高速磁浮運(yùn)行控制系統(tǒng)的工程設(shè)計分析

陳瑞朝

（中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司，天津300251）

1 引言

從工程設(shè)計層面出發(fā)，提出了青島磁浮調(diào)試線運(yùn)行控制系統(tǒng)（以下簡稱運(yùn)控系統(tǒng)）設(shè)計方案、接口設(shè)計要點，總結(jié)了青島磁浮調(diào)試線設(shè)計過程中的一些經(jīng)驗，為今后建設(shè)高速磁浮運(yùn)營線奠定基礎(chǔ)[1]。

2 設(shè)備配置方案

青島磁浮調(diào)式線運(yùn)控系統(tǒng)由4 層結(jié)構(gòu)組成（見圖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)段對應(yīng)的分區(qū)控制系統(tǒng)；（3）位于列車上的車載運(yùn)行控制系統(tǒng)；（4）實現(xiàn)車地間數(shù)據(jù)傳輸?shù)能嚨責(zé)o線通信系統(tǒng)。其中車地?zé)o線通信系統(tǒng)劃為通信專業(yè)。

圖1 磁浮調(diào)式線運(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）實現(xiàn)運(yùn)行時刻表編制和管理；（2）實現(xiàn)對列車、現(xiàn)場設(shè)備的操作與監(jiān)視；（3）監(jiān)督列車按照時刻表自動運(yùn)行；（4）本身設(shè)備監(jiān)測等其他輔助功能。

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關(guān)站內(nèi)，分別與牽引變電所、道岔開關(guān)站一一對應(yīng)（見表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）對調(diào)度命令的分析處理；（2）列車駕駛順序控制；（3）進(jìn)路、道岔防護(hù)；（4）速度曲線監(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)測等其他輔助功能。

2.3 車載運(yùn)行控制系統(tǒng)

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

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

3 與其他專業(yè)設(shè)計接口要點

與其他專業(yè)設(shè)計接口要點包括：（1）與線路（含軌道）專業(yè)的接口。定位標(biāo)志板的具體里程位置由運(yùn)控專業(yè)提出，線路（含軌道）專業(yè)在長定子安裝座需要安裝翼板的位置預(yù)留安裝條件。（2）與站場專業(yè)。站場專業(yè)預(yù)留聯(lián)鎖道岔控制單元的安裝條件。（3）與行車、牽引供電專業(yè)。牽引分區(qū)設(shè)置情況由行車、牽引供電專業(yè)共同確定，運(yùn)控專業(yè)根據(jù)牽引分區(qū)數(shù)量及牽引變電所設(shè)置定點，確定運(yùn)控設(shè)備布置方案。（4）與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)。運(yùn)控設(shè)備房屋設(shè)計應(yīng)符合運(yùn)控設(shè)備布置、使用、電磁兼容等要求。（5）與暖通專業(yè)。運(yùn)控設(shè)備房屋通風(fēng)空調(diào)應(yīng)滿足運(yùn)控設(shè)備環(huán)境溫度、濕度等要求。（6）與電力專業(yè)。電力專業(yè)需滿足運(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的接地連接。（7）通信專業(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，無線覆蓋范圍內(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

4.1 防雷及電磁兼容

防雷及電磁兼容應(yīng)注意以下事項：（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）防雷地線應(yīng)沿盡可能短的路徑與接地體連接。道岔開關(guān)站內(nèi)防雷地線直接與沿開關(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)組合成一個電磁屏蔽網(wǎng)，防止外部電磁信號干擾，同時防止室內(nèi)電磁信號向外輻射。

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，將各種接地線引至螺栓孔固定。接地母排同時與綜合接地體連接。（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)道岔控制計算機(jī)與道岔位置及鎖閉傳感器、分區(qū)牽引切斷計算機(jī)與牽引牽引變流器輸入及輸出開關(guān)柜分別通過數(shù)字量接口線，完成對道岔位置識別及供電狀態(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、輸出開關(guān)柜間距離不大于100m。相關(guān)運(yùn)控設(shè)備需與沿線牽引變電所、道岔一一對應(yīng)，造成長大干線的建設(shè)造價大及維護(hù)工作量大等問題，對以后樞紐站或道岔密集車站的站場設(shè)計有一定的限制。可通過優(yōu)化接口條件、增加接口線傳輸電壓等方式來改進(jìn)，減少對距離的限制，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、新一代無線通信等技術(shù)的不斷發(fā)展及成熟，高速磁浮列控技術(shù)設(shè)備配置也會隨著新技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展。