路四电系统集成接口技术
以系统工程和组织级项目管理为理论基础，运用建设项目全寿命周期阶段划分方法、工作结构分解、关系矩阵、责任矩阵、网络技术等方法从接口技术和接口管理技术两方面构建四电系统集成接口技术体系。
应用高速铁路四电系统集成项目全寿命周期阶段划分方法构建四电系统集成接口技术框架。根据高速铁路项目基本建设程序，高速铁路四电系统集成工程项目全寿命周期可划分为项目决策阶段、设计准备阶段、设计阶段、设备制造阶段、设备安装阶段、调试阶段、试运行阶段、运营维护阶段。高速铁路四电系统集成接口技术贯穿高速铁路四电系统集成工程项目全寿命周期，相应的四电系统集成接口全寿命周期可划分为接口总体策划、关系分析、需求识别、标准设计、实施、调试、验证等阶段。对应每一个阶段制定严格的技术工作内容，构建四电系统集成接口技术体系框架。
应用工作结构分解、关系矩阵方法对接口关系进行分析，系统提出四电系统集成的接口需求；针对每项接口需求，依据接口技术原则，制定接口技术标准；在接口实施阶段，通过责任矩阵、网络技术，构建接口实施细则及实施计划。同时运用组织级项目管理理念和方法，构建接口管理实施流程、过程实施指南和文档模板、管理工具等，构建标准化接口管理技术体系。
高速铁路四电系统集成接口技术构成图1所示：
二、高速铁路四电系统集成接口技术研究成果及技术特性
高速铁路四电系统集成接口技术主要包括：高速铁路“四电”系统集成接口关系、接口需求、接口技术细则及接口标准化管理体系。通过接口关系分析技术和接口需求梳理技术，来保证高速铁路四电系统集成接口的完整性；通过接口技术细则，来保证高速铁路四电系统集成接口适配性。
（一）高速铁路四电系统集成接口关系
该部分从高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、防灾安全监控、旅客服务信息系统的内部、系统间、系统外部等三方面入手，应用关系结构分解和矩阵方法进行详细分析，全面提出各系统内部各子系统间的关系、“四电”系统间的关系以及“四电”系统与“四电”系统外的各系统的关系。并通过现场实践，验证了高速铁路“四电”系统集成接口关系的全面性、系统性和准确性。
（二）高速铁路四电系统集成接口需求
依据高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、旅客服务信息、防灾系统的内部、系统间、系统外部的接口关系，逐项梳理接口关系的核心内容，制定高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息、防灾系统的内部、系统间、系统外部接口需求。
（三）高速铁路四电系统集成接口技术细则
遵循相关技术标准、规范，应用内部设计和设计联络等手段，对梳理出的每项高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息、防灾系统的各子系统内部、四电系统间、四电系统外部的接口需求的接口标准和界面划分进行设计和设计联络，制定每项接口需求的接口标准、接口界面划分，配置每个接口的技术细则，建立高速铁路四电系统集成接口技术细则。
（四）高速铁路四电系统集成接口管理标准化体系
遵循系统工程原理，按照标准化、程序化要求，对接口管理的组织机构、管理流程、管理制度、过程控制进行研究，建立接口管理标准化体系。
从接口管理的相关方及职能出发，运用工作结构分解技术、责任矩阵技术，对接口管理组织机构的结构形式、责任矩阵、人员配置等进行研究，并按照标准化要求，对接口管理的人员配置标准化，职责标准化。
对工作结构分解后的接口管理工作任务，分析工作间的逻辑关系，按照工作任务间的逻辑关系，遵循PDCA原理，建立标准化接口管理流程。
分析接口管理过程中的关键环节，研究制定关键环节管理制度，来规范各方管理行为，使各方在分工基础上紧密协作，提高接口管理效率。使接口管理制度化。接口管理制度主要包括接口确认制度、设计联络制度、接口计划审批制度、接口协调制度、接口质量控制制度、接口进度控制制度、接口界面交接制度、接口管理记录制度、接口设计变更制度、接口管理绩效考核制度等。
接口过程管理主要包括接口质量和进度控制管理。分析影响接口质量和进度因素，坚持 “事前、事中、事后” 三控制原则，制定接口质量和工期管理方法。接口质量的“事前”控制方法主要包括接口设计联络、接口技术交底、接口技术细则；接口质量“事中”控制方法主要包括接口质量检查、接口试验、接口变更、接口质量验收交接，接口质量“事后”控制主要包括接口功能验证、评价及考核。接口进度的“事前”控制方法主要包括接口工期筹划；接口进度的“事中”控制方法主要包括进度检查、进度纠偏；接口进度的“事后”控制方法主要包括评价及考核。
三、高速铁路四电系统集成技术应用
在新建兰州至重庆铁路广元至重庆段“四电”系统集成实施中，应用 “高速铁路四电系统集成技术”，建立了本四电集成工程接口技术体系和管理体系，并应用于本工程接口施工。在应用过程中，应用PDCA循环，完善了高速铁路四电系统集成接口技术；并通过实践验证，解决了四电系统集成中的接口问题，取得了良好的应用效果，实现了四电系统集成目标。
四、研究过程
在以新建兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）段四电系统集成总承包项目为依托，结合工程进度对高速铁路四电系统集成技术进行研究。通过理论分析和现场试验，以PDCA循环方式验证研究成果，以达到研究成果满足高速铁路“四电”系统集成质量要求、提高施工生产效率的目的。
兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）段按照业主的工期要求分为两段实施：第一段是渭沱（含）至重庆（不含）段；第二段是广元（含）至渭沱（不含）。由于前期征地拆迁及既有线站改影响，站前工程进度十分缓慢。渭沱（含）至重庆（不含）段 2014年8月至2014年9月主要进行接口检查和既有线改造施工；2014年8月至2014年10月进行通信、信号、电力供电、牵引供电、防灾安全监控、信息工程安装；2014年10月至2014年11月进行通信、信号、电力供电、牵引供电、防灾安全监控、信息工程调试；2014年11月至2014年12月进行联调联试；2014年12月份开通。广元（含）至渭沱（不含）段 2014年10月至2015年2月主要进行接口检查和既有线改造施工；2015年3月至2015年9月进行通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾工程安装；2015年10月至2015年11月进行通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾工程调试；2015年11月至2015年12月进行联调联试；2015年12月开通。本项目结合新建兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）段四电系统集成工程施工工期节点，按照前期准备、理论分析、成果编制与验证、现场试验检测的顺序开展工作。
（一）前期准备
2014年6月至2014年7月，科研小组进行资料收集、学习审核设计图纸、与设计进行沟通及现场调查，确定了研究方案。
（二）理论分析
2014年8月至2014年9月，对高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统集成的接口进行深入研究，分析其各系统内部、四电系统间、四电系统与四电系统外的接口关系，建立通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统集成接口需求。
（三）接口技术细则及接口管理研究
为了满足现场施工需要，2014年8月至2015年2月，根据建立的通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统集成接口需求，遵循高速铁路相关技术规范和标准，对高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统集成接口进行内部设计和设计联络，确定接口技术细则；同时，根据兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）四电系统集成实际情况，建立接口标准化管理体系。
（四）现场应用及验证
根据现场施工安排，2014年10月份至2015年11月，编写的高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统集成接口技术细则和接口管理标准化体系，进行现场应用及验证。经现场应用实践，多次修改完善，最终达到了实际可行、经济合理的目的。
1．接口技术细则应用及验证
高速铁路四电系统集成接口技术细则的应用分三部分进行：
①子系统内部接口细则应用于高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统内部接口，用来确定接口设备的选型、接口类型及参数。
②系统间接口技术细则应用于高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统间相互接口设备的选型及接口安装，用来确定通信、信号、电力供电、电力牵引、信息及防灾系统间设备相互接口的技术参数、适配性、安装界面划分、安装标准等。
③四电系统外接口技术细则应用于高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息及防灾系统与路基、桥梁、隧道、轨道、房屋、外部电源、外部通信系统间的接口安装，用来确定通信、信号、电力供电、电力牵引、信息及防灾系统与路基、桥梁、隧道、轨道、房屋、外部电源、外部通信系统间的接口技术参数、适配性、安装界面划分、安装标准等。
经过现场实践应用，由于接口实施环境差异、设计深度不够等原因，存在一些问题，科研小组经过进一步深入研究，提出解决方案并修改完善，使接口技术细则最终达到了实际可行、经济合理的目的。
高速铁路四电系统集成接口技术细则的验证分三部分进行：
①子系统调试验证。通过子系统调试验证各子系统内部接口技术细则实施是否达到四电系统间接口功能需求。
②系统调试验证。通过系统调试验证“四电”系统间接口技术细则实施是否达到四系统间接口功能需求。
③联调联试验证。通过联调联试验证“四电”系统与“四电”系统外接口技术细则实施是否达到“四电”系统与“四电”系统外接口功能需求。
经过上述验证，各类接口的功能均满足技术规范和标准要求，充分证明了接口技术细则的可行性、合理性。
2．接口标准化管理体系应用及验证
本专业技术总结以项目经理部根据四电系统集成接口标准化管理体系，结合兰渝铁路广元（含）至重庆（不含）段“四电”系统集成项目的特点建立了接口标准化管理体系，应用于本项目两个分段工程的接口管理。通过两个分段工程的应用实践，得到了验证，达到了对接口进行有效管理的目的，接口的工期、质量均满足要求，大大减少了接口差、漏、碰现象，节约工程成本。
五、总结
通过此对高速铁路“四电”系统集成接口技术进行了研究，紧跟设计技术创新，紧贴现场施工实际，以接口关系、接口需求、接口技术细则、接口管理为研究对象，应用关系结构分解、矩阵技术系统分析高速铁路“四电”系统集成的接口关系，构建高速铁路“四电”系统集成接口关系矩阵；逐项梳理接口关系矩阵的核心内容，制定高速铁路四电系统的内部、系统间、系统外部接口需求矩阵。遵循相关技术标准、规范，应用内部设计和设计联络等手段对高速铁路四电系统内部、系统间、四电系统外部的接口需求矩阵的接口标准和界面划分进行配置，制定接口需求的技术细则，建立高速铁路四电系统集成接口技术标准体系。遵循系统工程原理，按照标准化、程序化要求，对接口管理的组织机构、管理流程、管理制度、过程控制进行研究，建立完善接口管理标准化体系。
研究成果中的接口技术细则对高速铁路通信、信号、电力供电、牵引供电、信息、防灾系统等各子系统的内部接口、系统间接口、系统外部接口等方面制定了详尽、切实可行的技术参数、技术标准和界面划分；研究成果中的接口标准化管理体系从接口管理组织机构、管理流程、管理制度、过程控制等方面制定了详细的规定和措施。整个研究成果具有针对性强，要求具体，措施得当，可操作性强等特点，对于同类项目的接口施工具有重要的借鉴意义和指导作用。
高速铁路四电系统集成接口技术是高速铁路建设的关键技术，通过对关键技术研究、应用验证，形成科研成果，为企业参与市场竞争提供了强有力的技术支撑。
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论文作者:王志博
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第16期
论文发表时间:2019/6/17
标签：接口论文; 系统集成论文; 高速铁路论文; 技术论文; 系统论文; 细则论文; 电力论文; 《建筑模拟》2019年第16期论文;