高速磁浮運(yùn)行控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)分析

陳瑞朝

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津300251）

1 引言

從工程設(shè)計(jì)層面出發(fā)，提出了青島磁浮調(diào)試線(xiàn)運(yùn)行控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)控系統(tǒng)）設(shè)計(jì)方案、接口設(shè)計(jì)要點(diǎn)，總結(jié)了青島磁浮調(diào)試線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)，為今后建設(shè)高速磁浮運(yùn)營(yíng)線(xiàn)奠定基礎(chǔ)[1]。

2 設(shè)備配置方案

青島磁浮調(diào)式線(xiàn)運(yùn)控系統(tǒng)由4 層結(jié)構(gòu)組成（見(jiàn)圖1）：（1）位于控制中心的中央控制系統(tǒng)；（2）位于牽引變電所與牽引區(qū)段對(duì)應(yīng)的分區(qū)控制系統(tǒng)；（3）位于列車(chē)上的車(chē)載運(yùn)行控制系統(tǒng)；（4）實(shí)現(xiàn)車(chē)地間數(shù)據(jù)傳輸?shù)能?chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)。其中車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)劃為通信專(zhuān)業(yè)。

圖1 磁浮調(diào)式線(xiàn)運(yùn)控系統(tǒng)

2.1 中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置于控制中心。中央控制系統(tǒng)設(shè)備主要由表1 所示幾部分組成。

表1 中央控制系統(tǒng)設(shè)備

中央控制系統(tǒng)主要功能如下：（1）實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)刻表編制和管理；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作與監(jiān)視；（3）監(jiān)督列車(chē)按照時(shí)刻表自動(dòng)運(yùn)行；（4）本身設(shè)備監(jiān)測(cè)等其他輔助功能。

2.2 分區(qū)控制系統(tǒng)

分區(qū)控制系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置于牽引變電所及道岔開(kāi)關(guān)站內(nèi)，分別與牽引變電所、道岔開(kāi)關(guān)站一一對(duì)應(yīng)（見(jiàn)表2）。

表2 分區(qū)控制系統(tǒng)設(shè)備

分區(qū)控制系統(tǒng)主要功能如下：（1）對(duì)調(diào)度命令的分析處理；（2）列車(chē)駕駛順序控制；（3）進(jìn)路、道岔防護(hù)；（4）速度曲線(xiàn)監(jiān)控；（5）安全牽引切斷及牽引狀態(tài)轉(zhuǎn)換；（6）本身設(shè)備監(jiān)測(cè)等其他輔助功能。

2.3 車(chē)載運(yùn)行控制系統(tǒng)

車(chē)載運(yùn)控設(shè)備由車(chē)載安全計(jì)算機(jī)1 和車(chē)載安全計(jì)算機(jī)2 組成，車(chē)載安全計(jì)算機(jī)分別安裝在兩端駕駛室內(nèi)。

車(chē)載運(yùn)行控制系統(tǒng)主要功能如下：（1）車(chē)載列車(chē)安全定位；（2）車(chē)載安全防護(hù)；（3）車(chē)載速度曲線(xiàn)監(jiān)控；（4）對(duì)列車(chē)制動(dòng)、強(qiáng)制停車(chē)、車(chē)載電池等接口狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（5）本身設(shè)備監(jiān)測(cè)等其他輔助功能。

3 與其他專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)接口要點(diǎn)

與其他專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)接口要點(diǎn)包括：（1）與線(xiàn)路（含軌道）專(zhuān)業(yè)的接口。定位標(biāo)志板的具體里程位置由運(yùn)控專(zhuān)業(yè)提出，線(xiàn)路（含軌道）專(zhuān)業(yè)在長(zhǎng)定子安裝座需要安裝翼板的位置預(yù)留安裝條件。（2）與站場(chǎng)專(zhuān)業(yè)。站場(chǎng)專(zhuān)業(yè)預(yù)留聯(lián)鎖道岔控制單元的安裝條件。（3）與行車(chē)、牽引供電專(zhuān)業(yè)。牽引分區(qū)設(shè)置情況由行車(chē)、牽引供電專(zhuān)業(yè)共同確定，運(yùn)控專(zhuān)業(yè)根據(jù)牽引分區(qū)數(shù)量及牽引變電所設(shè)置定點(diǎn)，確定運(yùn)控設(shè)備布置方案。（4）與建筑、結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)。運(yùn)控設(shè)備房屋設(shè)計(jì)應(yīng)符合運(yùn)控設(shè)備布置、使用、電磁兼容等要求。（5）與暖通專(zhuān)業(yè)。運(yùn)控設(shè)備房屋通風(fēng)空調(diào)應(yīng)滿(mǎn)足運(yùn)控設(shè)備環(huán)境溫度、濕度等要求。（6）與電力專(zhuān)業(yè)。電力專(zhuān)業(yè)需滿(mǎn)足運(yùn)控設(shè)備用電量及用電要求、運(yùn)控設(shè)備房屋防雷及接地要求等。并完成運(yùn)控設(shè)備房屋共用接地裝置與貫通地線(xiàn)的接地連接。（7）通信專(zhuān)業(yè)應(yīng)提供中央控制系統(tǒng)與分區(qū)控制系統(tǒng)設(shè)備之間的光纖通道，無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路設(shè)備。

4 運(yùn)控設(shè)備防雷、接地設(shè)計(jì)

4.1 防雷及電磁兼容

防雷及電磁兼容應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）在外電源引入運(yùn)控設(shè)備房處設(shè)置電源防雷箱，外電經(jīng)防雷箱后進(jìn)入電源屏，電源屏內(nèi)采取浪涌抑制措施和進(jìn)一步的雷電防護(hù)措施[2]。（2）與室外有聯(lián)系的電線(xiàn)路引入設(shè)備房后進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)采取防雷措施，并進(jìn)行有效的隔離。（3）防雷地線(xiàn)應(yīng)沿盡可能短的路徑與接地體連接。道岔開(kāi)關(guān)站內(nèi)防雷地線(xiàn)直接與沿開(kāi)關(guān)站四周敷設(shè)的環(huán)型地網(wǎng)連接。（4）利用設(shè)備機(jī)柜的金屬外殼、墻內(nèi)、天花板和防靜電地板內(nèi)的金屬網(wǎng)組合成一個(gè)電磁屏蔽網(wǎng)，防止外部電磁信號(hào)干擾，同時(shí)防止室內(nèi)電磁信號(hào)向外輻射。

4.2 接地

接地應(yīng)注意：（1）運(yùn)控設(shè)備房屋在防靜電地板下方靠墻各固定一塊接地母排，將各種接地線(xiàn)引至螺栓孔固定。接地母排同時(shí)與綜合接地體連接。（2）設(shè)備內(nèi)部接地均與機(jī)柜外殼連接，機(jī)柜外殼的地線(xiàn)引至室內(nèi)接地母排處連接。（3）接地電阻值應(yīng)不大于1Ω。

5 技術(shù)展望

分區(qū)道岔控制計(jì)算機(jī)與道岔位置及鎖閉傳感器、分區(qū)牽引切斷計(jì)算機(jī)與牽引牽引變流器輸入及輸出開(kāi)關(guān)柜分別通過(guò)數(shù)字量接口線(xiàn)，完成對(duì)道岔位置識(shí)別及供電狀態(tài)監(jiān)督、牽引供電系統(tǒng)電子切斷。數(shù)字量接口具有一定的距離限制性，要求每組道岔（約50m）配備分區(qū)道岔控制計(jì)算機(jī)及所需設(shè)備空間，分區(qū)運(yùn)控系統(tǒng)需與牽引供電系統(tǒng)輸入、輸出開(kāi)關(guān)柜間距離不大于100m。相關(guān)運(yùn)控設(shè)備需與沿線(xiàn)牽引變電所、道岔一一對(duì)應(yīng)，造成長(zhǎng)大干線(xiàn)的建設(shè)造價(jià)大及維護(hù)工作量大等問(wèn)題，對(duì)以后樞紐站或道岔密集車(chē)站的站場(chǎng)設(shè)計(jì)有一定的限制?？赏ㄟ^(guò)優(yōu)化接口條件、增加接口線(xiàn)傳輸電壓等方式來(lái)改進(jìn)，減少對(duì)距離的限制，分區(qū)設(shè)備盡可能集中設(shè)置。

隨著新技術(shù)的發(fā)展，尤其是人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、北斗衛(wèi)星定位、新一代無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)的不斷發(fā)展及成熟，高速磁浮列控技術(shù)設(shè)備配置也會(huì)隨著新技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展。