中低速磁浮交通綜合聯(lián)調(diào)探討

別碧勇

(中鐵磁浮交通投資建設(shè)有限公司 湖北武漢 430060)

1 引言

綜合聯(lián)調(diào)(簡稱聯(lián)調(diào))是軌道交通工程建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，主要目的是驗證各系統(tǒng)設(shè)備接口功能，檢驗人與設(shè)備的協(xié)同運轉(zhuǎn)，為試運營打好基礎(chǔ)[1]。中低速磁浮是一種新的軌道交通制式，其聯(lián)調(diào)內(nèi)容、聯(lián)調(diào)重難點與輪軌制式有所不同。國內(nèi)外目前關(guān)于這些方面的研究成果和可借鑒的經(jīng)驗極少。鑒于此，筆者在完成長沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)上開展研究，總結(jié)分析了中低速磁浮交通工程綜合聯(lián)調(diào)重難點，介紹了聯(lián)調(diào)相關(guān)設(shè)備儀器研發(fā)與試驗情況。

2 長沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)簡介

長沙磁浮快線起于長沙南站，止于黃花機場，線路長18.55 km[2]，全線設(shè)3座高架站，預(yù)留2站，工程于2014年5月開工，2016年5月6日開通試運營。長沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)內(nèi)容包含21個調(diào)試項目，見表1。

表1 長沙磁浮工程綜合聯(lián)調(diào)項目與類別[3]

聯(lián)調(diào)方案于2015年12月通過專家評審并開始實施，歷時3個月，完成了全部21項調(diào)試項目、1 949個具體測試項的測試。一次測試合格率96%，問題項統(tǒng)計中軟件和設(shè)備問題占比居多[4](見圖1)；二次復(fù)測合格率100%，為后續(xù)開通運營打下良好基礎(chǔ)。

圖1 聯(lián)調(diào)問題庫屬性統(tǒng)計

3 中低速磁浮綜合聯(lián)調(diào)重難點分析

3.1 與輪軌制式聯(lián)調(diào)的主要差異

中低速磁浮交通一般采用短定子制式，列車懸浮于軌道上8 mm運行，運行方式的變革帶來聯(lián)調(diào)方面的較大差異，在列車、軌道、信號、供電、道岔等系統(tǒng)設(shè)備的聯(lián)調(diào)方面都有其特殊性。例如，對軌道的平順度要求提高，軌道動態(tài)調(diào)試的測試項和指標要求相應(yīng)提高；列車與軌道無接觸，測速和定位方式差別較大，信號系統(tǒng)與道岔、站臺門的聯(lián)動測試項目差別較大。

另外，中低速磁浮列車比一般輪地鐵列車的速度高，最高運行速度可達120～160 km/h，這也會帶來一些差異。例如，同樣是DC1500V接觸軌供電，中低速磁浮列車因為運行速度更高，對受電靴性能、靴軌耦合性的要求更高，與之對應(yīng)的調(diào)試項目和評價標準也要求更高。

3.2 聯(lián)調(diào)重難點分析

中低速磁浮與輪軌地鐵差異性較大之處，也是其聯(lián)調(diào)重難點所在，下面列舉幾例分析。

(1)軌道及車軌耦合調(diào)試

中低速磁浮列車沿軌道“飛行”，雖然不接觸軌道，但軌道平順性直接影響行車安全、運行效率和乘坐舒適度。所以磁浮軌道的精度要求更高，例如軌距允許偏差±1.0 mm，水平允許偏差±3.0 mm。

軌道調(diào)試主要是測試安裝精度和變形控制是否達到列車的需求。首先靜態(tài)精調(diào)，需考慮承軌梁靜活載，增設(shè)等待荷載，以盡可能同動態(tài)調(diào)整量接近；然后在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，結(jié)合車輛運行情況完成動態(tài)精調(diào)。軌道檢測的各項參數(shù)，是磁浮列車懸浮控制參數(shù)設(shè)置的重要依據(jù)，如果兩者不匹配，車軌耦合性就不達標，就可能出現(xiàn)異常振動、懸浮控制點失穩(wěn)甚至“砸軌”等現(xiàn)象，影響行車穩(wěn)定和安全。

(2)供電系統(tǒng)調(diào)試

中低速磁浮供電系統(tǒng)與輪軌制式供電系統(tǒng)主要差異在于接觸軌形式、回流方式、雜散電流防護等[5]。供電系統(tǒng)調(diào)試重難點有接觸軌冷滑、熱滑，以及靴軌耦合性測試。冷滑需要結(jié)合工程實際情況，針對性地制定調(diào)試方案，還需要有專業(yè)調(diào)試設(shè)備。熱滑調(diào)試重點在于發(fā)現(xiàn)集電靴過中間接頭、膨脹接頭、分段等柔順程度不達標的位置，進一步精細調(diào)節(jié)，從而達到最佳運營條件。由于磁浮列車運行速度更快，靴軌耦合性調(diào)試也是一個重難點，調(diào)試不到位，就可能出現(xiàn)頻繁拉弧、供電不穩(wěn)、碳滑塊磨損過快等問題。

(3)信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

中低速磁浮信號系統(tǒng)的構(gòu)成、功能與輪軌交通基本一致[6]，主要差異體現(xiàn)在計軸與測速方式、道岔控制方式。信號系統(tǒng)列車自動防護(ATP)功能測試中的列車定位、測速、倒退防護、零速檢測是調(diào)試的一個重難點；信號與列車、信號與站臺門的聯(lián)動功能調(diào)試也很重要，需要反復(fù)調(diào)試校驗。

信號系統(tǒng)與磁浮道岔的接口功能調(diào)試非常關(guān)鍵。中低速磁浮道岔采用關(guān)節(jié)型軌道梁道岔，與信號聯(lián)鎖、信號監(jiān)測系統(tǒng)均有接口(見圖2)，兩個接口功能調(diào)試全部通過，方能保證道岔進路控制、位置和狀態(tài)反饋均無誤。磁浮道岔控制模式分為聯(lián)鎖集中控制、現(xiàn)場控制和強控三類[7]，信號系統(tǒng)負責聯(lián)鎖集中控制。此外，還要控制道岔轉(zhuǎn)撤時間，磁浮道岔轉(zhuǎn)撤動作包括接受信號、解鎖、橫移、鎖定、反饋表示信號[8-9]，整個過程要求不超過15 s[10-11]。

3.3 調(diào)試標準與規(guī)范對聯(lián)調(diào)的影響

在長沙磁浮快線建設(shè)時，中低速磁浮相關(guān)設(shè)計規(guī)范、建設(shè)和驗收標準尚未發(fā)布，國家及行業(yè)層面也沒有對綜合聯(lián)調(diào)做技術(shù)上的具體要求[12]，給調(diào)試方案編制帶來困難。磁浮綜合聯(lián)調(diào)究竟應(yīng)該覆蓋哪些測試項、如何設(shè)定評判標準，都頗具爭議，只能“摸石頭過河”，通過專家評審會“一事一議”的方式來確定。

目前，中低速磁浮交通設(shè)計規(guī)范(CJJ/T 262—2017)、磁浮鐵路技術(shù)標準(TB 10630—2019)已相繼出臺，2019年中國鐵建還發(fā)布了中低速磁浮交通企業(yè)標準體系，涵蓋中低速磁浮交通設(shè)計、施工、建設(shè)、運營等各領(lǐng)域共15本標準[13]。這些標準規(guī)范的出臺，為磁浮交通工程的聯(lián)調(diào)提供了參考和指導(dǎo)。

3.4 調(diào)試相關(guān)設(shè)備儀器對聯(lián)調(diào)的影響

長沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)初期，由于調(diào)試、檢測相關(guān)設(shè)備儀器缺乏也給聯(lián)調(diào)實施造成一定困難。例如，由于缺乏合適的工具和檢測手段，冷滑測試無法開展，只能跳過冷滑測試直接開展熱滑調(diào)試；F軌、接觸軌的調(diào)測只能人工測量，效率不高，還存在一定操作風(fēng)險。

長沙磁浮快線、北京S1線相繼運營，掀起了中低速磁浮交通的一股熱潮，可用于磁浮交通聯(lián)調(diào)的設(shè)備儀器也不斷地被研發(fā)出來，使得聯(lián)調(diào)可開展的內(nèi)容更加豐富。例如，清遠磁浮旅游交通工程項目開發(fā)了相關(guān)設(shè)備儀器，首次將冷滑、磁浮車輛故障救援等納入聯(lián)調(diào)項目。

4 中低速磁浮聯(lián)調(diào)設(shè)備研究與實踐

關(guān)于聯(lián)調(diào)設(shè)備儀器開發(fā)，一個較好的思路是與后期運營維護相結(jié)合，以便共享資源、節(jié)省成本，既立足運營維護，又可用于聯(lián)調(diào)。基于此思路，中鐵磁浮交通投資建設(shè)有限公司開展了相關(guān)科研，聯(lián)合有關(guān)設(shè)備制造商共同開發(fā)，目前已研制出了F軌動態(tài)檢測儀、接觸軌檢測儀等專用儀器設(shè)備。

4.1 F軌動態(tài)檢測儀

F軌動態(tài)檢測儀由H型測量架、C字型托臂、支撐輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪、測速從動輪等部件組成，如圖3所示。

圖3 F軌動態(tài)檢測儀結(jié)構(gòu)

其主要功能是用于F軌動態(tài)檢測，包含里程、高低、水平、三角坑、軌距、軌向、軌縫、錯牙等項目；搭載限界模板之后，還可同步開展限界檢測。其突出特點是簡潔實用，體積小、重量輕、拆裝快捷、攜帶方便。

目前，該設(shè)備實測效果良好，滿足測試精度要求。例如在清遠磁浮工程的軌向?qū)崪y情況如圖4所示，可以看出軌檢儀測量結(jié)果與手工測量結(jié)果變化趨勢基本一致，實測值與設(shè)計值吻合度較好。

圖4 軌檢儀軌向測試數(shù)據(jù)對比

4.2 接觸軌檢測儀

接觸軌檢測儀采用H型結(jié)構(gòu)，三點支撐，自帶走行動力(見圖5)，主要用于接觸軌的幾何參數(shù)檢查，包括軌高、軌偏、觸軌受流面平順性(硬點檢測)等，在工程調(diào)試期可兼作冷滑測試工具。該設(shè)備采用高精度激光位移計，測試精度高，采用自走行方式，可自動上傳數(shù)據(jù)、實時開展大數(shù)據(jù)分析。

圖5 實驗線上運行中的接觸軌檢測儀

目前，該設(shè)備在實驗室模擬測試及工程實測，效果良好，軌高、軌偏檢測精度達到±1.0 mm，硬點測量精度達到±1 g。

5 結(jié)束語

中低速磁浮綜合聯(lián)調(diào)的重難點主要在于磁浮列車、軌道、信號、供電、道岔等系統(tǒng)，其調(diào)試方法、評測標準有別于傳統(tǒng)輪軌制式，部分聯(lián)調(diào)項目需要專用的儀器設(shè)備支持。隨著長沙磁浮快線、北京S1線的運營，相關(guān)標準規(guī)范和專用設(shè)備儀器不斷推出，有望推動中低速磁浮聯(lián)調(diào)乃至磁浮交通產(chǎn)業(yè)快速、健康發(fā)展。