磁浮關節型軌道梁道岔控制系統施工技術

劉 曼

(中鐵十一局集團電務工程有限公司 湖北武漢 430000)

1 引言

軌道交通之所以成為當今運輸系統的流行趨勢，除了它本身發展迅速、應用廣泛之外，更重要的是軌道交通新技術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、對環境污染小，最小轉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點，將是城市軌道交通發展的必然趨勢。

中低速磁浮鐵路系統由線路、車輛、供電、運行控制系統等四個主要部分構成。道岔控制系統作為磁浮鐵路運行控制系統的重要部分，探索最佳實現方案是磁浮交通全面推廣應用前亟待解決的重大問題。

2 磁浮關節型軌道梁道岔

2.1 磁浮關節型軌道梁道岔簡介

磁浮關節型軌道梁道岔由中國自主研發，在長沙磁浮線首次使用，有其神秘性和特殊性。傳統道岔系統由岔尖、岔心、護輪軌、動作表示桿、轉轍機等部分組成，以杠桿原理撥動道岔開通列車將要開通的方向。而中低速磁浮關節型軌道梁道岔由固定跺梁、主動梁、從動梁等機構構成的關節型軌道梁道岔，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動將主動梁動作到正確位置同時帶動從動梁運動到對應位置。一種典型的水平轉動力轉化為縱向轉動力，最終實現道岔水平動作。

與傳統道岔位置定、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)；道岔側線開通時，彎股在左側則為開通左位(L)，彎股在右側則為道岔開通右位(R)位。磁浮道岔雙開道岔根據道岔開向位置為左位(L)/右位(R)、中位(N)，三開道岔根據道岔開向位置定義為左位(L)、中位(N)、右位(R)。

2.2 信號聯鎖系統與道岔控制系統接口

不同于傳統輪軌道岔，磁浮軌道梁道岔除可以由信號聯鎖系統集中控制外，還可以由軌旁道岔控制系統單獨控制，兩控制系統接口關系及分界如圖1所示。

圖1 信號系統與道岔系統接口示意

信號聯鎖系統與軌旁道岔控制系統進行信息交互，共同完成道岔的相關操作，主要接口有:

(1)道岔控制權切換。

(2)鎖定道岔及控制轉轍電機實現道岔的解鎖、橫移、鎖定等操作。

(3)道岔控制系統初始化時，道岔處于集中控制狀態。聯鎖系統初始化時，需檢測到道岔處于集中控制且沒有強制現地控制信號后，才能對道岔進行相關控制。

(4)當道岔在聯鎖系統集中控制方式時，聯鎖系統具有道岔操作的控制權，由聯鎖系統根據行車進路需要，向道岔控制系統發出“L位轉轍/N位轉轍/R位轉轍”指令，道岔控制系統接收到轉轍指令后，自動進行解鎖、轉轍、鎖緊操作，確認道岔轉動到位后，生成位置表示信息并把位置信息傳給聯鎖系統。

(5)當道岔需在現地控制方式時，可通過道岔控制系統向聯鎖系統發出現地控制請求，聯鎖系統同意現地控制，也可道岔控制系統向聯鎖系統發出強制現地控制請求，此時不需要聯鎖系統同意，道岔控制系統即可獲得道岔的控制權。

在現地控制模式下，現場操作人員在道岔現場控制柜處手動發出轉轍指令，道岔自動進行解鎖、轉轍、鎖緊操作，現場操作人員確認道岔轉動到位。

在現地控制方式時，聯鎖系統不具備行車防護功能，可以進行點動及單動控制，主要用于設備檢修或調試使用。

(6)道岔處于集中控制狀態時，聯鎖系統對左開、右開道岔的操縱命令保持一定時間，超時后，聯鎖系統將取消道岔操縱命令。

(7)道岔控制系統提供道岔綜合故障信息到聯鎖系統，聯鎖系統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，將有力推動后續中低速磁浮線路建設。吸取長沙磁浮道岔控制系統施工、調試技術的經驗，有利于提高今后中低速磁浮道岔控制系統設計、施工、調試技術水平。

3.1 道岔控制電氣原理及施工探討

聯鎖控制模式下由信號專業室內提供接口遠程根據聯鎖條件控制道岔動作。道岔室內控制電路秉承了傳統道岔控制電路優勢，又有關節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

在集中控制狀態下，信號聯鎖系統在檢查屏蔽門位置及狀態正確、區段空閑后，驅動監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)道岔動作驅動電路，如圖3所示。

圖3 道岔動作驅動電路

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

(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聯通道岔的表示電路，室內接收到道岔表示。道岔動作過程中，由于行程開關不接通任何一個表示電路，因此監督繼電器處于落下狀態(JDJ↓)。同時，若道岔故障無表示，監督繼電器也會處于落下狀態(JDJ↓)。

該道岔為國內自主研發首次使用的道岔，道岔特性尚處于摸索階段，因此在調試中也發現了一些需解決的問題，如:

長距離傳輸導致道岔控制柜內受端電壓不夠，導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。該方案存在一個嚴重的缺陷:不能推廣，每一組道岔都必須根據傳輸距離計算傳輸電纜截面積并換算成電纜芯數。

最終解決方案:在道岔控制柜內增加兩復視繼電器SFJF1、SFJF2，增加交流接觸器動作電路:通過檢查SFJF1、SFJFJ2的狀態，動作交流接觸器，即:SFJF1↑＋SFJF2↑→DYSBA↑/DYSBB↑。

同時，在試運行中發現在長沙磁浮線的工程外圍條件下，應急情況時道岔現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急控制模式。最終通過增加室內配線及IBP上道岔按鈕，實現在IBP上操作道岔應急控制按鈕，緊急情況控制道岔。

3.2 道岔控制調試探討

中低速磁浮線路道岔電路系統與道岔機械系統存在接口，調試中首先調試電路系統與機械系統接口。

電路系統與機械系統接口界面為:道岔控制柜，采用繼電復視方式實現電路接口，采用RS485接口方式實現通信接口，采用PLC懸掛式故障診斷系統。

道岔控制柜內采用JPXC1700繼電器復視室內集中狀態繼電器(JZZT)，當JZZT繼電器處于吸起狀態時由聯鎖統一控制道岔，當JZZT繼電器落下時，為現地控制制模式，維修人員可從道岔控制柜直接操控道岔。

4 結束語

長沙磁浮作為國內首例投入商業運營的中低速磁浮項目，關節型軌道梁道岔的首次應用也是關節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。施工調試中發現的問題以及解決方案將是磁浮技術全面市場化的寶貴經驗。

傳統輪軌道岔維修狀態時借助手搖把等工具，可手動實現轉轍機機械傳動操作道岔，而關節型軌道梁道岔完全不同，及時在維修狀態現地控制時仍采用電路控制轉轍機，通過電氣啟動轉轍機進行道岔移動，進而實現道岔位置的轉換、鎖閉等功能。信號聯鎖控制系統與道岔控制系統的接口關系也較傳統道岔更復雜，更需要在實踐中不斷探索最優方案。