高速磁浮運行控制系統的工程設計分析

陳瑞朝

（中國鐵路設計集團有限公司，天津300251）

1 引言

從工程設計層面出發，提出了青島磁浮調試線運行控制系統（以下簡稱運控系統）設計方案、接口設計要點，總結了青島磁浮調試線設計過程中的一些經驗，為今后建設高速磁浮運營線奠定基礎[1]。

2 設備配置方案

青島磁浮調式線運控系統由4 層結構組成（見圖1）：（1）位于控制中心的中央控制系統；（2）位于牽引變電所與牽引區段對應的分區控制系統；（3）位于列車上的車載運行控制系統；（4）實現車地間數據傳輸的車地無線通信系統。其中車地無線通信系統劃為通信專業。

圖1 磁浮調式線運控系統

2.1 中央控制系統

中央控制系統設備設置于控制中心。中央控制系統設備主要由表1 所示幾部分組成。

表1 中央控制系統設備

中央控制系統主要功能如下：（1）實現運行時刻表編制和管理；（2）實現對列車、現場設備的操作與監視；（3）監督列車按照時刻表自動運行；（4）本身設備監測等其他輔助功能。

2.2 分區控制系統

分區控制系統設備設置于牽引變電所及道岔開關站內，分別與牽引變電所、道岔開關站一一對應（見表2）。

表2 分區控制系統設備

分區控制系統主要功能如下：（1）對調度命令的分析處理；（2）列車駕駛順序控制；（3）進路、道岔防護；（4）速度曲線監控；（5）安全牽引切斷及牽引狀態轉換；（6）本身設備監測等其他輔助功能。

2.3 車載運行控制系統

車載運控設備由車載安全計算機1 和車載安全計算機2 組成，車載安全計算機分別安裝在兩端駕駛室內。

車載運行控制系統主要功能如下：（1）車載列車安全定位；（2）車載安全防護；（3）車載速度曲線監控；（4）對列車制動、強制停車、車載電池等接口狀態進行監測；（5）本身設備監測等其他輔助功能。

3 與其他專業設計接口要點

與其他專業設計接口要點包括：（1）與線路（含軌道）專業的接口。定位標志板的具體里程位置由運控專業提出，線路（含軌道）專業在長定子安裝座需要安裝翼板的位置預留安裝條件。（2）與站場專業。站場專業預留聯鎖道岔控制單元的安裝條件。（3）與行車、牽引供電專業。牽引分區設置情況由行車、牽引供電專業共同確定，運控專業根據牽引分區數量及牽引變電所設置定點，確定運控設備布置方案。（4）與建筑、結構專業。運控設備房屋設計應符合運控設備布置、使用、電磁兼容等要求。（5）與暖通專業。運控設備房屋通風空調應滿足運控設備環境溫度、濕度等要求。（6）與電力專業。電力專業需滿足運控設備用電量及用電要求、運控設備房屋防雷及接地要求等。并完成運控設備房屋共用接地裝置與貫通地線的接地連接。（7）通信專業應提供中央控制系統與分區控制系統設備之間的光纖通道，無線覆蓋范圍內的數據傳輸鏈路設備。

4 運控設備防雷、接地設計

4.1 防雷及電磁兼容

防雷及電磁兼容應注意以下事項：（1）在外電源引入運控設備房處設置電源防雷箱，外電經防雷箱后進入電源屏，電源屏內采取浪涌抑制措施和進一步的雷電防護措施[2]。（2）與室外有聯系的電線路引入設備房后進入設備前應采取防雷措施，并進行有效的隔離。（3）防雷地線應沿盡可能短的路徑與接地體連接。道岔開關站內防雷地線直接與沿開關站四周敷設的環型地網連接。（4）利用設備機柜的金屬外殼、墻內、天花板和防靜電地板內的金屬網組合成一個電磁屏蔽網，防止外部電磁信號干擾，同時防止室內電磁信號向外輻射。

4.2 接地

接地應注意：（1）運控設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）設備內部接地均與機柜外殼連接，機柜外殼的地線引至室內接地母排處連接。（3）接地電阻值應不大于1Ω。

5 技術展望

分區道岔控制計算機與道岔位置及鎖閉傳感器、分區牽引切斷計算機與牽引牽引變流器輸入及輸出開關柜分別通過數字量接口線，完成對道岔位置識別及供電狀態監督、牽引供電系統電子切斷。數字量接口具有一定的距離限制性，要求每組道岔（約50m）配備分區道岔控制計算機及所需設備空間，分區運控系統需與牽引供電系統輸入、輸出開關柜間距離不大于100m。相關運控設備需與沿線牽引變電所、道岔一一對應，造成長大干線的建設造價大及維護工作量大等問題，對以后樞紐站或道岔密集車站的站場設計有一定的限制。可通過優化接口條件、增加接口線傳輸電壓等方式來改進，減少對距離的限制，分區設備盡可能集中設置。

隨著新技術的發展，尤其是人工智能、物聯網、大數據應用、北斗衛星定位、新一代無線通信等技術的不斷發展及成熟，高速磁浮列控技術設備配置也會隨著新技術的應用而發展。