關(guān)鍵詞：長沙中低速磁懸?。恍盘栂到y(tǒng)；技術(shù)特點；道岔；計軸；維護管理中圖分類號：U231.7文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1671-0797（2025）13-0025-05D0l：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.13.007

1 項目概況

長沙磁浮快線位于湖南省長沙市，是長沙火車南站與黃花國際機場之間的軌道交通連接線，全長18.55km ，工程前期共設(shè)置地面車站3座、綜合車輛段1處。項目于2014年5月16日開工建設(shè)，2015年12月26日啟動試運行，2016年5月6日正式試運營[]。

長沙磁浮快線按雙線建設(shè)組織行車，是一條東西方向的線路；右線為上行線，由長沙火車南站開往黃花國際機場站；左線為下行線，由黃花國際機場開往火車南站；目前運營3站2區(qū)間。

2長沙磁浮快線信號系統(tǒng)組成

與城市軌道交通相同，長沙磁浮快線信號系統(tǒng)主要分為正線信號系統(tǒng)和車輛段信號系統(tǒng)。車輛段信號系統(tǒng)設(shè)置鐵路制式版計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)單獨控制，沿用鐵路左行制，信號機設(shè)置于線路左側(cè)；控制中心通過ATS系統(tǒng)對綜合車輛段運行情況進行監(jiān)視，不能控制。正線信號系統(tǒng)設(shè)置城市軌道交通制式版計算機聯(lián)鎖控制，采用城市軌道交通右行制，與城市軌道交通線路信號機右側(cè)設(shè)置不同，長沙磁浮正線因線路右側(cè)無結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)信號機改設(shè)左側(cè)。

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，它是由ATS列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、ATP列車自動防護子系統(tǒng)、ATO列車自動駕駛子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、集中監(jiān)測子系統(tǒng)、磁浮道岔以及計軸軌道電路，通過DCS數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的一個完整的信號系統(tǒng)。

上述子系統(tǒng)和設(shè)備根據(jù)其位置、功能管理、控制范圍被分到以下五個層級中，分級實現(xiàn)列車自動控制與維護管理功能。

2.1 中央控制級

磁浮運營控制中心，在該處安裝了ATS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、ATS應(yīng)用服務(wù)器、ATS通信服務(wù)器、ATS調(diào)度員工作站、在線/離線運行圖編輯工作站等，可實現(xiàn)全線列車的集中調(diào)度、監(jiān)控和管理，是信號系統(tǒng)最高決策層。

2.2 車站及軌旁控制級

主要設(shè)備有聯(lián)鎖子系統(tǒng)、信號機、計軸軌道電路、應(yīng)答器、LEU軌旁電子單元、ATS設(shè)備、軌旁感應(yīng)環(huán)線、緊急停車按鈕、PSD控制電路、磁浮道岔等，具體執(zhí)行中央控制級的指令，管理車站及軌旁設(shè)備。在中央信號設(shè)備故障情況下，負(fù)責(zé)車站范圍內(nèi)的列車控制與監(jiān)控。

2.3 通信及電源保障級

主要設(shè)備包含光纖、網(wǎng)線、AC控制器、無線接入點AP、電纜、交換機、不間斷電源與蓄電池等，保障信號系統(tǒng)各層級間的通信穩(wěn)定與電力供應(yīng)。

2.4 車載控制級

安裝在列車上的主要有VOBC車載控制器、通信天線、BTM天線、車載感應(yīng)環(huán)線、渦流傳感器、加速度計和多普勒雷達、計軸感應(yīng)板等，負(fù)責(zé)列車的自動控制和保護。

2.5 監(jiān)測診斷級

主要設(shè)備包含集中監(jiān)測服務(wù)器及工作站、無線管理工作站、DCS網(wǎng)管工作站等?？刂浦行募败囌究杀O(jiān)測全線信號聯(lián)鎖、DCS通信、無線通信、ATS、計軸、道岔、信號機、電源、熔絲、信號機燈泡燈絲等設(shè)備，提供監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)故障預(yù)警與故障診斷功能。

3 長沙磁浮信號系統(tǒng)的技術(shù)特點

3.1檢測列車位置的技術(shù) 磁浮計軸軌道電路

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)工程選用了北京安潤通ARTJZ-2型計軸軌道電路，通過計軸軌道電路，將全線包括車輛段的線路劃分為若干個物理區(qū)段。磁浮計軸工作原理與輪軌計軸一樣，基于列車駛?cè)牒婉偝鲇嬢S點所監(jiān)視的區(qū)段所記錄軸數(shù)的比較結(jié)果，確定區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)，實現(xiàn)列車位置的檢測。但磁浮列車是懸浮于F軌面 8～10mm 間隙運行，沒有可切割磁力線的鋼輪，因此長沙磁浮在每節(jié)列車中心線底部的位置均安裝了一塊計軸感應(yīng)板，全車總共安裝3塊計軸感應(yīng)板用于切割磁力線，磁浮計軸的外形、安裝方式與輪軌計軸均不相同。長沙磁浮計軸室外設(shè)備的安裝方式如圖2所示。

3.2 道岔技術(shù)的創(chuàng)新

如圖3所示，長沙磁浮快線正線目前設(shè)磁浮高鐵站、磁浮榔梨站、磁浮機場站共三站，其中磁浮高鐵站和磁浮機場站是線路兩端終點站，折返轉(zhuǎn)線使用頻繁。每個站設(shè)兩組單開道岔，共6組單開道岔，單開道岔只有一個分岔方向，它的主線是直線，側(cè)線布置于主線的左側(cè)或右側(cè)。長沙磁浮一組道岔標(biāo)準(zhǔn)長度為 32.646m ，列車通過道岔側(cè)線限速 25km/h 。

磁浮道岔的機械構(gòu)成非常龐大，由若干復(fù)雜的機械設(shè)備組合而成，安裝、調(diào)試復(fù)雜，每一組道岔含道岔梁都需要量身定做，限界定位精度和扳動對接精度須保證達到毫米級的安裝精度，因而造價昂貴。長沙磁浮快線單個磁浮道岔需要500萬元[2]。

磁浮道岔是中低速磁浮交通線路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)線設(shè)備[3]，因與輪軌交通構(gòu)造不同，磁浮道岔采用箱形鋼梁結(jié)構(gòu)，通過復(fù)雜的電氣系統(tǒng)控制電機推動鋼梁移動，實現(xiàn)了高效、精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)轍動作。與輪軌交通道岔控制器不同，長沙磁浮道岔運作控制包含3臺電機：2臺鎖銷電機負(fù)責(zé)道岔解鎖和鎖閉，鎖銷電機選型西門子三相異步制動電動機，功率 ，額定電流4.4A ，工作電壓AC380V，采用Y型接法；1臺轉(zhuǎn)轍電機負(fù)責(zé)道岔的轉(zhuǎn)換擺動，轉(zhuǎn)轍電機選型SEW-電機（蘇州）三相異步制動電動機，功率 11kW ，額定電流23A ，工作電壓A C380V ，采用D型接法。

3.3 非接觸式測速與定位技術(shù)

針對磁浮列車非接觸式運行特性，對其采用測速渦流傳感器、加速度計和多普勒雷達的混合多傳感器冗余測速定位方案。測速渦流傳感器利用感應(yīng)式傳感器接近金屬目標(biāo)物產(chǎn)生變化的感應(yīng)渦電流的原理，長沙磁浮快線在列車上安裝4組（每組4個感應(yīng)頭）感應(yīng)頭經(jīng)過定距離布置的測速傳感器，磁浮列車通過軌道間隔布置的金屬鋼枕時，根據(jù)形成渦流變化的頻率與速度的對應(yīng)關(guān)系來測定列車速度。測出的速度信息提供給信號車載設(shè)備，信號車載設(shè)備計算出列車走行距離和位置。在渦流測速傳感器失效或測速誤差增大的情況下，采用測速雷達與加速度計作為補充，以確保系統(tǒng)最佳的測速精度和車輛的運行安全。列車定位是指列車在路網(wǎng)中的地理位置。列車確定自身在路網(wǎng)的位置，一是靠車載設(shè)備探測到線路中的應(yīng)答器。列車的軌道數(shù)據(jù)庫電子地圖己存儲記錄了相關(guān)應(yīng)答器位置，只要列車一接收到應(yīng)答器發(fā)出的報文，即可確定自身在路網(wǎng)中的絕對位置；二是列車?yán)米陨頊y速裝置，根據(jù)單位時間計算列車位移確定自身在路網(wǎng)中的位置。由于在站臺停車位置精度要求高，在工程調(diào)試階段，特增設(shè)車載感應(yīng)環(huán)線與站臺感應(yīng)環(huán)線，主要用于站臺列車精確定位，給出列車停準(zhǔn)信號，解決了工程調(diào)試期間站臺列車已停準(zhǔn)對標(biāo)但ATP無門使能信號故障。

3.4列車控制通信方案特點

雖然在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上存在一些差異，但列車控制通信方案與普通輪軌交通信號系統(tǒng)并無明顯的不同，長沙磁浮快線信號系統(tǒng)工程采用點連式通信控制列車方式。設(shè)計時綜合考慮線路定位、車站數(shù)量、客流預(yù)計、行車間隔等因素，磁浮高鐵站至磁浮榔梨站存在 5.48km 的區(qū)間，磁浮榔梨站至磁浮機場站存在 9.1km 的區(qū)間，信號系統(tǒng)未設(shè)車地?zé)o線通信設(shè)施，區(qū)間僅通過應(yīng)答器建立地-車單向通信實現(xiàn)點式控制列車。站臺和道岔區(qū)域在點式通信控制方式的基礎(chǔ)上增加配置有無線覆蓋，從而實現(xiàn)道岔防護、站臺門防護、站臺門車門聯(lián)動功能，可以較好地彌補點式控制方式在安全防護和自動駕駛功能方面的不足。自前這種方式因其較好的性能、適中的成本，已在溫州S1線和長沙磁浮快線得到應(yīng)用[4]。

4長沙磁浮快線信號系統(tǒng)集中控制原理

4.1車站集中控制原理

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)采用中國鐵道科學(xué)研究院的TYJL-I型微型聯(lián)鎖系統(tǒng)，設(shè)置于車輛段及每個車站信號設(shè)備室內(nèi)，控制中心無聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖系統(tǒng)與磁浮關(guān)節(jié)型道岔、信號機、計軸軌道電路、PSD、ESB等軌旁設(shè)備接口，采集軌旁設(shè)備狀態(tài)信息，負(fù)責(zé)聯(lián)鎖邏輯運算，下達正確安全指令，通過繼電器接口柜直接控制分散型現(xiàn)場設(shè)備磁浮關(guān)節(jié)型道岔、信號機、屏蔽門、緊急停車按鈕等設(shè)備。

車站通過聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)了站場集中控制功能，但是本站聯(lián)鎖只能控顯本站的軌旁設(shè)備，不能控顯鄰站軌旁設(shè)備。為實現(xiàn)全線集中控制功能，聯(lián)鎖系統(tǒng)響應(yīng)來自ATS功能的命令，來實現(xiàn)管理進路、道岔和軌旁信號機的控制功能；同時，聯(lián)鎖系統(tǒng)將系統(tǒng)狀態(tài)工作狀態(tài)信息、進路、報警信息、區(qū)段計軸預(yù)復(fù)位狀態(tài)信息、軌旁設(shè)備狀態(tài)信息等提供給ATS系統(tǒng)。

4.2 全線集中調(diào)度控制原理

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)選用中車時代電氣公司的CSRATS-I型自動監(jiān)控系統(tǒng)，為了實現(xiàn)全線集中調(diào)度控制，在控制中心、沿線車站及車輛段設(shè)置各類計算機服務(wù)器和工作站，是一個分布式行車指揮自動化控制系統(tǒng)。如圖1信號結(jié)構(gòu)框圖所示，ATS車站服務(wù)器通過RS422串行接口連接聯(lián)鎖系統(tǒng)，收集來自聯(lián)鎖的站場圖狀態(tài)信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息、報警信息，通過DCS網(wǎng)絡(luò)傳送至控制中心ATS應(yīng)用服務(wù)器。ATS調(diào)度工作站、各類ATS現(xiàn)地工作站通過DCS網(wǎng)絡(luò)從ATS應(yīng)用服務(wù)器獲得全線站場狀態(tài)信息并顯示。ATS調(diào)度工作站和ATS應(yīng)用服務(wù)器管理控制全線ATS車站服務(wù)器，聯(lián)鎖系統(tǒng)響應(yīng)ATS車站服務(wù)器發(fā)送的各種操作指令，從而實現(xiàn)了ATS調(diào)度工作站對全線各站集中控制管理。

5長沙磁浮快線信號系統(tǒng)工程后期運用維護

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)故障率年度指標(biāo)低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.8次/萬列公里，磁浮列車正點率 99.9% ，高于國家標(biāo)準(zhǔn) 98.5% 。在磁浮運用維護管理團隊后期維護的9年多時間里，信號系統(tǒng)曾出現(xiàn)一些故障問題，主要如表1所示。

為保障信號系統(tǒng)健康穩(wěn)定運行，磁浮運用維護團隊對信號設(shè)備開展了預(yù)防性檢修與保養(yǎng)、故障修、技術(shù)改進等工作，還利用集中監(jiān)測記錄的數(shù)據(jù)和信息，及時預(yù)測和發(fā)現(xiàn)信號設(shè)備故障隱患信息，提前處理整治。

其中磁浮道岔監(jiān)測與輪軌道岔監(jiān)測不同，磁浮道岔監(jiān)測模擬量如表2所示，含道岔總轉(zhuǎn)轍次數(shù)、道岔診斷溫度，沒有道岔電源電壓、道岔轉(zhuǎn)轍電機電流、道岔表示電壓等參數(shù)記錄及曲線，目前僅依靠人工定期檢測，未實現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍電機運行狀態(tài)全天 24h 監(jiān)測目標(biāo)，后期需要改進實現(xiàn)。磁浮道岔監(jiān)測變化開關(guān)量記錄如表3所示，人員可看到的時間點是磁浮道岔監(jiān)測收到磁浮道岔PLC送達數(shù)據(jù)包時間點，因集中監(jiān)測與道岔PLC采用RS485串口輪詢訪問通信方式，設(shè)備動作開關(guān)量數(shù)據(jù)未實時傳送，導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)轍各個動作的真實時間先后時序不能被準(zhǔn)確記錄及顯示，不利于磁浮道岔轉(zhuǎn)轍超時故障的排查與分析，建議后期改進通信方式。

6 應(yīng)用總結(jié)

長沙磁浮快線信號系統(tǒng)工程的成功應(yīng)用，不僅提升了列車的運行效率和安全性，也為我國磁浮交通技術(shù)的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗。

希望本文的總結(jié)與分析，能夠為相關(guān)領(lǐng)域的研究者和工程實踐者提供有益的參考，推動磁浮交通

[參考文獻]

[1]梁瀟.中低速磁浮運營線工程示范與創(chuàng)新研究[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報，2019，10（3）：69-75.

[2]方院江，羅有建，胡華斌.中低速磁浮道岔與輪軌道岔的差異[J].鐵道通信信號，2020，56（10）：16-19.

[3]劉立軍，鐘虞全，高尚康.中低速磁浮道岔健康評估管理系統(tǒng)研究[C]//第十一屆全國磁懸浮技術(shù)與振動控制學(xué)術(shù)會議論文摘要集，2023：168.

[4]周曉明，宗斌，朱亨國，等.中低速磁浮軌道交通信號系統(tǒng)方案選擇芻議[J].鐵道運營技術(shù)，2019，25（2）：4-8.