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(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)調(diào))是軌道交通工程建設(shè)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，主要目的是驗(yàn)證各系統(tǒng)設(shè)備接口功能，檢驗(yàn)人與設(shè)備的協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，為試運(yùn)營(yíng)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(diǎn)與輪軌制式有所不同。國(guó)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(yàn)極少。鑒于此，筆者在完成長(zhǎng)沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)上開(kāi)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(diǎn)，介紹了聯(lián)調(diào)相關(guān)設(shè)備儀器研發(fā)與試驗(yàn)情況。

2 長(zhǎng)沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)簡(jiǎn)介

長(zhǎng)沙磁浮快線起于長(zhǎng)沙南站，止于黃花機(jī)場(chǎng)，線路長(zhǎng)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(kāi)工，2016年5月6日開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。長(zhǎng)沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)內(nèi)容包含21個(gè)調(diào)試項(xiàng)目，見(jiàn)表1。

表1 長(zhǎng)沙磁浮工程綜合聯(lián)調(diào)項(xiàng)目與類(lèi)別[3]

聯(lián)調(diào)方案于2015年12月通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審并開(kāi)始實(shí)施，歷時(shí)3個(gè)月，完成了全部21項(xiàng)調(diào)試項(xiàng)目、1 949個(gè)具體測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試。一次測(cè)試合格率96%，問(wèn)題項(xiàng)統(tǒng)計(jì)中軟件和設(shè)備問(wèn)題占比居多[4](見(jiàn)圖1)；二次復(fù)測(cè)合格率100%，為后續(xù)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)打下良好基礎(chǔ)。

圖1 聯(lián)調(diào)問(wèn)題庫(kù)屬性統(tǒng)計(jì)

3 中低速磁浮綜合聯(lián)調(diào)重難點(diǎn)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(chē)懸浮于軌道上8 mm運(yùn)行，運(yùn)行方式的變革帶來(lái)聯(lián)調(diào)方面的較大差異，在列車(chē)、軌道、信號(hào)、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(duì)軌道的平順度要求提高，軌道動(dòng)態(tài)調(diào)試的測(cè)試項(xiàng)和指標(biāo)要求相應(yīng)提高；列車(chē)與軌道無(wú)接觸，測(cè)速和定位方式差別較大，信號(hào)系統(tǒng)與道岔、站臺(tái)門(mén)的聯(lián)動(dòng)測(cè)試項(xiàng)目差別較大。

另外，中低速磁浮列車(chē)比一般輪地鐵列車(chē)的速度高，最高運(yùn)行速度可達(dá)120～160 km/h，這也會(huì)帶來(lái)一些差異。例如，同樣是DC1500V接觸軌供電，中低速磁浮列車(chē)因?yàn)檫\(yùn)行速度更高，對(duì)受電靴性能、靴軌耦合性的要求更高，與之對(duì)應(yīng)的調(diào)試項(xiàng)目和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也要求更高。

3.2 聯(lián)調(diào)重難點(diǎn)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(diǎn)所在，下面列舉幾例分析。

(1)軌道及車(chē)軌耦合調(diào)試

中低速磁浮列車(chē)沿軌道“飛行”，雖然不接觸軌道，但軌道平順性直接影響行車(chē)安全、運(yùn)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(cè)試安裝精度和變形控制是否達(dá)到列車(chē)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(dòng)態(tài)調(diào)整量接近；然后在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，結(jié)合車(chē)輛運(yùn)行情況完成動(dòng)態(tài)精調(diào)。軌道檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)，是磁浮列車(chē)懸浮控制參數(shù)設(shè)置的重要依據(jù)，如果兩者不匹配，車(chē)軌耦合性就不達(dá)標(biāo)，就可能出現(xiàn)異常振動(dòng)、懸浮控制點(diǎn)失穩(wěn)甚至“砸軌”等現(xiàn)象，影響行車(chē)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(hù)等[5]。供電系統(tǒng)調(diào)試重難點(diǎn)有接觸軌冷滑、熱滑，以及靴軌耦合性測(cè)試。冷滑需要結(jié)合工程實(shí)際情況，針對(duì)性地制定調(diào)試方案，還需要有專(zhuān)業(yè)調(diào)試設(shè)備。熱滑調(diào)試重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)集電靴過(guò)中間接頭、膨脹接頭、分段等柔順程度不達(dá)標(biāo)的位置，進(jìn)一步精細(xì)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最佳運(yùn)營(yíng)條件。由于磁浮列車(chē)運(yùn)行速度更快，靴軌耦合性調(diào)試也是一個(gè)重難點(diǎn)，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(guò)快等問(wèn)題。

(3)信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

中低速磁浮信號(hào)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(jì)軸與測(cè)速方式、道岔控制方式。信號(hào)系統(tǒng)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)功能測(cè)試中的列車(chē)定位、測(cè)速、倒退防護(hù)、零速檢測(cè)是調(diào)試的一個(gè)重難點(diǎn)；信號(hào)與列車(chē)、信號(hào)與站臺(tái)門(mén)的聯(lián)動(dòng)功能調(diào)試也很重要，需要反復(fù)調(diào)試校驗(yàn)。

信號(hào)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(hào)聯(lián)鎖、信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均有接口(見(jiàn)圖2)，兩個(gè)接口功能調(diào)試全部通過(guò)，方能保證道岔進(jìn)路控制、位置和狀態(tài)反饋均無(wú)誤。磁浮道岔控制模式分為聯(lián)鎖集中控制、現(xiàn)場(chǎng)控制和強(qiáng)控三類(lèi)[7]，信號(hào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)聯(lián)鎖集中控制。此外，還要控制道岔轉(zhuǎn)撤時(shí)間，磁浮道岔轉(zhuǎn)撤動(dòng)作包括接受信號(hào)、解鎖、橫移、鎖定、反饋表示信號(hào)[8-9]，整個(gè)過(guò)程要求不超過(guò)15 s[10-11]。

3.3 調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范對(duì)聯(lián)調(diào)的影響

在長(zhǎng)沙磁浮快線建設(shè)時(shí)，中低速磁浮相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、建設(shè)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布，國(guó)家及行業(yè)層面也沒(méi)有對(duì)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(lái)困難。磁浮綜合聯(lián)調(diào)究竟應(yīng)該覆蓋哪些測(cè)試項(xiàng)、如何設(shè)定評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，都頗具爭(zhēng)議，只能“摸石頭過(guò)河”，通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審會(huì)“一事一議”的方式來(lái)確定。

目前，中低速磁浮交通設(shè)計(jì)規(guī)范(CJJ/T 262—2017)、磁浮鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(TB 10630—2019)已相繼出臺(tái)，2019年中國(guó)鐵建還發(fā)布了中低速磁浮交通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋中低速磁浮交通設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等各領(lǐng)域共15本標(biāo)準(zhǔn)[13]。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺(tái)，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(duì)聯(lián)調(diào)的影響

長(zhǎng)沙磁浮快線綜合聯(lián)調(diào)初期，由于調(diào)試、檢測(cè)相關(guān)設(shè)備儀器缺乏也給聯(lián)調(diào)實(shí)施造成一定困難。例如，由于缺乏合適的工具和檢測(cè)手段，冷滑測(cè)試無(wú)法開(kāi)展，只能跳過(guò)冷滑測(cè)試直接開(kāi)展熱滑調(diào)試；F軌、接觸軌的調(diào)測(cè)只能人工測(cè)量，效率不高，還存在一定操作風(fēng)險(xiǎn)。

長(zhǎng)沙磁浮快線、北京S1線相繼運(yùn)營(yíng)，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(lái)，使得聯(lián)調(diào)可開(kāi)展的內(nèi)容更加豐富。例如，清遠(yuǎn)磁浮旅游交通工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了相關(guān)設(shè)備儀器，首次將冷滑、磁浮車(chē)輛故障救援等納入聯(lián)調(diào)項(xiàng)目。

4 中低速磁浮聯(lián)調(diào)設(shè)備研究與實(shí)踐

關(guān)于聯(lián)調(diào)設(shè)備儀器開(kāi)發(fā)，一個(gè)較好的思路是與后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)相結(jié)合，以便共享資源、節(jié)省成本，既立足運(yùn)營(yíng)維護(hù)，又可用于聯(lián)調(diào)?；诖怂悸罚需F磁浮交通投資建設(shè)有限公司開(kāi)展了相關(guān)科研，聯(lián)合有關(guān)設(shè)備制造商共同開(kāi)發(fā)，目前已研制出了F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀、接觸軌檢測(cè)儀等專(zhuān)用儀器設(shè)備。

4.1 F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀

F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀由H型測(cè)量架、C字型托臂、支撐輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪、測(cè)速?gòu)膭?dòng)輪等部件組成，如圖3所示。

圖3 F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)

其主要功能是用于F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)，包含里程、高低、水平、三角坑、軌距、軌向、軌縫、錯(cuò)牙等項(xiàng)目；搭載限界模板之后，還可同步開(kāi)展限界檢測(cè)。其突出特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔實(shí)用，體積小、重量輕、拆裝快捷、攜帶方便。

目前，該設(shè)備實(shí)測(cè)效果良好，滿(mǎn)足測(cè)試精度要求。例如在清遠(yuǎn)磁浮工程的軌向?qū)崪y(cè)情況如圖4所示，可以看出軌檢儀測(cè)量結(jié)果與手工測(cè)量結(jié)果變化趨勢(shì)基本一致，實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值吻合度較好。

圖4 軌檢儀軌向測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

4.2 接觸軌檢測(cè)儀

接觸軌檢測(cè)儀采用H型結(jié)構(gòu)，三點(diǎn)支撐，自帶走行動(dòng)力(見(jiàn)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(diǎn)檢測(cè))等，在工程調(diào)試期可兼作冷滑測(cè)試工具。該設(shè)備采用高精度激光位移計(jì)，測(cè)試精度高，采用自走行方式，可自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析。

圖5 實(shí)驗(yàn)線上運(yùn)行中的接觸軌檢測(cè)儀

目前，該設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試及工程實(shí)測(cè)，效果良好，軌高、軌偏檢測(cè)精度達(dá)到±1.0 mm，硬點(diǎn)測(cè)量精度達(dá)到±1 g。

5 結(jié)束語(yǔ)

中低速磁浮綜合聯(lián)調(diào)的重難點(diǎn)主要在于磁浮列車(chē)、軌道、信號(hào)、供電、道岔等系統(tǒng)，其調(diào)試方法、評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有別于傳統(tǒng)輪軌制式，部分聯(lián)調(diào)項(xiàng)目需要專(zhuān)用的儀器設(shè)備支持。隨著長(zhǎng)沙磁浮快線、北京S1線的運(yùn)營(yíng)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和專(zhuān)用設(shè)備儀器不斷推出，有望推動(dòng)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。