第一节　技术体系形成

京沪高速铁路技术的研究始于20世纪90年代初，至2011年全线建成通车，历时二十余年。整个技术研究包括建设的必要性、建设方案、建设时机、技术路线、经济效益等软科学前期研究，设计暂行规定等相关技术规范的制定和完善，以及京沪高速铁路建设过程中的一系列科研、试验和工程实践等几大部分。

一、前期研究

为彻底解决京沪通道运输能力与运输质量问题，铁道部于1990年开始组织路内外单位和部门开展京沪通道扩能方案研究，提出高速铁路的建设方案。1990年，铁道部依据国家《中长期科技发展纲要》，向国务院上报《关于“八五”期间开展高速铁路技术攻关的报告》，并于1993年12月30日向国家计委呈送《京沪高速铁路项目建议书的报告》。期间，铁道部多次向有关部委汇报，引起了有关部门的高度重视。面对如何解决京沪铁路持续、全面的运输紧张问题，要不要修建京沪高速铁路，技术上、经济上是否可行，以及具体技术方案和重大关键技术问题等，铁道部先后立项科研课题达460多项，其中约50项列为“八五”、“九五”、“十五”国家科技攻关项目，有40多个单位、数千人参与其中，为解决京沪高速铁路技术问题、形成技术方案作了大量的基础性工作。

特别是，原国家科委、国家计委、经贸委、体改委和铁道部（简称“四委一部”）于1993年4月共同领导组建“京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究”课题组。参加课题研究的除了上述“四委一部”外，还有国务院发展研究中心、中国社会科学院、中国交通运输协会以及京沪沿线省、市所属行政、科研、设计、高校等47个单位、120余名专家。在铁道部的前期工作基础上，围绕京沪高速铁路建设的必要性、紧迫性、建设方案、资金筹措与经营机制、国际合作、经济社会效益等重大技术经济问题开展了研究。经过一年多的紧张工作，包括到现场实地调研，对法、德、日高速铁路进行考察，邀请国外专家来华交流、咨询、研讨，总结国际合作中的经验教训，多次召开国内专家研讨、论证会，广泛听取各方面意见，1993年12月“四委一部”课题组将《前期研究汇报提纲》报送国务院分管领导，于1994年12月完成了《京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究总报告》。

“四委一部”课题组研究认为，修建京沪高速铁路是迫切需要的，在技术上是可行的，经济上是合理的，国力是能够承受的，建设资金是可以解决的。因此，要下决心修建京沪高速铁路，而且愈早建愈有利。建议国家尽快批准立项，成立京沪高速铁路领导小组，尽快把铁路、航空、机械、电子、材料等国内有关部门的力量组织起来，针对机车车辆、轨道、信号等高速铁路成套新技术、新装备、新材料，系统开展科技攻关、技术引进与人员培训等，力争大部分在国内生产。

1994年12月，铁道部根据中央和国务院关于京沪高速铁路开展预可行性研究的批示，成立铁道部京沪高速铁路预可行性研究领导小组和办公室〔简称高速办（预）〕，组织相关单位开展了京沪高速铁路建设方案的深化研究。

1995年8月和12月，铁道部科技司分别向国家科委、国家计委报送《高速铁路试验工程关键基础技术的研究可行性研究报告》和《高速铁路试验工程前期研究项目专题合同报告》，项目共列了3个课题18个专题。1996年4月，在组织各设计、科研院所、高等院校及国家计委综合经济研究所全面研究分析比较后，形成了《京沪高速铁路预可行性研究报告》并呈送国务院。1997年3月，铁道部在组织设计院完成京沪高速铁路全线初测后，向国家计委呈送《关于报送<新建北京至上海高速铁路项目建议书>的函》。

在进行技术方案研究论证的同时，对国外高速铁路轮轨技术也进行了广泛的了解。铁道部先后组织多个团组赴国外考察，开展了十多次中外合作研究，派出200多名专业技术人员出国研修，培养了一批青年科技和管理人才，这些都为我国高速铁路技术标准及设计、施工、有关规范的制定提供了条件。

通过对国外的考察和研究，中国铁路的研究和技术人员逐步加深了对日、德、法三国高速铁路的了解和认识，这三国在高速铁路的建设上虽处于领先地位，但技术标准和制式各不相同，自成系统。在主要技术指标方面，三国铁路线路的线间距、平纵断面的选择标准不同。在轨道结构方面，法国是有砟轨道，日本、德国发展无砟轨道，而日德两国的无砟轨道形式及铺设条件也不同。在牵引供电、接触网悬挂形式、牵引变压器的接线形式等方面，三国均有自己的特点。在列车控制系统方面，三国更是自成体系：日本新干线列车采用基于有绝缘轨道电路的ATC（automatic train control）系统，信息由车上存储和地面传输相结合；法国高速列车采用基于无绝缘轨道电路U/T（UM71通用调制71型及TVM-300轨道与机车信号传输300型）系列的列车控制系统，信息由轨道电路传输；德国高速列车采用以轨道电缆（LZB列车速度控制系统）作为地面控制中心与机车之间信息传输通道，信息由轨道电缆传输。在动车组方面，日本采用独立式动力分散型动车组；法国采用铰接式动力集中型动车组；德国兼有动力分散和动力集中两种形式动车组，但其发展趋势是动力分散型。经分析比较后一致认为，没有一个国家的技术标准能够原样照搬，而且随着高速铁路的发展，不同标准、不同制式的优缺点也更明朗。中国有自己的国情，有土建工程建设的传统优势，作为后来者，以自身的技术基础和条件，应该而且完全能够走出一条自己建设高速铁路的路子。坚持以人为本、博采众长、系统集成、走跨越式发展道路，高标准、高质量、高效率地建设中国高速铁路，被确定为京沪高速铁路的技术路线。

2001年至2002年，铁道部高速办（预）还专门组织了高速铁路与磁悬浮技术的国外考察和国际交流，完成了磁悬浮与轮轨方案对比研究报告，坚定了京沪高速铁路采用轮轨技术的决心。

从京沪高速铁路前期研究工作开始至批准开工建设，前期工作历时18年。这18年不仅是围绕要不要修建京沪高速铁路、修建的重要性展开论证，而且对采用什么技术制式和修一条什么样的高速铁路进行了反复比较。这对于京沪高速铁路技术路线的确定、技术标准的完善规范、技术体系的形成是大有裨益的。

二、工程建设实践

铁道部在组织考察交流、科学研究的同时，更注重工程实践。

1990年，铁道部将“广深铁路实现旅客列车最高速度160km/h方案研究”列入铁道部科学技术发展项目，开展了准高速机车车辆、线路工程、信号系统、速度分级控制及安全评估试验等15项重点技术攻关。

1991年12月28日，广深铁路第三线及对既有双线的准高速改造工程动工建设。经过三年技术攻关和精心施工，1994年完成了广深铁路的提速改造工程，第一条160km/h的准高速铁路开通，其试验数据和装备技术参数揭示了列车速度提高后的一些新规律，为推进铁路大面积提速奠定了基础，也为发展高速铁路积累了一定经验。1998年5月，广深铁路部分改造成四线，其中下元至茶山段为时速200km试验段；1998年8月租赁瑞典X2000摆式列车，实现了进一步提速至200km/h的目标，取得了采用摆式列车的运营经验。

自1997年4月至2007年5月，铁道部先后在繁忙干线进行了六次大提速，其中第六次大提速完成了50多项科研攻关项目，制定了既有线200km/h提速技术条件，实施了提速线路技术改造，在引进、消化、吸收的基础上对机车车辆装备技术实现了再创新，开展了运营技术准备，进行了综合试验和牵引试验，最终使6000多延长公里线路列车运行速度达到200km/h，部分地段超过200km/h，形成了200km/h等级既有线提速理论技术体系，为高速铁路建设和运营管理提供了有力的支撑。

在学习、科研和实践基础上，1998年10月，铁道部批准下发了《时速200公里新建客运专线桥隧站设计暂行规定》，为秦沈客运专线初步设计提供了依据。

在轮轨技术和磁悬浮技术争论声中，1999年国家批准开工建设秦沈客运专线，明确规定“近期设计时速160km以上（基础部分预留高速铁路条件）”。铁道部据此对秦沈线基础设施按250km/h进行设计，并在山海关至绥中北间修建了66.8km的300km/h综合试验段，全线运行200km/h及以上动车组。秦沈线不仅是我国的第一条客运专线，也为我国高速铁路的设计、施工和装备选型提供了试验平台。秦沈客运专线修建，不仅制定出《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》，还试制了大号码无缝道岔，铺设了无砟轨道，编制了路基、桥梁和制架梁的一整套施工方法和工艺，制造了相应的施工设备；在牵引供电上采用了我国自主设计的简单链型悬挂接触网；在通信信号上采用了光纤同步数字传输、无线列调和数字集群技术、光纤射频直放技术等。在综合试验中，采用动力分散型“先锋号”电动车组，在山绥段最高试验速度达到292km/h；采用动力集中型“中华之星”电动车组，在山绥段最高试验速度达到321.5km/h。在绥中北至皇姑屯325km线路的拉通试验中，平均速度为213.8km/h。两次试验结果表明，秦沈客运专线山绥段的路基、桥梁、无砟轨道、38号道岔和接触网等完全可以满足250km/h速度运行的安全性、平稳性要求；绥中北至皇姑屯段则完全满足200km/h运行的安全性、平稳性要求。秦沈客运专线的成功建设，尤其是长66.8km速度为300km/h高速试验段的建设及其无砟轨道的铺设应用，实现了我国铁路工程设计和建设水平的一次飞跃，为京沪高速铁路的设计和施工积累了丰富的经验。

在既有线提速和秦沈客运专线建设的基础上，2003至2004年，铁道部工程设计鉴定中心、铁道部京沪高速铁路建设领导小组办公室（简称铁道部高速办）以及相关设计院，对京沪高速铁路全线线路走向和引入枢纽方案进行了系统研究，结合沿线城市的发展和规划的调整，修改了部分线路走向和引入枢纽方案，相关设计院据此完成了全线定测和初步设计工作。

三、技术标准制定及国际咨询

铁道部在“八五”、“九五”期间，对高速铁路线下专业关键技术进行一系列科研攻关，取得一系列成果。通过秦沈客运专线的现场设计实践，1999年初铁三院主持编制完成了《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》。依据确立的高速铁路技术路线，2002年又编制了《京沪高速铁路站后工程设计暂行规定》；根据秦沈客运专线设计施工和综合试验情况，在又一轮征求意见基础上，2003年2月，《京沪高速铁路设计暂行规定》（上、下册）（铁建设〔2003〕13号）正式发布。至此，京沪高速铁路技术体系的架构基本建立。

为充分借鉴、吸收国外高速铁路的先进技术和成熟经验，确保《京沪高速铁路设计暂行规定》技术的先进可行，在2003年7月至2005年7月间，历时两年，由铁道部高速办组织，分三阶段通过招标分别邀请法国、德国和日本三个高速铁路原创国铁路咨询公司的技术专家，对《京沪高速铁路设计暂行规定》及按《京沪高速铁路设计暂行规定》开展的京沪高速铁路沪宁段初步设计和京宁段重点工程进行国际咨询。

咨询报告基本肯定了《京沪高速铁路设计暂行规定》和初步设计文件，验证了我国的设计能力和水平，认为在消化吸收和科技攻关基础上形成的相关规范是先进的。由于我国还缺乏高速铁路建设和运营的实践，通过咨询，借鉴发达国家的设计标准，吸收其先进的设计理念，对《京沪高速铁路设计暂行规定》和初步设计文件作了必要的修改和完善。例如对京沪高速铁路线路平纵断面和桥梁结构设计，均进行了仿真计算，以确保行车安全和舒适；对线下不同构筑物衔接段的基础，因刚度突变都增设了过渡段。针对咨询报告对初步设计中有关路桥工后沉降标准控制、道岔梁设计、路基稳定系数、接触网悬挂类型、无线通信冗余方式、声屏障脉动力计算以及综合维修设施的设置等方面的意见，设计单位均进行了认真的归纳和研究，逐条分析比较，对《京沪高速铁路设计暂行规定》有关条款作了完善，对初步设计文件作了修改。咨询活动，不但使我们加深了对国外高速铁路技术及发展趋势的了解和认识，更重要的是坚定了我们从中国国情出发，建立京沪高速铁路技术体系的信心。

京沪高速铁路工程地质条件复杂，一次建成，其难度和规模都是世界上没有先例的。其设计速度之高、要求达到的输送能力之大、其列车运行间隔时间之小也是前所未有的。中国国情和路情要求京沪高速铁路除运行本线高速列车外，还必须与既有路网200km/h及以上动车组开行做到兼容，即不但能够让300km/h高速动车组在本线运行，也要保证200km/h及以上动车组能上京沪高速铁路运行。京沪高速铁路的线路、轨道、桥梁等基础设施有自己的特点，牵引供电、通信信号、动车组也有中国特色和要求。鉴于韩国和我国台湾在高速铁路建设中的经验和教训，不能照搬国外任何一国的高速铁路技术，必须要有自己的高速铁路技术体系。

有十多年的科研和工程实践为基础，有到国外考察、交流提供的情况做借鉴，有《京沪高速铁路设计暂行规定》和初步设计的咨询做参考，有动车组的“引进国外技术，打造中国品牌”的创新路线，最终在基础设施建设方面，我们完全依靠自己的力量，根据建设经验，主要通过自主创新，建立起京沪高速铁路的技术标准体系；在牵引供电和通信信号方面，坚持以我为主，博采众长，择优吸纳国外先进成熟技术，主要通过系统集成形成了京沪高速铁路的标准规范；在动车组的制造方面，坚持以市场换技术，在中国制造的基础上通过引进、消化、吸收、再创新，形成中国高速铁路的动车标准体系。据此，铁道部高速办第一次总结提出了京沪高速铁路技术体系的框架，并认为这个技术体系框架是由土建工程、电气化及电力、通信信号和信息化系统、高速动车组以及运营维护、运输组织、给排水和环境保护等系统构成的多种专业门类的高新技术集成，于2005年编写完成了《京沪高速铁路技术体系》一书。

《京沪高速铁路技术体系》就每个系统内所包括的主要工程及其技术、标准做了分解和说明，对主要技术、设计参数、工程要求都做了介绍。如土建工程系统，分章节分别对线路、站场、路基、轨道、桥梁、隧道等工程做了比较系统的介绍，对结构形式、主要技术指标都有明确的要求；如牵引供电，对接触网的悬挂形式、张力配置、下锚方式、馈线上网形式以及变电所外部电源引入、主接线和继电保护功能构成等均提出了具体的要求；如高速动车组系统，除对车体、转向架、牵引驱动技术、复合制动、列车运行控制方式、列车信息和诊断作了介绍外，还对动车组的主要技术参数、基本特征、维修模式、维修基地布局等，根据中国国情也都提出了具体要求。当时由于对高速铁路的环境保护、动车卸污、整备技术等还缺乏实践，还未有明确的标准要求，所以也作为一个系统纳入体系中。

京沪高速铁路技术体系的形成，是参与京沪高速铁路科研、设计等前期工作的广大工程技术人员劳动成果和智慧的结晶，反映了当时条件下我们对高速铁路技术的认识水平。

四、设计优化和技术体系完善

2004年初，国务院常委会讨论通过了铁道部上报的《中长期铁路网规划》，京沪高速铁路是“四纵四横”客运专线网中主骨架之一。2006年，国务院常务会议批准京沪高速铁路项目建议书，2007年原则同意了京沪高速铁路的可行性研究报告。京沪客运专线公司筹备组在铁道部的领导下，认真贯彻国务院常务会议精神和国家发改委关于“明确总体技术路线，进一步优化系统集成方案，通过引进、消化、吸收、再创新，形成独立的技术标准和自主知识产权”的设计优化要求，总结借鉴京津城际铁路作为试验段的经验，组织专家、设计、咨询单位等现场调查，认真比选，对线路方案、工程技术方案、自主创新方案和运输组织模式等逐项、逐段比较，进一步优化初步设计和施工组织设计。如结合城市发展规划要求，优化引入枢纽方案；结合现场情况，优化线路平纵断面，调整线路高程；按照宜桥则桥、宜路则路原则，通过路桥经济比较，优化路桥设置；对有砟及无砟轨道设置地段进行优化调整；对全线施工组织设计做了优化审查等。通过设计优化工作，不仅节约了土地和投资，也使京沪高速铁路的设计标准、技术路线和技术体系得到进一步完善。

2008年1月，国务院批准京沪高速铁路开工。京沪高速铁路股份有限公司按照铁道部《京沪高速铁路科技创新规划》要求，会同中国铁道科学研究院、西南交通大学和北京交通大学，通过工程创新实践，建立起京沪高速铁路基础理论体系；会同铁道第三勘察设计院、中铁第四勘察设计院和咨询单位，不断优化设计文件和施工组织，完善了京沪高速铁路工程建设技术标准规范；请沿线各铁路局提前介入、熟悉设备，参与施工管理和验收，建立起京沪高速铁路运营管理、客运服务体系；借鉴京津城际铁路、武广客运专线的运行经验，请南、北车集团加快京沪高速铁路新一代动车组的研发、制造，组织在京沪高速铁路先导段进行的试验。在各方面支持下，京沪高速铁路工程建设顺利推进，2010年6月，全线近3万孔预制梁架设完成，7月19日开始铺轨，11月15日全线铺通。12月初在枣庄至蚌埠先导段试验中运营动车组创造了486.1km/h的中国速度。2011年初全线分段联调联试，5月11日开始全线拉通运行试验；通过静态验收、动态验收、专家评估和铁道部组织的初步验收、安全评估，2011年6月30日全线开通试运行。实践使京沪高速铁路有关创新技术成果得到验证，同时京沪高速铁路铁路技术体系、技术标准也得到进一步完善。

京沪高速铁路技术体系的形成和完善贯穿于京沪高速铁路建设的全过程，既从中国国情、路情的实际出发，又吸收了国外先进的高速铁路技术，通过自主创新、集成创新和引进消化吸收再创新相结合，形成了具有中国特色的京沪高速铁路技术体系，指导了京沪高速铁路的设计、施工和维修管理，这是铁路系统广大科技工作者辛勤劳动的总结和结晶。相信京沪高速铁路技术体系将继续指导中国高速铁路的建设，对高速铁路的发展产生重要影响。