城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術與實施的研究

吳卉

摘要 在高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的經(jīng)驗基礎上，根據(jù)城市軌道交通的特點，提出城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術和裝備的創(chuàng)新思路，提出城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施要點。為城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試的發(fā)展和優(yōu)化提供參考。

關鍵詞 城市軌道交通；聯(lián)調(diào)聯(lián)試；技術；實施

中圖分類號U2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）157-0065-02

1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試的發(fā)展

聯(lián)調(diào)聯(lián)試，顧名思義，兼顧調(diào)和試，將“調(diào)試”一詞分開并冠以“聯(lián)”，旨在著重強調(diào)是對各系統(tǒng)的功能、性能和系統(tǒng)間的匹配進行的綜合測試、驗證、調(diào)整、優(yōu)化，使整體系統(tǒng)達到設計要求。

回顧高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試的發(fā)展歷程，2008年京津城際、合寧高速鐵路邁出了高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的第一步，形成了測試技術先進、組織方法科學的高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術平臺和評價體系。2009年，合武、石太、甬臺溫、溫福、武廣五條高速鐵路相繼完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試，高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試全面開展。2010年9月17日，鐵道部文件下發(fā)了《高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗指導意見》，明確了高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試的工作內(nèi)容、方法、程序、組織及實施要求等，使聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗工作規(guī)范化，邁上新的臺階。高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的成功推廣應用，證明聯(lián)調(diào)聯(lián)試對于鐵路建設的必要性和重要意義。

城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試的提出和實施早于高速鐵路，南京、蘇州、深圳等城市嘗試開展了城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試，取得了良好的效果，但城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試始終未能推廣開來，一方面是由于各地軌道交通建設主管部門經(jīng)驗不同，對聯(lián)調(diào)聯(lián)試的理解不一，另一方面，城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試在技術、裝備、管理上還不夠成熟，尚未找到立腳點。

2 城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術創(chuàng)新

城市軌道交通與高速鐵路都是由多個系統(tǒng)組成的復雜系統(tǒng)，兩者無本質(zhì)的區(qū)別。相對于高速鐵路，城市軌道交通的速度不高，線路長度、站間距離短，行車時刻表規(guī)律，運營作業(yè)相對簡單。但城市軌道交通人流密度大、站臺空間相對密閉、發(fā)車間隔短，本文針對城市軌道交通特點和建設單位以及乘客關注的問題，在測試技術、裝備上提出創(chuàng)新。

2.1 車站環(huán)境控制功能檢測系統(tǒng)

隨著城市軌道交通人流量越來越大，對車站公共區(qū)溫度、濕度、新風量、二氧化碳、可吸入顆粒物濃度、噪聲等環(huán)境指標的智能控制要求越來越高，而國內(nèi)很少開展對地鐵車站環(huán)境控制功能的檢測。比如，站內(nèi)各環(huán)境指標在客流高峰和客流低峰是否都能滿足設計指標；在車站火災、阻塞模式下，地鐵通風設備的運行能否實現(xiàn)設計要求。應在聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中對這些功能進行驗證測試。

根據(jù)地鐵車站或區(qū)間的建筑結構設計數(shù)據(jù)采集點布局方案，利用溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、風速傳感器、噪聲監(jiān)測儀等設備采集環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)分析處理平臺，對數(shù)據(jù)進行對比分析，得到車站溫度、排煙速度、新風量補充等信息，判斷設備運行是否滿足設計要求。

設置不同的場景模式開展測試，分為正常模式和災害模式。在正常模式下，模擬客流高峰、客流低峰、單站臺列車進站、雙站臺列車進站、單站臺列車出站、雙站臺列車出站等場景進行指標測試。在災害模式下，模擬車站火災、區(qū)間火災、運行阻塞等場景來開展測試。通過場景測試判斷各相關設備的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題。

2.2 城軌安全門（PSD）系統(tǒng)關鍵參數(shù)測試

安全門系統(tǒng)已廣泛應用于城市軌道交通，安全門將列車與站臺候車區(qū)隔離，一方面防止乘客跌落軌行區(qū)，另一方面提高乘客候車的環(huán)境水平。當列車運行時，區(qū)間活塞風和振動等因素對安全門沖擊很大，為防止氣壓載荷對安全門結構造成破壞，應開展測試對列車進出站臺和通過時安全門不同位置的壓力和結構變形進行分析，為安全門結構優(yōu)化提供氣動載荷數(shù)據(jù)，為新型站臺門設計提供參考。

1）列車風速和風壓測試

在屏蔽門前后安裝風速傳感器測試列車風變化曲線，利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分析列車風的變化規(guī)律，測試屏蔽門受到的風壓荷載。

2）屏蔽門變形測試

在屏蔽門前后外側布置位移傳感器，數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)接收傳感器數(shù)據(jù)，得到在風壓荷載作用下屏蔽門的變形數(shù)據(jù)，并做出分析。

3）瞬變壓力測試

在屏蔽門前后不同位置安裝氣壓傳感器測試氣壓變化曲線，分析瞬變壓力的變化規(guī)律，測試屏蔽門受到的氣動荷載。

4）開關門力

在屏蔽門的滑動門一側安裝力傳感器，檢測開關門力變化曲線，分析開關門力的變化規(guī)律，以測試分析屏蔽門受到的阻力荷載。

2.3 搭載式檢測設備

綜合檢測列車是高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要裝備，對于城市軌道交通的建設投資來說，綜合檢測車造價太高，如能在線路運營列車上搭載具備檢測功能的設備開展測試，將極大的提高檢測裝備的靈活性、可用性和經(jīng)濟性。

搭載式檢測設備在國外已有探索和應用。美國聯(lián)邦鐵路管理局（ FRA）將軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)（ATGMS）安裝在運營列車的轉(zhuǎn)向架或車體上，在列車行駛過程中完成對軌道狀態(tài)的自動檢測，并利用GPS技術遠程實時傳輸檢測數(shù)據(jù)。在日本新干線上運行的N700系列車上，搭載了數(shù)字慣性檢測裝置，對軌道平順性進行實時數(shù)據(jù)測試，用以針對乘車舒適度不理想的路段進行維修作業(yè)。日本九州新干線利用運營車搭載設備對接觸網(wǎng)實現(xiàn)動態(tài)檢測。

國內(nèi)城市軌道交通領域還沒有使用搭載式檢測設備的先例，以下針對城市軌道交通中問題突出的輪軌匹配關系、弓網(wǎng)匹配關系、車地通信網(wǎng)絡質(zhì)量提出搭載式檢測設備方案。

1）搭載式軌道檢測設備

在列車底部搭載軌道檢測梁，通過激光攝像、圖像處理和數(shù)據(jù)分析技術，實現(xiàn)對鋼軌外觀、鋼軌輪廓、波浪磨耗、幾何參數(shù)的測量。軌道檢測設備主要有軌道檢測梁及梁上設備、車內(nèi)數(shù)據(jù)處理設備、地面數(shù)據(jù)分析設備。

2）搭載式接觸網(wǎng)檢測設備

列車行駛時，由于接觸網(wǎng)跨距的彈性不均勻和受電弓的慣性力，會導致受電弓與接觸線離線，從而影響受流。利用搭載式接觸網(wǎng)檢測設備實時檢測受電弓受流參數(shù)和接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，并建立數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計對比分析，為弓網(wǎng)匹配提供數(shù)據(jù)支撐。

在運營列車上裝載與原受電弓同型號的檢測受電弓，檢測受電弓上安裝了檢測傳感器，如壓力傳感器、位移傳感器等，實時檢測接觸網(wǎng)高度、弓網(wǎng)接觸力、硬點、燃弧和接觸網(wǎng)電壓等弓網(wǎng)受流參數(shù)。在列車頂部搭載支架，支架上裝配激光器和高速數(shù)字攝像機，利用線結構光三維視覺原理，高速數(shù)字攝像機拍攝光條在接觸線上的畸變圖案，通過成像位置計算出接觸線相對攝像機的位置，從而得到接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)。

搭載式接觸網(wǎng)檢測設備主要含檢測受電弓、供電隔離變壓器、高低壓隔離傳輸裝置、攝像裝置、直流分壓器、激光器、車內(nèi)數(shù)據(jù)處理設備、地面數(shù)據(jù)分析設備。

3）搭載式通信檢測設備

對線路沿線的無線場強、電磁環(huán)境和服務質(zhì)量進行檢測。通過繪制無線場強的覆蓋曲線，判斷基站的弱場位置和區(qū)間設備工作狀態(tài)。電磁環(huán)境檢測可測出所測頻段頻譜的最大保持值、最小保持值、瞬時值信息，輸出所測頻段內(nèi)各類信號電平值、載干比、BSIC、LAC、CI等參數(shù)，判斷出無線干擾類別，掌握城市軌道交通車站、沿線的電磁環(huán)境狀態(tài)。通過檢測TETRA集群無線通信網(wǎng)和列車控制信息傳輸通道無線局域網(wǎng)（WLAN）的相應參數(shù)，掌握無線網(wǎng)絡狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，從而判斷相關設備的工作狀態(tài)。

搭載式通信檢測設備包括車外、車內(nèi)和地面3個部分。車外安裝接收/發(fā)射傳感器（車載天線）。車內(nèi)設備有場強檢測系統(tǒng)（含場強系統(tǒng)處理控制器、測量接收機）、電磁環(huán)境檢測系統(tǒng)（含電磁環(huán)境處理控制器、頻譜分析儀、掃頻儀等）、服務質(zhì)量檢測系統(tǒng)（含服務質(zhì)量系統(tǒng)處理控制器、移動測試終端）。地面設置檢測分析設備包括地面數(shù)據(jù)傳輸設備及分析服務器等。

3 城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施要點

3.1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作內(nèi)容

聯(lián)調(diào)聯(lián)試是城市軌道交通測試與調(diào)試的最后環(huán)節(jié)，聯(lián)調(diào)聯(lián)試服務商不能取代分包商進行系統(tǒng)調(diào)試，也不是重復系統(tǒng)商的調(diào)試工作，而是在單系統(tǒng)調(diào)試完成的前提下，對系統(tǒng)間接口、系統(tǒng)關鍵功能和大系統(tǒng)整體功能及性能的驗證及確認。

城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試應包括以下內(nèi)容：1）針對容易隱藏問題和扯皮的環(huán)節(jié)開展測試，如前文提到的軌道性能、弓網(wǎng)性能、車站環(huán)境、車地通信質(zhì)量、安全門結構穩(wěn)定性，以及各設備系統(tǒng)接口匹配關系。由聯(lián)調(diào)聯(lián)試服務商牽頭組織相關分包商確定測試內(nèi)容、測試計劃，提供關鍵的檢測工具，對測試過程進行監(jiān)督，分析測試數(shù)據(jù)并指出問題，督促責任方整改。2）組織與行車安全和運營指揮密切相關的功能測試。如列車自動防護功能、故障導向安全功能、系統(tǒng)冗余功能、系統(tǒng)熱備功能、系統(tǒng)降級使用功能等。該類測試一般不采用特殊工具，需提前設置場景模式，按照模式表逐個驗證。3）大系統(tǒng)整體性能測試，如滿圖運載的供電能力和車地通信能力、列車最小追蹤間隔等。

3.2 聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作程序

1）成立聯(lián)調(diào)聯(lián)試指揮部。接到聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作任務后，通過專業(yè)能力選拔，任命聯(lián)調(diào)聯(lián)試總指揮，確定各專業(yè)負責人及實施組，由總指揮組織開展下一步工作。

2）編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作方案?？傊笓]組織各專業(yè)負責人以設計文件、標準規(guī)范要求及征詢建設單位意見編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作方案，確定了聯(lián)調(diào)聯(lián)試具體實施項目、測試方法、測試流程，作為聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作開展的指導性文件。

3）制定聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作計劃。城市軌道交通建設工期十分緊張，以北京為例，在線路開通試運營前的三個月試運行期間，仍有大量的單系統(tǒng)調(diào)試工作，如信號系統(tǒng)要開展單車調(diào)試、多車調(diào)試以及運行圖調(diào)試。區(qū)別于高速鐵路，城市軌道交通沒有獨立、充裕的時間開展聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作。為節(jié)省時間資源，聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作計劃必須和分包商的調(diào)試計劃緊密結合，制定高效可行的工作計劃是成功實施的關鍵。

3）聯(lián)調(diào)聯(lián)試的實施。根據(jù)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的實施方案和計劃開展具體工作，著重把握測試質(zhì)量和進度。聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施過程中，各分包商聽從聯(lián)調(diào)聯(lián)試統(tǒng)一安排，給予充分配合。

4）聯(lián)調(diào)聯(lián)試問題的分析和處理。針對測試中發(fā)現(xiàn)的問題，深入分析并出具報告提交建設單位，由建設單位協(xié)調(diào)分包商整改，整改后安排重新測試。

5）編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作報告。聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作結束后出具整體工作報告，說明調(diào)試內(nèi)容、分析、結論和建議。

3.3 聯(lián)調(diào)聯(lián)試與驗收工作結合

將通過聯(lián)調(diào)聯(lián)試的測試作為各專業(yè)單位工程驗收的前提條件。以信號專業(yè)為例，驗收時需提供聯(lián)調(diào)聯(lián)試服務商出具的列車防護功能、與其他系統(tǒng)接口功能、列車控制系統(tǒng)降級使用功能、信號系統(tǒng)故障導向安全功能等項目的測試報告。

將完成將整條線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作完成作為竣工驗收的前提條件。

4 結論

目前，國內(nèi)城市軌道交通建設遍地開花，僅靠政府財政投資難以滿足，各地方政府正在積極吸引社會資本進入（如PPP模式），開展聯(lián)調(diào)聯(lián)試可有效的控制建設質(zhì)量，是成功實施新建設模式的關鍵因素。

城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試仍然存在一些問題，如國內(nèi)尚無統(tǒng)一的聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術規(guī)范，各城市聯(lián)調(diào)聯(lián)試所采用的組織模式和技術方法也不盡相同，檢測技術、工具不夠成熟等。為了盡快解決這些問題，需要進一步系統(tǒng)全面地研究。