磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔控制系統(tǒng)施工技術(shù)

劉 曼

(中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 湖北武漢 430000)

1 引言

軌道交通之所以成為當(dāng)今運(yùn)輸系統(tǒng)的流行趨勢(shì)，除了它本身發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛之外，更重要的是軌道交通新技術(shù)探索研究之路從未停滯。中低速磁浮交通作為一種新型軌道交通，其有噪聲小、對(duì)環(huán)境污染小，最小轉(zhuǎn)彎半徑小對(duì)線路要求低，工程造價(jià)低，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低等多種優(yōu)點(diǎn)，將是城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢(shì)。

中低速磁浮鐵路系統(tǒng)由線路、車輛、供電、運(yùn)行控制系統(tǒng)等四個(gè)主要部分構(gòu)成。道岔控制系統(tǒng)作為磁浮鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)的重要部分，探索最佳實(shí)現(xiàn)方案是磁浮交通全面推廣應(yīng)用前亟待解決的重大問題。

2 磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔

2.1 磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔簡(jiǎn)介

磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔由中國(guó)自主研發(fā)，在長(zhǎng)沙磁浮線首次使用，有其神秘性和特殊性。傳統(tǒng)道岔系統(tǒng)由岔尖、岔心、護(hù)輪軌、動(dòng)作表示桿、轉(zhuǎn)轍機(jī)等部分組成，以杠桿原理撥動(dòng)道岔開通列車將要開通的方向。而中低速磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔由固定跺梁、主動(dòng)梁、從動(dòng)梁等機(jī)構(gòu)構(gòu)成的關(guān)節(jié)型軌道梁道岔，可動(dòng)梁下方均有臺(tái)車和滑軌支撐，電動(dòng)機(jī)水平移動(dòng)推動(dòng)臺(tái)車在滑軌上移動(dòng)從而使得主動(dòng)梁連接軸在縱面轉(zhuǎn)動(dòng)將主動(dòng)梁動(dòng)作到正確位置同時(shí)帶動(dòng)從動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)位置。一種典型的水平轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為縱向轉(zhuǎn)動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)道岔水平動(dòng)作。

與傳統(tǒng)道岔位置定、反位定義不同，道岔位置定義為:站在道岔岔尖面向道岔，道岔開向直股為道岔開通中位(N)；道岔側(cè)線開通時(shí)，彎股在左側(cè)則為開通左位(L)，彎股在右側(cè)則為道岔開通右位(R)位。磁浮道岔雙開道岔根據(jù)道岔開向位置為左位(L)/右位(R)、中位(N)，三開道岔根據(jù)道岔開向位置定義為左位(L)、中位(N)、右位(R)。

2.2 信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)與道岔控制系統(tǒng)接口

不同于傳統(tǒng)輪軌道岔，磁浮軌道梁道岔除可以由信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)集中控制外，還可以由軌旁道岔控制系統(tǒng)單獨(dú)控制，兩控制系統(tǒng)接口關(guān)系及分界如圖1所示。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)與道岔系統(tǒng)接口示意

信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)與軌旁道岔控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，共同完成道岔的相關(guān)操作，主要接口有:

(1)道岔控制權(quán)切換。

(2)鎖定道岔及控制轉(zhuǎn)轍電機(jī)實(shí)現(xiàn)道岔的解鎖、橫移、鎖定等操作。

(3)道岔控制系統(tǒng)初始化時(shí)，道岔處于集中控制狀態(tài)。聯(lián)鎖系統(tǒng)初始化時(shí)，需檢測(cè)到道岔處于集中控制且沒有強(qiáng)制現(xiàn)地控制信號(hào)后，才能對(duì)道岔進(jìn)行相關(guān)控制。

(4)當(dāng)?shù)啦碓诼?lián)鎖系統(tǒng)集中控制方式時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)具有道岔操作的控制權(quán)，由聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)行車進(jìn)路需要，向道岔控制系統(tǒng)發(fā)出“L位轉(zhuǎn)轍/N位轉(zhuǎn)轍/R位轉(zhuǎn)轍”指令，道岔控制系統(tǒng)接收到轉(zhuǎn)轍指令后，自動(dòng)進(jìn)行解鎖、轉(zhuǎn)轍、鎖緊操作，確認(rèn)道岔轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，生成位置表示信息并把位置信息傳給聯(lián)鎖系統(tǒng)。

(5)當(dāng)?shù)啦硇柙诂F(xiàn)地控制方式時(shí)，可通過道岔控制系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出現(xiàn)地控制請(qǐng)求，聯(lián)鎖系統(tǒng)同意現(xiàn)地控制，也可道岔控制系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出強(qiáng)制現(xiàn)地控制請(qǐng)求，此時(shí)不需要聯(lián)鎖系統(tǒng)同意，道岔控制系統(tǒng)即可獲得道岔的控制權(quán)。

在現(xiàn)地控制模式下，現(xiàn)場(chǎng)操作人員在道岔現(xiàn)場(chǎng)控制柜處手動(dòng)發(fā)出轉(zhuǎn)轍指令，道岔自動(dòng)進(jìn)行解鎖、轉(zhuǎn)轍、鎖緊操作，現(xiàn)場(chǎng)操作人員確認(rèn)道岔轉(zhuǎn)動(dòng)到位。

在現(xiàn)地控制方式時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)不具備行車防護(hù)功能，可以進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)及單動(dòng)控制，主要用于設(shè)備檢修或調(diào)試使用。

(6)道岔處于集中控制狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)左開、右開道岔的操縱命令保持一定時(shí)間，超時(shí)后，聯(lián)鎖系統(tǒng)將取消道岔操縱命令。

(7)道岔控制系統(tǒng)提供道岔綜合故障信息到聯(lián)鎖系統(tǒng)，聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)該故障信息進(jìn)行顯示。

3 道岔控制原理及施工探討

長(zhǎng)沙磁浮線成功投入運(yùn)營(yíng)，將有力推動(dòng)后續(xù)中低速磁浮線路建設(shè)。吸取長(zhǎng)沙磁浮道岔控制系統(tǒng)施工、調(diào)試技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，有利于提高今后中低速磁浮道岔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試技術(shù)水平。

3.1 道岔控制電氣原理及施工探討

聯(lián)鎖控制模式下由信號(hào)專業(yè)室內(nèi)提供接口遠(yuǎn)程根據(jù)聯(lián)鎖條件控制道岔動(dòng)作。道岔室內(nèi)控制電路秉承了傳統(tǒng)道岔控制電路優(yōu)勢(shì)，又有關(guān)節(jié)型軌道梁道岔啟動(dòng)電路的特色。

(1)道岔啟動(dòng)電路，如圖2所示。

圖2 道岔啟動(dòng)電路

在集中控制狀態(tài)下，信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)在檢查屏蔽門位置及狀態(tài)正確、區(qū)段空閑后，驅(qū)動(dòng)監(jiān)督繼電器鎖閉防護(hù)繼電器(SFJ↑)→切斷繼電器勵(lì)磁(QDJ↑)、一啟動(dòng)繼電器勵(lì)磁(1QDJ↑)→二啟動(dòng)繼電器(2QDJ)轉(zhuǎn)極→一啟動(dòng)繼電器(1QDJ)自保電路勵(lì)磁完成道岔啟動(dòng)。

(2)道岔動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路，如圖3所示。

圖3 道岔動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路

道岔啟動(dòng)電路完成后，室外道岔控制柜復(fù)式道岔動(dòng)作繼電器(DCJ/FCJ)狀態(tài)，接觸器(DYSBA↑/DYSBB↑)的驅(qū)使下道岔電機(jī)系統(tǒng)相應(yīng)動(dòng)作。

(3)道岔表示電路，如圖4所示。

圖4 道岔表示電路

道岔動(dòng)作到位，且沒有道岔故障的情況下，通過道岔的行程開關(guān)聯(lián)通道岔的表示電路，室內(nèi)接收到道岔表示。道岔動(dòng)作過程中，由于行程開關(guān)不接通任何一個(gè)表示電路，因此監(jiān)督繼電器處于落下狀態(tài)(JDJ↓)。同時(shí)，若道岔故障無表示，監(jiān)督繼電器也會(huì)處于落下狀態(tài)(JDJ↓)。

該道岔為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)首次使用的道岔，道岔特性尚處于摸索階段，因此在調(diào)試中也發(fā)現(xiàn)了一些需解決的問題，如:

長(zhǎng)距離傳輸導(dǎo)致道岔控制柜內(nèi)受端電壓不夠，導(dǎo)致道岔室外接觸器不能到達(dá)正常工作的電壓、不能正常動(dòng)作，道岔無法動(dòng)作。

過渡解決方案:通過增加芯線數(shù)量減少傳輸過程中線纜的分壓量，進(jìn)而提高接觸器端電壓，保證接觸器端電壓在接觸器的正常工作電壓范圍內(nèi)。該方案存在一個(gè)嚴(yán)重的缺陷:不能推廣，每一組道岔都必須根據(jù)傳輸距離計(jì)算傳輸電纜截面積并換算成電纜芯數(shù)。

最終解決方案:在道岔控制柜內(nèi)增加兩復(fù)視繼電器SFJF1、SFJF2，增加交流接觸器動(dòng)作電路:通過檢查SFJF1、SFJFJ2的狀態(tài)，動(dòng)作交流接觸器，即:SFJF1↑＋SFJF2↑→DYSBA↑/DYSBB↑。

同時(shí)，在試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)沙磁浮線的工程外圍條件下，應(yīng)急情況時(shí)道岔現(xiàn)地控制的操作條件困難、故障處理時(shí)間長(zhǎng)，需在道岔控制模式中增加道岔應(yīng)急控制模式。最終通過增加室內(nèi)配線及IBP上道岔按鈕，實(shí)現(xiàn)在IBP上操作道岔應(yīng)急控制按鈕，緊急情況控制道岔。

3.2 道岔控制調(diào)試探討

中低速磁浮線路道岔電路系統(tǒng)與道岔機(jī)械系統(tǒng)存在接口，調(diào)試中首先調(diào)試電路系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)接口。

電路系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)接口界面為:道岔控制柜，采用繼電復(fù)視方式實(shí)現(xiàn)電路接口，采用RS485接口方式實(shí)現(xiàn)通信接口，采用PLC懸掛式故障診斷系統(tǒng)。

道岔控制柜內(nèi)采用JPXC1700繼電器復(fù)視室內(nèi)集中狀態(tài)繼電器(JZZT)，當(dāng)JZZT繼電器處于吸起狀態(tài)時(shí)由聯(lián)鎖統(tǒng)一控制道岔，當(dāng)JZZT繼電器落下時(shí)，為現(xiàn)地控制制模式，維修人員可從道岔控制柜直接操控道岔。

4 結(jié)束語

長(zhǎng)沙磁浮作為國(guó)內(nèi)首例投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的中低速磁浮項(xiàng)目，關(guān)節(jié)型軌道梁道岔的首次應(yīng)用也是關(guān)節(jié)型軌道梁道岔從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的實(shí)踐，也是一個(gè)試驗(yàn)過程。施工調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題以及解決方案將是磁浮技術(shù)全面市場(chǎng)化的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

傳統(tǒng)輪軌道岔維修狀態(tài)時(shí)借助手搖把等工具，可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)械傳動(dòng)操作道岔，而關(guān)節(jié)型軌道梁道岔完全不同，及時(shí)在維修狀態(tài)現(xiàn)地控制時(shí)仍采用電路控制轉(zhuǎn)轍機(jī)，通過電氣啟動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行道岔移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)道岔位置的轉(zhuǎn)換、鎖閉等功能。信號(hào)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)與道岔控制系統(tǒng)的接口關(guān)系也較傳統(tǒng)道岔更復(fù)雜，更需要在實(shí)踐中不斷探索最優(yōu)方案。