朱海軍 柴冠華

國家鐵路局規(guī)劃與標準研究院，北京 100055

近年來，磁懸浮技術在航空航天、裝備制造、生物醫(yī)藥、家居生活等領域廣泛應用，在軌道交通工程方面得到持續(xù)發(fā)展。多個國家先后開展了不同深度、多種制式的磁浮鐵路技術研究。磁浮鐵路作為一種新型軌道交通系統(tǒng)［1］，依靠電磁作用力實現(xiàn)列車懸浮于軌道之上，徹底改變了傳統(tǒng)輪軌鐵路利用輪軌接觸支撐方式，具有啟停速度快、振動噪聲低、爬坡能力強、安全可靠等優(yōu)勢。

標準在支撐經(jīng)濟活動和社會發(fā)展、引領行業(yè)技術進步、規(guī)范監(jiān)督管理等方面發(fā)揮著突出作用。開展磁浮鐵路技術標準體系研究，強化磁浮鐵路標準頂層設計，可有效解決標準之間發(fā)展不平衡、內(nèi)容不協(xié)調(diào)、組成不合理、管理不明確的問題。本文從工程建設角度，分析磁浮鐵路系統(tǒng)組成和工程建設涉及的專業(yè)構成，提出磁浮鐵路技術標準體系的建設和標準編制建議。

1 磁浮鐵路技術

1.1 國內(nèi)外技術發(fā)展

1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾提出電磁懸浮原理，開始了磁懸浮技術探索應用之路。20世紀60年代末以德國、日本為代表的發(fā)達國家開始對磁浮鐵路技術進行研究［2-3］。德國采用常導磁浮鐵路技術研制出TR01—TR04等型號中低速磁浮列車和TR05—TR08等型號高速磁浮列車，建成埃姆斯蘭高速磁浮試驗線。日本采用常導磁浮鐵路技術研發(fā)了HSST系列低速磁浮列車，建成大江和東部丘陵兩條試驗線；采用低溫超導磁浮鐵路技術研制出ML、MLU、MLX、L0等型號高速磁浮列車，建成山梨和宮崎兩條試驗線。

20世紀80年代初中國開展了大量磁浮鐵路技術研究和工程實踐［4］。中低速磁浮方面，2016年5月長沙磁浮快線投入商業(yè)運營，2017年12月北京S1線投入商業(yè)運營，其最高運行速度均為100 km/h；高速磁浮方面，2006年4月上海磁浮示范線作為首條投入商業(yè)運營的高速磁浮線建成投產(chǎn)，最高運營速度、試驗速度分別為430、501 km/h。2014年研制出真空管道高溫超導磁浮環(huán)形試驗線。2019年時速600 km高速磁浮試驗樣車在青島下線，2020年在磁浮工程試驗線上順利完成動態(tài)試驗。這些技術成果和工程實踐標志著中國磁浮鐵路技術研究與應用實現(xiàn)重大突破。

1.2 磁浮鐵路工程

1）系統(tǒng)組成

綜合分析上海磁浮示范線、長沙磁浮快線及北京S1線的系統(tǒng)組成［5-8］，磁浮鐵路工程可分為磁浮線路、磁浮列車、供電系統(tǒng)和運行控制系統(tǒng)四部分。

磁浮線路為磁浮列車提供行走的路徑，承受列車荷載。上部結(jié)構為軌道，主要由導軌、感應板等組成；下部結(jié)構為支墩和基礎，主要指橋梁、路基等。

磁浮列車由多節(jié)車輛組合而成，每節(jié)車輛由車體、車載設備和走行機構組成。車載設備包括蓄電池、懸浮控制器、制動系統(tǒng)等，走行機構包括懸浮架、電磁鐵、懸掛系統(tǒng)等。

供電系統(tǒng)主要包括變電站、沿路供電電纜和其他供電設備。其將公用電網(wǎng)110 kV的交流高壓電降壓至20、1.5 kV等［9］。

運行控制系統(tǒng)是列車運行管理與監(jiān)控系統(tǒng)，被譽為磁浮系統(tǒng)大腦，主要由中心調(diào)度指揮、軌旁運行控制、車載運行控制三個核心功能部分組成。

2）專業(yè)構成

磁浮鐵路工程建設可分為勘察、設計、施工、驗收四個階段。各個階段參建單位加強協(xié)調(diào)配合，多個專業(yè)無縫銜接，以保證在限定的時期內(nèi)保質(zhì)保量完成項目建設。磁浮鐵路建設中涉及線路、路基、橋涵、隧道、軌道、站場、牽引供電、運行控制、信息、車輛、房建、給水排水、環(huán)保等專業(yè)。

2 鐵路行業(yè)標準體系

2.1 體系架構

隨著高速鐵路、客貨共線鐵路等傳統(tǒng)輪軌鐵路建設運營發(fā)展，鐵路行業(yè)標準形成了較為完善的體系。2017年國家鐵路局發(fā)布《鐵路標準化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》（國鐵科法〔2017〕15號），其中將鐵路行業(yè)標準分為鐵路技術標準和鐵路工程建設標準兩大類，見圖1。鐵路技術標準用于規(guī)范鐵路裝備產(chǎn)品技術要求，鐵路工程建設標準用于規(guī)范鐵路建設技術要求。

圖1 鐵路行業(yè)標準體系架構

鐵路工程建設標準由基礎標準、綜合標準和專業(yè)標準三部分組成?；A標準主要規(guī)范了傳統(tǒng)輪軌鐵路術語、符號及制圖要求；綜合標準主要規(guī)范了高速、城際、客貨共線、重載等不同類型鐵路設計的總體技術要求；專業(yè)標準按勘察、設計、施工、驗收四個建設階段進行細分，涵蓋路基、橋涵、隧道、軌道、站場等各專業(yè)的具體技術要求。

2.2 體系特點

①結(jié)構相對合理，形成以術語、符號及工程制圖要求為基礎，以不同類型鐵路建設總體要求為統(tǒng)領、以專項技術要求為支撐的標準體系；②覆蓋全面，標準覆蓋鐵路工程建設勘察、設計、施工、驗收各階段，涵蓋鐵路路基、橋梁、隧道等各專業(yè)，形成了協(xié)調(diào)統(tǒng)一、系統(tǒng)成套的標準體系；③基本適應發(fā)展，滿足高速、城際、客貨共線、重載等不同類型鐵路建設需求，指導建成京張等高速鐵路和浩吉等重載鐵路；④作用明顯，在保安全、控質(zhì)量、促融合、提效率等方面充分發(fā)揮了基礎性引領作用。

3 磁浮鐵路技術標準體系建設

3.1 體系定位

磁浮鐵路技術標準體系是鐵路行業(yè)標準體系的重要組成部分，在推進磁浮鐵路標準化進程中將發(fā)揮重要作用［10-11］。構建磁浮鐵路技術標準體系，應立足服務行業(yè)發(fā)展，發(fā)揮標準的“保底線、守門檻”作用，統(tǒng)一不同速度等級磁浮鐵路技術要求，致力建設特色鮮明、系統(tǒng)完備、協(xié)調(diào)統(tǒng)一、科學先進的磁浮鐵路技術標準體系，引領磁浮鐵路工程設計和裝備制造技術發(fā)展。

3.2 建設原則

①系統(tǒng)結(jié)構完備，覆蓋磁浮鐵路工程各階段各專業(yè)，整體結(jié)構合理、內(nèi)容全面；②統(tǒng)一協(xié)調(diào)高效，統(tǒng)籌發(fā)展和安全，加強與法律法規(guī)、政策措施的銜接配套，統(tǒng)一磁浮鐵路關鍵技術標準，適應磁浮鐵路建設運營管理發(fā)展需要，提升互聯(lián)互通效率；③科學先進適用，層次清晰，界面合理，考慮未來一定時期內(nèi)技術發(fā)展和工程建設需求，構建具有前瞻性、充足預留發(fā)展空間的體系框架。

3.3 體系架構

磁浮鐵路與輪軌鐵路雖有較大差異，但在建設階段、專業(yè)組成等方面還是有相似之處，現(xiàn)有的適應輪軌鐵路的鐵路行業(yè)標準體系可為建設磁浮鐵路技術標準體系提供重要參考。根據(jù)行業(yè)監(jiān)管要求，結(jié)合磁浮鐵路工程特點，構建涵蓋工程建設、裝備產(chǎn)品、運營服務全過程技術要求的磁浮鐵路技術標準體系架構，如圖2所示。

圖2 磁浮鐵路技術標準體系架構

從工程建設角度分析，體系中的工程建設標準分為三層。

第一層包括基礎、綜合、專業(yè)、管理四個方面。與現(xiàn)有鐵路行業(yè)標準體系相比，新增了管理標準，包含工程建設中可行性研究、工程監(jiān)理等內(nèi)容；基礎標準用于統(tǒng)一磁浮鐵路的工程術語、符號等；綜合標準用于規(guī)范不同磁浮制式系統(tǒng)的總體設計要求；專業(yè)標準用于規(guī)定各專業(yè)技術要求。

第二層是對專業(yè)標準按建設階段和工程投資控制有關要求細分，包含勘測、設計、施工、驗收等各建設階段的標準和造價標準?？睖y規(guī)定工程地質(zhì)勘察與工程測量方面的技術標準；設計、施工、驗收規(guī)定各自建設階段的技術要求。

第三層是對各建設階段標準及造價標準再次細化。造價標準從辦法規(guī)則、不同專業(yè)的預算概算估算及價格信息等方面對磁浮工程投資控制進行規(guī)范；勘測階段標準明確工程地質(zhì)勘察及工程測量具體方法的應用要求；設計、施工、驗收三個階段的標準均按路基、橋涵、隧道、軌道、站場、牽引供電、運行控制、信息、車輛、房建、給水排水、環(huán)保等專業(yè)進行劃分，分別提出具體的工程建設技術要求。

3.4 標準編制建議

①滿足磁浮鐵路建設急需，著眼引領行業(yè)健康發(fā)展，加快綜合性、基礎性、獨特性標準的制定，有序推進磁浮鐵路勘測、設計、施工、驗收及造價成套標準編制；②突出磁浮鐵路技術特點，深化磁浮鐵路與輪軌鐵路技術標準的對比研究，重點制定與磁浮鐵路技術關系緊密、特點鮮明的部分，其余與磁浮鐵路技術關聯(lián)不大的內(nèi)容，可參照現(xiàn)行鐵路行業(yè)有關標準；③統(tǒng)一關鍵技術參數(shù)，深入開展磁浮鐵路軌距、限界、荷載等調(diào)研工作，合理確定技術要求，著力解決影響磁浮鐵路互聯(lián)互通建設發(fā)展的問題。

4 結(jié)語

通過與現(xiàn)有鐵路行業(yè)標準體系對比分析，現(xiàn)有的部分鐵路行業(yè)標準可直接應用于磁浮鐵路建設，一些標準僅需要對適用范圍等局部修訂即可滿足建設要求。另外還需根據(jù)建設需求及時制定一批體現(xiàn)磁浮鐵路工程特點的技術標準。2019年TB 10630—2019《磁浮鐵路技術標準（試行）》正式發(fā)布，該標準作為鐵路行業(yè)第一項指導磁浮鐵路建設發(fā)展的綜合標準，規(guī)定了常導磁浮鐵路技術要求，為規(guī)范和引領磁浮鐵路工程設計提供重要技術支撐。