高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究*

安超帥 郭海霞 劉萬(wàn)明

(1. 同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 201804, 上海; 2. 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司， 266111, 青島； 3. 國(guó)家磁浮交通工程技術(shù)研究中心， 201804，上海//第一作者，碩士研究生)

高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系編制的目的，是建立一個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該交通系統(tǒng)建設(shè)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)的科學(xué)管理。通過(guò)高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制工作的展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速磁浮交通技術(shù)發(fā)展的系統(tǒng)化積累，同時(shí)滿足全球交通運(yùn)輸行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求。

1 高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系總述

1.1 總體構(gòu)成

高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用階段的不同分為3個(gè)部分，即工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系、運(yùn)營(yíng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，如圖1。每部分根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域或工程階段的不同又分為若干個(gè)專業(yè)門類。

圖1 高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)形式

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系的縱向結(jié)構(gòu)分為5個(gè)層次，其中第三層至第五層組成專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，如圖2[1]。高速磁浮交通是鐵道行業(yè)領(lǐng)域的分支，屬于行業(yè)大類下的一個(gè)子類，且考慮到高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系橫向分類并不復(fù)雜，因此將體系內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)分為專業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)專用標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)層次，如圖3。層次表示標(biāo)準(zhǔn)間的主從關(guān)系，下層標(biāo)準(zhǔn)的編制要滿足其上各層標(biāo)準(zhǔn)的要求，各層次標(biāo)準(zhǔn)共同成為綜合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支撐。第一層標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，體系內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí)都要滿足其規(guī)定，主要包括具有廣泛指導(dǎo)意義的術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、圖形、計(jì)量單位、基本原則等標(biāo)準(zhǔn)；第二層為通用標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某專業(yè)門類內(nèi)各專用標(biāo)準(zhǔn)提出共性要求，如通用的設(shè)計(jì)、施工要求與試驗(yàn)方法，通用的安全、環(huán)保要求，通用的質(zhì)量要求，通用的管理技術(shù)等；第三層為專用標(biāo)準(zhǔn)，是針對(duì)具體的專業(yè)對(duì)象制定的專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)通用標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和延伸，如某設(shè)備構(gòu)件的制造、安裝、驗(yàn)收的要求和方法，某個(gè)工程結(jié)構(gòu)或設(shè)備的安全、衛(wèi)生、環(huán)保要求，某類產(chǎn)品的應(yīng)用、管理、維修技術(shù)等。

圖2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)層次示意圖

圖3 高速磁浮標(biāo)準(zhǔn)分體系框架示意圖

1.2 標(biāo)準(zhǔn)體系表

標(biāo)準(zhǔn)體系表是指一定范圍的標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在聯(lián)系排列起來(lái)的圖表[1]。它能夠反映標(biāo)準(zhǔn)體系的整體結(jié)構(gòu)、各個(gè)單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之間相互配合、相互制約的內(nèi)在關(guān)系，能夠反映出各門類標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和數(shù)量組成，是分析標(biāo)準(zhǔn)體系當(dāng)前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的重要方法，有利于實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)管理。

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)體系表格式

針對(duì)高速磁浮交通技術(shù)特點(diǎn)，參考標(biāo)準(zhǔn)體系表編制規(guī)范[2-3]，制定出體系表。其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)體系表格式

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)體系表編碼

在標(biāo)準(zhǔn)體系表中，對(duì)每項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)列出編碼型式，見(jiàn)圖4。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)體系編碼示例

2 標(biāo)準(zhǔn)體系框架

對(duì)高速磁浮交通工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和產(chǎn)品3個(gè)分體系進(jìn)行了系統(tǒng)地分析，分別建立了標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

2.1 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系

工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是指為在工程建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)建設(shè)活動(dòng)或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則、導(dǎo)則或特性的文件[4]。工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整的對(duì)象有：工程建設(shè)勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、計(jì)量、安全、衛(wèi)生、環(huán)保、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、評(píng)定、信息、管理等。

高速磁浮交通工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)主要為涉及磁浮交通技術(shù)方面的術(shù)語(yǔ)符號(hào)、標(biāo)志標(biāo)識(shí)、限界、制圖標(biāo)準(zhǔn)等門類；通用標(biāo)準(zhǔn)按照工程項(xiàng)目建設(shè)流程劃分為規(guī)劃、勘察與測(cè)量、設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收4個(gè)門類；專用標(biāo)準(zhǔn)主要為磁浮交通技術(shù)方面的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，劃分為車輛、線路與軌道、運(yùn)行控制、牽引供電等4個(gè)專業(yè)門類。其體系框架見(jiàn)圖5。

圖5 高速磁浮交通工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖

2.2 運(yùn)營(yíng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系

該體系指與高速磁浮交通的運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)維修等相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范高速磁浮交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)方式，以保證乘客的出行質(zhì)量和人身安全等。

運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)體系根據(jù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理中的不同專業(yè)領(lǐng)域分為車輛、線路與軌道運(yùn)營(yíng)、運(yùn)行控制、牽引供電、通信信息標(biāo)準(zhǔn)等5個(gè)門類通用標(biāo)準(zhǔn)；在每類通用標(biāo)準(zhǔn)下，根據(jù)維護(hù)側(cè)重點(diǎn)的不同分成若干專用標(biāo)準(zhǔn)。其體系框架見(jiàn)圖6。

圖6 高速磁浮交通運(yùn)營(yíng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖

2.3 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是為保證產(chǎn)品的適用性，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、規(guī)格、適用范圍、質(zhì)量特性和檢驗(yàn)方法等方面所做的技術(shù)規(guī)范[5]。它是產(chǎn)品生產(chǎn)、驗(yàn)收、使用、維護(hù)的技術(shù)依據(jù)，對(duì)保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)和使用的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。

高速磁浮交通產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系將高速磁浮交通系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)產(chǎn)品分為車輛、線路與軌道、運(yùn)行控制、牽引供電等4大門類，然后根據(jù)各門類結(jié)構(gòu)組成對(duì)其進(jìn)行細(xì)分。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖7。

車輛是高速磁浮客運(yùn)系統(tǒng)中最復(fù)雜、最重要的部分，該門類涉及到材料、機(jī)械、電子、電磁、電力、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)控制、空氣動(dòng)力、可靠性等學(xué)科[5]。結(jié)合TR08磁浮車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)功能等，將車輛劃分為車體結(jié)構(gòu)，走行機(jī)構(gòu)，氣路系統(tǒng)，電磁鐵，車載電網(wǎng)，診斷控制，測(cè)速定位系統(tǒng)，懸浮、導(dǎo)向和制動(dòng)系統(tǒng)等8項(xiàng)技術(shù)。

圖7 高速磁浮交通產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖

高速磁浮交通線路軌道對(duì)磁浮列車的支承、導(dǎo)向、牽引等具有重要作用。磁浮列車的無(wú)接觸支承和牽引是依靠軌道設(shè)備功能件的定子鐵心和列車上的懸浮系統(tǒng)相互作用實(shí)現(xiàn)，無(wú)接觸導(dǎo)向是依靠功能件的導(dǎo)向面和列車上的導(dǎo)向系統(tǒng)相互作用實(shí)現(xiàn)。該門類包括功能件、道岔、軌道梁、連接件等技術(shù)。

高速磁浮交通運(yùn)行控制系統(tǒng)由中央控制系統(tǒng)、分區(qū)控制系統(tǒng)、車載運(yùn)行控制系統(tǒng)3層結(jié)構(gòu)組成；中央控制系統(tǒng)、分區(qū)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)軌旁光纖網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，分區(qū)控制系統(tǒng)和列車車載運(yùn)行控制系統(tǒng)之間的通信通過(guò)無(wú)線電傳輸實(shí)現(xiàn)[6]。因此，該門類標(biāo)準(zhǔn)分為中央控制、分區(qū)控制、車載運(yùn)行控制和通信四類專用標(biāo)準(zhǔn)。

高速磁浮交通牽引供電系統(tǒng)是大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。供電系統(tǒng)主要由變壓器、開(kāi)關(guān)裝置、諧波濾波器和無(wú)功補(bǔ)償器、輔助電源、供電軌、電纜、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)等設(shè)備組成；牽引系統(tǒng)主要由同步電機(jī)的長(zhǎng)定子、軌旁設(shè)備、變流器單元、控制裝置等設(shè)備組成。

3 結(jié)語(yǔ)

高速磁浮交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磁浮交通系統(tǒng)建設(shè)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)的科學(xué)管理，推動(dòng)我國(guó)磁浮交通事業(yè)的發(fā)展。本文將該標(biāo)準(zhǔn)體系分為工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和產(chǎn)品3個(gè)分體系，并確定了標(biāo)準(zhǔn)體系表和標(biāo)準(zhǔn)編碼的格式；在每個(gè)分體系內(nèi)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)使用范圍的差異，將其分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)層次，并建立體系結(jié)構(gòu)框架，為標(biāo)準(zhǔn)體系表的細(xì)化和各標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了參考。