劉 曼

(中鐵十一局集團電務(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)今運輸系統(tǒng)的流行趨勢，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、對環(huán)境污染小，最小轉(zhuǎn)彎半徑小對線路要求低，工程造價低，運營維護成本低等多種優(yōu)點，將是城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢。

中低速磁浮鐵路系統(tǒng)由線路、車輛、供電、運行控制系統(tǒng)等四個主要部分構(gòu)成。道岔控制系統(tǒng)作為磁浮鐵路運行控制系統(tǒng)的重要部分，探索最佳實現(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)型軌道梁道岔簡介

磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔由中國自主研發(fā)，在長沙磁浮線首次使用，有其神秘性和特殊性。傳統(tǒng)道岔系統(tǒng)由岔尖、岔心、護輪軌、動作表示桿、轉(zhuǎn)轍機等部分組成，以杠桿原理撥動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、主動梁、從動梁等機構(gòu)構(gòu)成的關(guān)節(jié)型軌道梁道岔，可動梁下方均有臺車和滑軌支撐，電動機水平移動推動臺車在滑軌上移動從而使得主動梁連接軸在縱面轉(zhuǎn)動將主動梁動作到正確位置同時帶動從動梁運動到對應(yīng)位置。一種典型的水平轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化為縱向轉(zhuǎn)動力，最終實現(xiàn)道岔水平動作。

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，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 信號系統(tǒng)與道岔系統(tǒng)接口示意

信號聯(lián)鎖系統(tǒng)與軌旁道岔控制系統(tǒng)進行信息交互，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)轍電機實現(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，道岔處于集中控制狀態(tài)。聯(lián)鎖系統(tǒng)初始化時，需檢測到道岔處于集中控制且沒有強制現(xiàn)地控制信號后，才能對道岔進行相關(guān)控制。

(4)當(dāng)?shù)啦碓诼?lián)鎖系統(tǒng)集中控制方式時，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，自動進行解鎖、轉(zhuǎn)轍、鎖緊操作，確認(rèn)道岔轉(zhuǎn)動到位后，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，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)出強制現(xiàn)地控制請求，此時不需要聯(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)場操作人員在道岔現(xiàn)場控制柜處手動發(fā)出轉(zhuǎn)轍指令，道岔自動進行解鎖、轉(zhuǎn)轍、鎖緊操作，現(xiàn)場操作人員確認(rèn)道岔轉(zhuǎn)動到位。

在現(xiàn)地控制方式時，聯(lián)鎖系統(tǒng)不具備行車防護功能，可以進行點動及單動控制，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，聯(lián)鎖系統(tǒng)對左開、右開道岔的操縱命令保持一定時間，超時后，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)對該故障信息進行顯示。

3 道岔控制原理及施工探討

長沙磁浮線成功投入運營，將有力推動后續(xù)中低速磁浮線路建設(shè)。吸取長沙磁浮道岔控制系統(tǒng)施工、調(diào)試技術(shù)的經(jīng)驗，有利于提高今后中低速磁浮道岔控制系統(tǒng)設(shè)計、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，又有關(guān)節(jié)型軌道梁道岔啟動電路的特色。

(1)道岔啟動電路，如圖2所示。

圖2 道岔啟動電路

在集中控制狀態(tài)下，信號聯(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)動監(jiān)督繼電器鎖閉防護繼電器(SFJ↑)→切斷繼電器勵磁(QDJ↑)、一啟動繼電器勵磁(1QDJ↑)→二啟動繼電器(2QDJ)轉(zhuǎn)極→一啟動繼電器(1QDJ)自保電路勵磁完成道岔啟動。

(2)道岔動作驅(qū)動電路，如圖3所示。

圖3 道岔動作驅(qū)動電路

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

(3)道岔表示電路，如圖4所示。

圖4 道岔表示電路

道岔動作到位，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。道岔動作過程中，由于行程開關(guān)不接通任何一個表示電路，因此監(jiān)督繼電器處于落下狀態(tài)(JDJ↓)。同時，若道岔故障無表示，監(jiān)督繼電器也會處于落下狀態(tài)(JDJ↓)。

該道岔為國內(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正常工作的電壓、不能正常動作，道岔無法動作。

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，增加交流接觸器動作電路:通過檢查SFJF1、SFJFJ2的狀態(tài)，動作交流接觸器，即:SFJF1↑＋SFJF2↑→DYSBA↑/DYSBB↑。

同時，在試運行中發(fā)現(xiàn)在長沙磁浮線的工程外圍條件下，應(yīng)急情況時道岔現(xiàn)地控制的操作條件困難、故障處理時間長，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)與道岔機械系統(tǒng)存在接口，調(diào)試中首先調(diào)試電路系統(tǒng)與機械系統(tǒng)接口。

電路系統(tǒng)與機械系統(tǒng)接口界面為:道岔控制柜，采用繼電復(fù)視方式實現(xiàn)電路接口，采用RS485接口方式實現(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)時由聯(lián)鎖統(tǒng)一控制道岔，當(dāng)JZZT繼電器落下時，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

長沙磁浮作為國內(nèi)首例投入商業(yè)運營的中低速磁浮項目，關(guān)節(jié)型軌道梁道岔的首次應(yīng)用也是關(guān)節(jié)型軌道梁道岔從實驗室走向市場的實踐，也是一個試驗過程。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)全面市場化的寶貴經(jīng)驗。

傳統(tǒng)輪軌道岔維修狀態(tài)時借助手搖把等工具，可手動實現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機機械傳動操作道岔，而關(guān)節(jié)型軌道梁道岔完全不同，及時在維修狀態(tài)現(xiàn)地控制時仍采用電路控制轉(zhuǎn)轍機，通過電氣啟動轉(zhuǎn)轍機進行道岔移動，進而實現(xiàn)道岔位置的轉(zhuǎn)換、鎖閉等功能。信號聯(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，更需要在實踐中不斷探索最優(yōu)方案。