铁三院总工程师谈中国高铁设计历程

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网易财经5月27日讯 2010年中国（长春>国际交通与城市发展论坛今日在吉林省长春市开幕。铁道第三勘测设计院有限公司副总经理、总工程师孙树礼先生介绍我国高速铁路的设计和实践。

以下是孙树礼的发言实录：

孙树礼：谢谢主持人，尊敬的各位专家、嘉宾、女士们、先生们大家好！我来自天津，是铁道第三勘测设计院的副院长兼总工程师。

我在铁三院分管京津城际铁路，包括北京南站等等，还分管京沪高速铁路的勘测设计，北京至郑州的勘测设计，还有全院的技术管理工作。

今天很高兴有这样的一个机会，结合我分管的工作，就中国高速铁路从设计的角度、设计的层面和大家交流一些体会和看法。

我们铁三院是中国大型综合甲级勘察设计企业，我们主要从而铁路、地铁、市政工程勘测设计，工程总承包和工程监理工作。从53年建院以来，伴随着中国铁路的发展而发展，在高速铁路方面，我们依托京沪高速铁路的前期研究，从90年开始就启动了高速铁路的设计研究工作。特别是03年以后，针对我国高速铁路建设标准高，规模大、技术复杂等特点，铁道部加大了自主创新和引进、消化、吸收再创新的工作力度。可以说组织有关的企业通过研发获得了一大批的科研成果。我们院也在高速铁路技术、综合交通枢纽技术方面投入了大量的人力、物力、财力，也取得了成果，为京津城际铁路、京沪高速铁路奠定了很好的基础。

我和大家交流三方面的内容。

一、中国高速铁路建设中的设计工作。

二、高速铁路设计当中关注的重大问题。

三、结合自己设计的谈两个项目的情况。

一、在中国高速铁路建设中设计怎么样的。

在中国铁路建设中，在建设单位组织领导下，通过公平竞争获得任务，这样不同企业承担相应的工作和责任。

在建设期，主要有设计、施工图的咨询审核、施工，还有监理工作。对于设计单位，要想获得任务，必须通过方案竞选、设计招标，中标获得任务。获得任务以后，要完成这个项目全过程的勘察设计工作。

首先是预可行性研究阶段。要根据国家批准的铁路中长期规划，收集有关的资料，进行调查，现场勘察等等，编制预可行性报告。论证项目的可行性等等，还有就是编制建议书，还有就是立项。

可研阶段，项目建议书通过国家批准以后，设计单位进行现场初测，完成可行性研究报告，主要论证建设项目技术的可行性。可行性研究报告经过上级批准以后作为下阶段工作的依据。

初步设计阶段，根据批准的可行性研究报告，设计单位要开展定测工作，在现场进行详细的勘测，编制文件，报铁道部批准。铁道部审查批准的项目作为出审的设计方案控制建设规模等等的依据，包括主要的技术标准和方案等等。

在施工图设计阶段，根据批复的初步设计进行补充定册，编辑文件，经过审核以后，作为工程招标实施、验收的依据。

在建设期间，设计单位要全过程做好施工配合，作为参检一方按照国家和行业的有关要求，积极配合建设单位完成项目的建设，直到验收和运营。这是整个过程中设计院的工作。

在中国高速铁路的建设中，从决策、设计、施工、竣工验收这样的全过程，设计单位各个阶段都有明确的工作内容和技术责任，同时还要依托项目开展有关的研究实验工作。

通过那么多年的体会，我感觉在高速铁路的设计当中，设计院的责任非常大，压力也非常大。

二、高速铁路设计当中应当关注的重大问题。

（一）严格执行国家有关法律法规政策。

高速铁路工程现场勘察、建设过程乃至运营后，均要符合国家有关法律法规政策。比如环境保护的要求，节约土地政策，防护评价要求、地质灾害地震安全以及压覆矿产等等要求。

在设计以后，按照国家规定进行专项的评估。首先是环境影响评价，在可研阶段，按照《建设项目环境保护管理条例》、《中华人民共和国环境影响评价法》等国家法律法规，对项目进行环境影响评价，经上级主管部门批准严格执行。

还有土地预审，在设计阶段根据《土地预审办法》和实施意见相关规定，设计单位向土地行政主管部门办理建设项目用地手续，设计和实施阶段要贯彻相关的要求。

还有地质灾害、地震安全、压覆矿产等等，都要进行专项的论证评估，要经过专家论证批准统一。

（二）要执行国家的标准，法律法规政策。在铁道部组织领导下尤其是高速铁路，已经形成了完整的工程规范，包括勘察、设计、施工、验收、运营，甚至包括产品的标准，形成了一整套完整的行业标准。作为设计单位设计工程，必须符合有关工程规范的要求。同时还要符合相关工程、相关行业的技术政策，工程规范和主要的技术标准。比如交叉、跨越技术的公路、河流等等，设计要按照国家的标准进行跨越，需要改移的时候需要申请，改移需要满足国家的方案和标准。

还有就是线位等等敏感距离要满足国家的防火间距要求。

（三）贯彻落实中国高速铁路建设的新理念。

可以这样讲，表面上看空洞的文字，但是作为设计的工程师，对设计理念的要求和设计的内涵，必须准确把握并且贯彻到我们的设计工作当中。中国高速铁路具有运营速度高、客流密度大、运营模式多样、平稳舒适度好、安全可靠度高、并且建设规模大、实施效率高、综合造价较低等特点。所以，建设中国高速铁路必须结合我国的国情路径和城市发展的具体要求等因素综合考虑。

这里有一些新的理念。必须贯彻“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的理念。这二十字理念，实际把工程，就是我们设计的工程师来讲，把工程首先考虑什么、核心考虑什么，全过程考虑什么，要求很明确。采用先进、成熟、经济、实用、可靠的工程结构和技术装备，要全面落实六位一体的管理要求，这是作为我们技术质量管理者统筹协调的六个大的方面。

在车站建设当中，在车站设计中，我们车站要遵循五性的建设要求。对于大型综合交通枢纽，系统考虑占房、广场、地铁以及公路交通的无缝衔接，零换乘的理念。同时设计高速铁路，还要满足高平顺、高稳定、高舒适等等条件。

（四）、高度重视高速铁路的安全性设计。高速铁路运行速度高，安全上来不得出任何问题，所以，高速铁路建设中，作为设计院全方位、全过程考虑我在勘察、设计、施工、运营等各个阶段可能出现的各种安全风险因素。并且在设计的源头上加以研究控制，特别是运营速度高，系统性风险，重大质量，安全风险等等统筹考虑，确保高速铁路的建设与安全运营。

线路走向结合工程地质条件和环境要求进行选择。高速铁路的选线符合铁路网总体规划和铁路枢纽的总体规划，行径的主要城市吸引客流，方便旅客换乘，在大的线路走向方案确定以后，详细查明沿线的地质情况。比如说有采空区绕避、有大型的滑坡、活动断裂带等等必须绕避。要高度重视高风险隧道及地下结构的工程安全。要高度重视隧道工程的安全，特别是穿过岩溶、断层、大型暗河等等不良地质，以及可能诱发重大环境地质灾害的应该引起高度重视。

加强隧道地质勘察，全面掌握工程地质、水文地质情况，针对不同的情况研究提出隧道地质的风险等级，完成隧道等级的超前预报设计及风险评估等等工作。

还要加强城市浅埋下穿建筑的勘察设计工作，采取有效措施尽量减少对城市建筑物以及区域环境的影响。

要高度关注信号系统的设计安全。铁路信号系统由于其智能化、自动化、多功能程度越来越高，信号系统可以说是列车安全运行的重要控制系统。一旦出现问题，其危害程度不可预测，造成的影响不可估量，所以，信号系统在保证列车运行快速、高效的同时必须具备很高的安全性。还要高度关注防护工程主体结构安全是工程安全的主体，一旦出现安全问题往往是灾难性的。由于运营期间完全封闭，防护设施对运营的影响非常大，也需要高度关注。比如说陆地的排水工程，有限的防护工程和大型的集成开发。

要建立全方位的安全监控系统，比如说风检测、雨检测、全面的视频检测等等，也为了保障高速铁路的安全运行。还有就是对高速列车的综合维修按照有关的要求，设置动车运用锁等等。

（五）准确把握高速铁路高舒适性设计的要求。由于高速铁路运行速度高，所有的工程必须有舒适型的特点进行设计。比如说线路纵横面设计、空间线形参数等等。

线路平纵断面设计的适应性要求，必须要认真的要求。线路平面要顺直，平纵断面平顺连接保证列车动力响应较小，列车纵断面线形连接充分考虑列车竖向和横向平稳型的舒适度的圆曲线，让列车平稳运行。

其次要满足线路空间线形几何参数选择的适应性要求。要保证平顺性最优，结合轨道交通的特点，严格控制线超高和严重戳高，合理权利平面曲线、缓和曲线等等，保证平顺最优。

其次满足桥涵、素到等路基等主体机构的适应性要求。

桥梁的刚度问题等等，在设计中必须研究解决标准难度长等等不同桥梁的特殊问题。有的结构如果选择不当，在温度作用下结构变形会导致轨道出现变形。

在隧道设计当中，要充分考虑空气动力学效应，选择适宜的隧道道面积使列车通过时更加平稳舒适，隧道洞口设置缓冲结构，缓解洞口为期压冲，路基工程豪华沉降变形控制，特别是软土地基等等，满足舒适度的要求。

还要充分考虑无砟轨道的适应性要求。无砟轨道具有稳定性好、平顺性高、轨道状态可长期保持等等特点，可能说成为世界高速铁路轨道结构的发展方向。在我国高速铁路建设中得到了大面积的应用，无砟轨道无论采取哪种形式，对于轨下结构变形都有严格的要求。

一方面对轨道结构变形的要求高，无砟轨道扣件调高量有限，对无砟轨道的之及铺设精度要求极高。

另一方面也是对轨下桥梁，路基等主体结构的变形要求高。

（六）强化高速铁路的系统设计。

高速铁路涉及多学科、多专业技术、又涉及到建设、运营全过程，是庞大的系统工程，高度重视系统设计和集成设计。

高速铁路系统设计首先是考虑系统和各子系统综合更优，其次是考虑专业接口设计上顺畅，再次就是建设过程中充分考虑。作为设计院从院里建立了30个之间的接口程序和系统设计要求，为实现系统设计奠定了条件。

实现系统设计我们的体会一是要宏观考虑国家政策，根据项目功能定位于要求，确定总体目标。

二是设计方案取决于整体方案的要求，在总体方案要求下利用专业的优势。三是避免专查干扰重叠。另外各个专业之间需要主动的协作。

（七）确保高速铁路工程持续稳定。

确保路基桥涵及隧道等主题结构在设计使用年限为100年。路基排水设施在结构设计使用年限30年，路基边坡防护在结构设计上是60年，接触网也是耐久安全。接触线根据磨耗确定，不少数200万次。

（八）高速铁路设计要贯彻节能环保的要求。高架桥在高速铁路建设中得到了大面积应用。土地是不可再生的资源，节约土地是我们的基本国策，减少占用基本农田更有着特殊的意义，节约土地。比如说按照6米的高度，修桥比路基一公里节约4公里的土地。还要注重与周围环境的适应性。高速铁路建设要和城市规划、城市环境等等融合，使高速铁路成为绿色的亮丽的风景线，注重建筑美学，让它和环境融为一体，满足要求的同时突出个性、增加欣赏性。

高速铁路一般经过城市及人口发达地区，要采取降噪措施，重视结构的减振降噪设计，减少对沿线居民的干扰和影响，减少对沿线农田、既有水利设施的破坏，尽量减少对既有交通的影响和干扰。

下面我简要汇报第三项内容，就是围绕我们院设计的高速铁路工程做一个介绍。

第一，京津城际铁路的设计。

上午何总已经作了一些介绍，有一些我不说了。

在京津城际方面，我主要汇报几个关键技术的案例。设计之初是我们面临的几个问题，非常难。通过加强研究，通过一些必要的实验，最终我们把这几个问题解决的非常好。

首先无砟轨道技术。为了将京津城际建设成世界一流的高速铁路，在国内前期科研成果和工程试验段实践经验的基础上积极引进国外先进的技术进行消化、吸收，并且针对我国的国情、路情进行再创新。

在无砟轨道的理论研究、结构设计、制造技术、施工技术及工艺装备技术等进行研究，并成功应用于京津城际铁路。

（见图）左边是在工厂打磨城轨材的情景。

轨道板采用工厂化生产，每块轨道板根据其轨道几何尺寸采用数控打磨，制造精度大幅度提高，提高生产效率。

（2）变形控制技术。

高速铁路对轨道的平顺性要求很高，对路基、桥梁基础的沉降要求很高，在路基沉降的过程中，路基采用装桩板结构以及预应力管桩。应用多种理论进行桥梁沉降的预测控制，相邻的不均匀沉降量之差控制在5毫米之内，在设计施工过程中采取多种方式控制大幅度。还有就是降低区域地面的风险，研制了可高支座，应用于京津城际铁路。

（3）高精度测量控制技术。