丁文君

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌道交通學(xué)院 陜西 西安 710018）

引言

作為我國當(dāng)前投資的一大熱點，城市軌道（簡稱城軌）交通在我國裝備制造業(yè)發(fā)展、地方經(jīng)濟(jì)增長、交通擁堵緩解以及城市形象提升等諸多方面發(fā)揮著強(qiáng)有力的推動與指導(dǎo)作用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。相較于鐵路線網(wǎng)，城軌交通車次多，站間距短，旅客運(yùn)送量大及方便快捷等優(yōu)勢突出，現(xiàn)已逐漸發(fā)展為我國多個地區(qū)、城市居民出行的首選交通方式。城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試基于各設(shè)備系統(tǒng)的安裝與內(nèi)部調(diào)試，借助第三方的組織或參與測試設(shè)備系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計規(guī)定的相應(yīng)功能與性能的具體程度，以此給出客觀評價，得到設(shè)備系統(tǒng)的驗收依據(jù)。對于城軌交通運(yùn)營的安全性與可靠性保證而言，聯(lián)調(diào)聯(lián)試的工作質(zhì)量至關(guān)重要[1]。

當(dāng)前，我國城軌交通建設(shè)面臨著工期壓縮及參建單位眾多的形勢，國家層面關(guān)于聯(lián)調(diào)聯(lián)試尚未建立統(tǒng)一與明確的技術(shù)規(guī)范，地區(qū)間城軌交通建設(shè)模式不同，聯(lián)調(diào)聯(lián)試的組織模式與技術(shù)方法也存在差異?；诩夹g(shù)成熟度與經(jīng)驗的限制，我國城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試與運(yùn)營演練存在不少問題，研究城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)運(yùn)綜合檢測集成技術(shù)，盡快對這些問題予以解決顯得十分迫切與重要[2]。

1 聯(lián)調(diào)聯(lián)運(yùn)總體情況

城軌交通建設(shè)是一項繁瑣且龐大的綜合性系統(tǒng)工程，有著很高的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)且技術(shù)復(fù)雜，涉及到工務(wù)工程、牽引供電、通信信號、運(yùn)營調(diào)度以及客運(yùn)服務(wù)等很多子系統(tǒng)，不同子系統(tǒng)通過復(fù)雜而獨(dú)立的接口建立聯(lián)系，設(shè)備的配置必須對整個系統(tǒng)的功能所需予以滿足，這些對城軌交通建設(shè)的綜合性大系統(tǒng)調(diào)試亦即聯(lián)調(diào)聯(lián)試提出要求。圖1所示為城軌交通各系統(tǒng)的主要接口關(guān)系框圖。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對城軌交通各系統(tǒng)間進(jìn)行的綜合性聯(lián)調(diào)，同時對“調(diào)”與“試”予以涵蓋，亦即調(diào)試全部子系統(tǒng)，以聯(lián)調(diào)聯(lián)試的方式反應(yīng)并處理經(jīng)由大系統(tǒng)、子系統(tǒng)間的各種反饋及調(diào)整，確保系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的完整性及合理性，最優(yōu)化整體系統(tǒng)功能，符合運(yùn)輸條件。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試的測試項目非常廣，涉及到軌道、接觸網(wǎng)、通信信號等17大項600余子項內(nèi)容[3]。它采用移動檢測設(shè)備結(jié)合地面測試設(shè)備的測試方式，借助綜合檢測、無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸與控制等技術(shù)以及數(shù)字化系統(tǒng)，以優(yōu)化城軌列車與軌道工程、牽引供電、通信等系統(tǒng)功能以及接口匹配關(guān)系為核心，基于速度與安全原則，逐級提速，全方位測試與調(diào)試城軌交通固定設(shè)施及移動裝備，施以閉環(huán)控制。

圖1 城軌交通各系統(tǒng)主要接口關(guān)系框圖

圖2 聯(lián)調(diào)聯(lián)試總體技術(shù)方案框圖

2 城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測集成技術(shù)方案

2.1 技術(shù)方案總思路

針對城軌交通中各系統(tǒng)與子系統(tǒng)間的諸多接口，若逐一依次進(jìn)行測試，既不符合對城軌交通整體性能的把握，又不能確保試驗進(jìn)度對有限的聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試時間的滿足。加之城軌交通系統(tǒng)功能即性能的實現(xiàn)會對列車的順利運(yùn)營產(chǎn)生差異化影響（如信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口功能會對列車的運(yùn)行安全產(chǎn)生直接影響，而信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口功能則主要影響乘客在車站乘降的效率，顯然，前者的功能實現(xiàn)較后者更加重要[4]），故而，聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作應(yīng)以城軌交通整體系統(tǒng)的最基本功能的檢驗為入手點，首先，檢驗直接影響與顯著影響城軌交通運(yùn)行的接口功能及性能的實現(xiàn)情況，然后，循序漸進(jìn)地測試存在顯著影響的主要系統(tǒng)功能，以對整體測試時間約束的滿足為前提，科學(xué)考慮測試其他接口功能，最后，對城軌交通對設(shè)計所需的達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行檢驗。

2.2 技術(shù)方案

按照總體思路，進(jìn)行城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)運(yùn)總體技術(shù)方案的框圖設(shè)計如圖2所示，將整個聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程做3個階段的劃分：分性能參數(shù)類測試、運(yùn)營場景類測試以及運(yùn)營參數(shù)類測試。

3 城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測集成技術(shù)

在由分性能參數(shù)類測試、運(yùn)營場景類測試以及運(yùn)營參數(shù)類測試3階段共同構(gòu)成的整個過程中，城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測涉及諸多技術(shù)，如輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系、供變電系統(tǒng)性能、空氣動力學(xué)、車-線-橋耦合、無線傳輸、列車運(yùn)行控制、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)性能及環(huán)境影響等[5]（如圖3所示），以下從4方面進(jìn)行各項技術(shù)的集成分析。

圖3 城軌交通關(guān)鍵技術(shù)

3.1 輪軌關(guān)系關(guān)鍵技術(shù)

輪軌關(guān)系會對列車運(yùn)營速度、安全性及舒適性產(chǎn)生重要影響。基于地形條件與環(huán)保要求等因素的制約，城軌的軌道曲線半徑比較小，線路坡度較陡，在總線路中高架橋的占比較大，多采用小號碼道岔，在個別地段，還會采用困難條件下的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。如此一來，輪軌之間存在較為復(fù)雜的動態(tài)作用，輪軌關(guān)系關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下方面。

3.1.1 列車動力學(xué)性能

列車的實際運(yùn)行面臨諸多工況類型，動力學(xué)測試需對不同線路區(qū)段（如路基、道岔等）、不同輪軌接觸狀態(tài)以及交匯等工況下列車的動力學(xué)響應(yīng)特征加以把握。測點布置則要在代表性突出的列車不同位置進(jìn)行加速度計的安裝，同時，換裝測力輪對。

動力學(xué)性能測試采用逐級提速的測試方式，基于對城軌鐵路半徑小，曲線多及客流變化大等特征的考慮，動力學(xué)性能的測試等級可定位為40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h 以及 88 km/h。

3.1.2 “列車-軌道”系統(tǒng)安全性評判

城軌列車與軌道在輪軌之間的相互作用下會耦合為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)安全性評判新方法的提出十分重要。采用基于慣性基準(zhǔn)法的軌道幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成部分有模擬信號處理和數(shù)字信號處理。前者主要包括各路傳感器、信號轉(zhuǎn)接與監(jiān)視裝置、信號處理裝置與系統(tǒng)電源，后者則主要包括數(shù)據(jù)采集與計算機(jī)處理、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)應(yīng)用與波形顯示計算機(jī)及打印機(jī)。

3.2 空氣動力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)

列車運(yùn)行速度不斷加快之時，列車與附近空氣的動力作用會越來越大，一方面，氣動力對列車本身及列車運(yùn)行產(chǎn)生影響，另一方面，列車高速運(yùn)行引起的氣動現(xiàn)象會影響其周圍的環(huán)境。實車空氣動力學(xué)試驗對列車高速運(yùn)行與交匯過程中空氣動力效應(yīng)影響列車運(yùn)行安全性與振動的情況進(jìn)行測試；對列車通過隧道或在隧道內(nèi)進(jìn)行交匯時產(chǎn)生的瞬變壓力與微氣壓波進(jìn)行測試，提供依據(jù)于氣壓變化環(huán)境下人體舒適性、列車氣密性以及微氣壓波影響周圍環(huán)境程度的評價；分析列車速度加快及隧道長度增加對微氣壓波激化產(chǎn)生的影響，進(jìn)行隧道斷面參數(shù)及緩沖結(jié)構(gòu)合理性的驗證等。對城軌隧道的設(shè)計及其運(yùn)營提出相關(guān)措施與建議。

3.3 弓網(wǎng)關(guān)系關(guān)鍵技術(shù)

城軌列車運(yùn)行過程中，弓網(wǎng)型式的正確選擇對列車的正常取流至關(guān)重要，弓網(wǎng)關(guān)系必須得到深入地研究。城軌交通弓網(wǎng)關(guān)系主要涉及以下關(guān)鍵技術(shù)。

3.3.1 新型弓網(wǎng)系統(tǒng)受流性能

測試弓網(wǎng)動態(tài)接觸力、燃弧、硬點以及接觸線動態(tài)高度，利用圖像監(jiān)視弓網(wǎng)受流，對接觸網(wǎng)張力組合不同的接觸網(wǎng)同受電弓的弓網(wǎng)適應(yīng)性及運(yùn)行安全性進(jìn)行驗證，對各型號受電弓及雙弓運(yùn)行工況的受流性能以及方向或距離不同的雙受電弓受流性能進(jìn)行評價。

3.3.2 新型受電弓空氣動力學(xué)性能

針對不同列車車頂形狀受電弓在列車雙向運(yùn)行過程中受電弓導(dǎo)流裝置的位置與角度，進(jìn)行受電弓的空氣動力學(xué)性能測試，明確列車受電弓導(dǎo)流裝置的位置與角度同受電弓空氣動力學(xué)性能之間的關(guān)系。

3.4 信號系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

作為列車安全、穩(wěn)定與高效運(yùn)行的重要保證部分，城軌交通信號系統(tǒng)的功能與性能對列車運(yùn)營的安全與效率發(fā)揮著直接的影響。對于城軌交通信號系統(tǒng)而言，其功能含列車自動防護(hù)（ATP）、自動運(yùn)行（ATO）與自動監(jiān)護(hù)（ATS），若根據(jù)設(shè)備位置劃分，信號系統(tǒng)包括車載信號設(shè)備（列控設(shè)備）、區(qū)間設(shè)備、車站設(shè)備、控制中心（OCC）設(shè)備與車輛段設(shè)備等。

城軌交通信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試主要對運(yùn)營場景類測試技術(shù)[6]予以采用，驗證列車在不同運(yùn)營場景下ATP、ATO與ATS的功能以及信號系統(tǒng)同相關(guān)系統(tǒng)間接口的實現(xiàn)。表1所示為城軌交通信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)的實施。

表1 城軌交通信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)實施

4 城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測集成技術(shù)實施保障

為保證城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測工作的順利開展，需建立聯(lián)調(diào)聯(lián)試組織機(jī)構(gòu)，對綜合檢測各環(huán)節(jié)的全部工作進(jìn)行籌備、指揮、管理與協(xié)調(diào)，圖4所示為綜合檢測組織管理架構(gòu)框圖[7]。

圖4 城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試綜合檢測組織管理架構(gòu)框圖

1）決策層，組織召開聯(lián)席會議，從總體層面指揮聯(lián)調(diào)工作，協(xié)調(diào)重大問題，批準(zhǔn)重大決議；

2）指揮層，總體協(xié)調(diào)與管理聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間的日常事宜，組織協(xié)調(diào)供電、行車、施工等工作，發(fā)布工作指令，協(xié)調(diào)解決影響聯(lián)調(diào)聯(lián)試運(yùn)行的問題；

3）執(zhí)行層，編制聯(lián)調(diào)聯(lián)試項目實施方案與細(xì)則，具體實施聯(lián)調(diào)聯(lián)試項目。

5 結(jié)束語

作為城軌交通整個測試與調(diào)試工作的最后環(huán)節(jié)，聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對城軌交通整體系統(tǒng)性能的綜合驗證及確認(rèn)。綜合檢測集成技術(shù)的分析是對城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試內(nèi)容及流程的總體把握，可確保聯(lián)調(diào)聯(lián)試在有限時間內(nèi)實現(xiàn)對城軌交通整體系統(tǒng)功能及性能的優(yōu)化。當(dāng)前，我國城軌聯(lián)調(diào)聯(lián)試管理已積累一定經(jīng)驗，但尚未制定系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)應(yīng)用與管理準(zhǔn)則，另外，聯(lián)調(diào)聯(lián)試持續(xù)時間長，針對性的組織管理規(guī)章制度、基本流程、安全保障措施以及工作重點等管理標(biāo)準(zhǔn)[8]亦不充分。根據(jù)專業(yè)管理、督導(dǎo)、負(fù)責(zé)以及包保的工作要求，應(yīng)對聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間諸多專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行重點分析，把握設(shè)備變化的基本規(guī)律，明確相關(guān)專業(yè)接入的時間節(jié)點與程序，對工作職責(zé)及流程予以細(xì)化，以城軌交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試集成管理及關(guān)鍵技術(shù)實施細(xì)則的形成指導(dǎo)聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作順利開展。