別碧勇

綜合聯(lián)調(diào)（或稱聯(lián)調(diào)聯(lián)試，簡(jiǎn)稱聯(lián)調(diào)）是軌道交通工程建設(shè)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，目的是檢驗(yàn)各系統(tǒng)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證各系統(tǒng)是否能聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，為試運(yùn)營(yíng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［1］。中低速磁浮是一種新的軌道交通制式，其軌道、通信、信號(hào)、供電、道岔等系統(tǒng)技術(shù)方案有別于傳統(tǒng)輪軌制式，目前國(guó)內(nèi)開(kāi)通的僅有長(zhǎng)沙磁浮快線和北京S1線兩條線路。關(guān)于中低速磁浮工程的聯(lián)調(diào)，國(guó)內(nèi)外分享的經(jīng)驗(yàn)極少。鑒于此，本文在全國(guó)首條中低速磁浮線路“長(zhǎng)沙磁浮快線”綜合聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)上，探討清遠(yuǎn)磁浮旅游專線通信信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)方案，分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以供交流。

1 清遠(yuǎn)磁浮旅游專線聯(lián)調(diào)項(xiàng)目

清遠(yuǎn)磁浮旅游專線一期工程（以下簡(jiǎn)稱清遠(yuǎn)磁浮）連接廣清城際鐵路銀盞站和在建的清遠(yuǎn)長(zhǎng)隆主題公園，線路長(zhǎng)8.14 km，全線設(shè)3座高架站和一處停車(chē)場(chǎng)。采用3節(jié)編組的中低速磁懸浮車(chē)輛，最高運(yùn)行速度120 km/h［2］。采用直流1500 V接觸軌授流，信號(hào)配置完整的CBTC系統(tǒng)。

在借鑒已開(kāi)通的2條磁浮線聯(lián)調(diào)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合清遠(yuǎn)磁浮工程實(shí)際情況，將冷滑、磁浮車(chē)輛故障工況下救援等首次納入磁浮線路的聯(lián)調(diào)項(xiàng)目中，最終確定聯(lián)調(diào)測(cè)試23個(gè)大項(xiàng)［3］。其中，通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)調(diào)試項(xiàng)目共8個(gè)大項(xiàng)，占總調(diào)試項(xiàng)目的34.8%。信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)項(xiàng)包括信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，信號(hào)系統(tǒng)與磁浮道岔系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，信號(hào)系統(tǒng)全功能測(cè)試，信號(hào)全線列車(chē)運(yùn)行能力測(cè)試；通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)項(xiàng)包括通信傳輸系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，乘客信息系統(tǒng)與廣播、視頻監(jiān)視及磁浮車(chē)載設(shè)備聯(lián)動(dòng)測(cè)試，無(wú)線通信系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，時(shí)鐘系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2 信號(hào)系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)方案

清遠(yuǎn)磁浮信號(hào)系統(tǒng)由正線信號(hào)系統(tǒng)和停車(chē)場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)構(gòu)成與相關(guān)接口如圖1所示。其中，正線信號(hào)采用CBTC系統(tǒng)，車(chē)地通信采用基于LTE-M技術(shù)的A/B雙網(wǎng)業(yè)務(wù)綜合承載方案。CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、原理與輪軌交通類似，主要差異體現(xiàn)在計(jì)軸和測(cè)速方式不一樣，測(cè)速采用電渦流測(cè)速傳感器和多普勒雷達(dá)2種方式并用［4］；停車(chē)場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)單獨(dú)控制，控制中心可對(duì)停車(chē)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。由于磁浮道岔采用軌道梁關(guān)節(jié)式道岔，道岔未開(kāi)向端會(huì)形成斷軌形式，為防止列車(chē)冒進(jìn)信號(hào)后掉道風(fēng)險(xiǎn)，停車(chē)場(chǎng)配置與道岔區(qū)防護(hù)信號(hào)機(jī)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)式有源應(yīng)答器設(shè)備，并增強(qiáng)車(chē)載ATP功能，使系統(tǒng)具備道岔區(qū)闖紅燈安全防護(hù)功能。

圖1 清遠(yuǎn)磁浮信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

清遠(yuǎn)磁浮信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)主要有4項(xiàng)，見(jiàn)表1。

下面以其中的信號(hào)系統(tǒng)與磁浮道岔系統(tǒng)聯(lián)調(diào)為例展開(kāi)分析。信號(hào)與道岔的聯(lián)調(diào)，不僅要測(cè)試多種控制方式的控制邏輯是否準(zhǔn)確，還要核實(shí)道岔轉(zhuǎn)換時(shí)間，從接收指令到解鎖、橫移、鎖定、反饋表示信息，全過(guò)程要求小于15 s［5-6］。

2.1 磁浮道岔及與信號(hào)系統(tǒng)接口

中低速磁浮道岔設(shè)計(jì)采用關(guān)節(jié)型軌道梁道岔，由主體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、鎖定、控制等部分組成，其主體結(jié)構(gòu)由主動(dòng)和從動(dòng)三段鋼結(jié)構(gòu)梁組成，利用三點(diǎn)定心轉(zhuǎn)轍原理，實(shí)現(xiàn)三段鋼梁不同角度偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)線。中低速磁浮道岔按結(jié)構(gòu)組成和轉(zhuǎn)轍后的線路狀態(tài)分為單開(kāi)道岔、三開(kāi)道岔、對(duì)開(kāi)道岔、單渡線道岔和交叉渡線道岔，以三開(kāi)道岔為例，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖和集中監(jiān)測(cè)分別與磁浮道岔系統(tǒng)接口，見(jiàn)圖3。磁浮道岔有聯(lián)鎖進(jìn)路方式、單操方式、現(xiàn)場(chǎng)控制和強(qiáng)控4種控制模式［7］。清遠(yuǎn)磁浮共有11組道岔，停車(chē)場(chǎng)為3組三開(kāi)道岔，正線1組三開(kāi)道岔、6組單開(kāi)道岔和1組對(duì)開(kāi)道岔。分別對(duì)每組道岔進(jìn)行4種模式的聯(lián)調(diào)，確認(rèn)信號(hào)系統(tǒng)與道岔的接口功能與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致、滿足運(yùn)營(yíng)需求。

表1 清遠(yuǎn)磁浮信號(hào)系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)一覽表

圖2 中低速磁浮三開(kāi)道岔構(gòu)成示意圖

圖3 信號(hào)系統(tǒng)與道岔系統(tǒng)接口示意圖

2.2 前提條件

聯(lián)調(diào)開(kāi)始前，確保聯(lián)調(diào)大綱已通過(guò)專家評(píng)審，同時(shí)核實(shí)是否具備如下工程條件。

1）信號(hào)系統(tǒng)與道岔的接口已經(jīng)連接。

2）信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖調(diào)試完成并滿足設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件。

3）道岔系統(tǒng)調(diào)試已經(jīng)完成，供貨商、施工單位提交接口自測(cè)報(bào)告。

4）通信系統(tǒng)已投入運(yùn)行，公務(wù)電話、無(wú)線系統(tǒng)投入使用。

5）車(chē)輛具備上線運(yùn)行條件，參與調(diào)試的列車(chē)性能良好，動(dòng)車(chē)手續(xù)和行車(chē)計(jì)劃到位。

2.3 聯(lián)調(diào)流程

信號(hào)系統(tǒng)與磁浮道岔系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)人員在道岔區(qū)操作現(xiàn)地裝置，觀察、記錄道岔控制柜各指示狀態(tài)，并記錄轉(zhuǎn)轍時(shí)間；控制中心和車(chē)站控制室聯(lián)調(diào)人員負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度指揮，操作控制臺(tái)，觀察記錄相關(guān)設(shè)備顯示信息。

在磁浮道岔4種控制方式中，聯(lián)鎖進(jìn)路方式是運(yùn)營(yíng)時(shí)期主用的控制模式。下面以一組三開(kāi)磁浮道岔聯(lián)鎖進(jìn)路方式聯(lián)調(diào)為例，介紹聯(lián)調(diào)操作步驟。

1）道岔初始在“N位”（中線），控制中心操作控制臺(tái)，排列經(jīng)過(guò)道岔“R位”（右線）的進(jìn)路（如果有多列車(chē)在線運(yùn)行，注意選擇接近區(qū)段無(wú)車(chē)進(jìn)路）；現(xiàn)場(chǎng)觀察確認(rèn)道岔轉(zhuǎn)轍正常，控制柜道岔位置“R位”表示燈亮，并用秒表測(cè)量、記錄轉(zhuǎn)轍時(shí)間；控制中心觀察確認(rèn)聯(lián)鎖控制臺(tái)是否為“R位”表示，無(wú)擠岔報(bào)警。

2）控制中心操作控制臺(tái)，排列經(jīng)過(guò)道岔“L位”（左線）的進(jìn)路，確認(rèn)進(jìn)路排列正確；現(xiàn)場(chǎng)觀察道岔轉(zhuǎn)轍情況，確認(rèn)控制柜道岔位置“L位”表示燈亮，并用秒表測(cè)量、記錄轉(zhuǎn)轍時(shí)間；控制中心觀察確認(rèn)聯(lián)鎖控制臺(tái)是否為“L位”表示，無(wú)擠岔報(bào)警。

3）控制中心操作控制臺(tái)，排列經(jīng)過(guò)道岔“N位”的進(jìn)路，確認(rèn)進(jìn)路排列正確；現(xiàn)場(chǎng)觀察道岔轉(zhuǎn)轍是否正常，確認(rèn)控制柜道岔位置“N位”表示燈亮，測(cè)量、記錄轉(zhuǎn)轍時(shí)間；控制中心觀察確認(rèn)聯(lián)鎖控制臺(tái)是否為“N位”表示，無(wú)擠岔報(bào)警。

在測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)核實(shí)磁浮關(guān)節(jié)型軌道梁道岔的動(dòng)作邏輯、狀態(tài)表示是否正確，并記錄核實(shí)轉(zhuǎn)轍時(shí)間是否滿足要求。用秒表計(jì)算磁浮道岔轉(zhuǎn)換的時(shí)間，應(yīng)從指令下達(dá)開(kāi)始，到鎖閉信息正確反饋截止。聯(lián)調(diào)實(shí)施流程的每一步都必須做好記錄，記錄表設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)捷、易操作，以判斷和選擇型記錄為主，盡量少用描述型記錄，以提高效率、避免歧義。

2.4 問(wèn)題分析

該階段的主要任務(wù)是對(duì)聯(lián)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題歸類整理，通常根據(jù)對(duì)行車(chē)安全的影響程度進(jìn)行分類整理，收錄入聯(lián)調(diào)問(wèn)題庫(kù)，以便后續(xù)整改、復(fù)測(cè)，影響行車(chē)安全的必須重點(diǎn)復(fù)測(cè)。根據(jù)以往測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)聯(lián)調(diào)容易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施見(jiàn)表2。

2.5 評(píng)估總結(jié)

該階段主要是對(duì)所有道岔具體測(cè)試項(xiàng)目的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括一次性測(cè)試通過(guò)率、復(fù)測(cè)通過(guò)率的計(jì)算，并評(píng)估是否符合設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)要求、是否通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試。其中，需重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)聯(lián)鎖與道岔系統(tǒng)接口功能部分，必須全部通過(guò)才能進(jìn)入試運(yùn)行環(huán)節(jié)。對(duì)于道岔監(jiān)測(cè)部分可能存在的一些工藝和軟件顯示問(wèn)題，可以在試運(yùn)行階段對(duì)工藝整改和軟件升級(jí)，這樣可以提高效率、節(jié)省工期。對(duì)于核心關(guān)鍵指標(biāo)，要審慎下評(píng)估結(jié)論。例如磁浮道岔轉(zhuǎn)轍時(shí)間的評(píng)估，建議最好多次計(jì)量，取較大值來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

表2 信號(hào)系統(tǒng)與道岔系統(tǒng)聯(lián)調(diào)高發(fā)問(wèn)題及解決措施［8］

3 通信系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)方案

清遠(yuǎn)磁浮通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)、電話系統(tǒng)（公務(wù)電話與專用電話合設(shè)）、時(shí)鐘系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）、廣 播 系 統(tǒng)（PA）、乘 客 信 息 系 統(tǒng)（PIS）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、安防系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)等組成［9］。其聯(lián)調(diào)項(xiàng)目主要有4項(xiàng)，見(jiàn)表3。

其中，無(wú)線通信系統(tǒng)采用LTE-M的車(chē)地通信綜合承載網(wǎng)，是LTE-M首次應(yīng)用于磁浮交通領(lǐng)域，也是首次用一張網(wǎng)綜合承載所有車(chē)地通信業(yè)務(wù)，所以是聯(lián)調(diào)的一個(gè)重點(diǎn)。清遠(yuǎn)磁浮無(wú)線通信系統(tǒng)采用A/B雙網(wǎng)冗余組網(wǎng)，使用13 MHz（1 787～1 800 MHz）的 可 用 頻 率 資 源，其 中10 MHz用于A網(wǎng)承載信號(hào)CBTC、語(yǔ)音調(diào)度、PIS、車(chē)載視頻監(jiān)控、車(chē)輛狀態(tài)信息、磁浮智能檢修維護(hù)等業(yè)務(wù)；3 MHz用于B網(wǎng)承載信號(hào)CBTC、語(yǔ)音調(diào)度、車(chē)輛狀態(tài)信息。另外，中低速磁浮交通在國(guó)內(nèi)的發(fā)展處于起步階段，諸多系統(tǒng)設(shè)備可能是首次應(yīng)用于中低速磁浮領(lǐng)域，對(duì)新的工程環(huán)境和接口關(guān)系的適應(yīng)性，也是通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)需要關(guān)注的重點(diǎn)。

下面以無(wú)線通信系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)為例展開(kāi)分析。

3.1 無(wú)線通信系統(tǒng)

清遠(yuǎn)磁浮無(wú)線通信系統(tǒng)由LTE核心網(wǎng)設(shè)備、調(diào)度機(jī)、網(wǎng)管服務(wù)器、GPS時(shí)鐘、基帶處理單元（BBU）、射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU）、車(chē)載TAU設(shè)備及天饋系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成，其系統(tǒng)構(gòu)成及與相關(guān)系統(tǒng)的接口關(guān)系見(jiàn)圖4。

3.2 前提條件

該項(xiàng)調(diào)試開(kāi)始前需完成聯(lián)調(diào)大綱專家評(píng)審，并具備如下工程條件。

1）車(chē)輛：已完成車(chē)載無(wú)線通信設(shè)備、傳輸線纜、車(chē)載廣播和車(chē)載CCTV的安裝和調(diào)試，已完成車(chē)輛與PIS車(chē)載子系統(tǒng)的接口調(diào)試。

表3 清遠(yuǎn)磁浮通信系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)一覽表

圖4 清遠(yuǎn)磁浮無(wú)線通信系統(tǒng)構(gòu)成及接口關(guān)系示意圖

2）信號(hào)系統(tǒng)：ATS調(diào)試完成；完成指定車(chē)輛的信號(hào)動(dòng)車(chē)調(diào)試，能按照運(yùn)行圖正常行車(chē)。

3）無(wú)線通信系統(tǒng)：LTE-M中心級(jí)、車(chē)站級(jí)和車(chē)載設(shè)備安裝調(diào)試完成，設(shè)備投入運(yùn)行、工作正常。

另外，為排除外界干擾因素，得到準(zhǔn)確客觀的評(píng)估效果，還需要考慮磁浮列車(chē)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中是否會(huì)對(duì)無(wú)線通信車(chē)載設(shè)備、軌旁設(shè)備等產(chǎn)生干擾，避免出現(xiàn)不合格測(cè)試項(xiàng)時(shí)，設(shè)備供應(yīng)商、施工單位等各方將其歸因?yàn)榇鸥‰姶鸥蓴_。長(zhǎng)沙磁浮聯(lián)調(diào)期間出現(xiàn)過(guò)此類問(wèn)題，為此專門(mén)做了相關(guān)電磁干擾測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，在車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)設(shè)備工作的1.8 GHz頻段區(qū)間，背景電磁騷擾與磁浮列車(chē)運(yùn)行時(shí)騷擾基本無(wú)差別。根據(jù)湖南省職業(yè)病防治院出具的“長(zhǎng)沙磁浮工程電磁環(huán)境檢測(cè)報(bào)告”和其他相關(guān)測(cè)試研究也表明，在各頻率段，中低速磁浮列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的干擾遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制［10］，可忽略不計(jì)。因此建議由環(huán)評(píng)認(rèn)可的第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行電磁環(huán)境檢測(cè)，一是數(shù)據(jù)權(quán)威，二是可避免重復(fù)測(cè)量。

3.3 聯(lián)調(diào)流程

無(wú)線通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，列車(chē)上的調(diào)試人員在司機(jī)室和客室觀察、記錄通話和車(chē)載廣播情況；車(chē)站車(chē)控室和站臺(tái)調(diào)試人員負(fù)責(zé)觀察、記錄語(yǔ)音通話和站臺(tái)無(wú)線廣播情況；控制中心調(diào)試人員負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度指揮，模擬故障，觀察、記錄控制中心相關(guān)設(shè)備顯示信息。

在聯(lián)調(diào)過(guò)程中，應(yīng)注意在控制中心和車(chē)站安排專人觀察并記錄行車(chē)調(diào)度臺(tái)上顯示的列車(chē)信息是否與正線運(yùn)行的列車(chē)信息一致，抽查顯示車(chē)速與實(shí)際車(chē)速是否有較大誤差。建議對(duì)所有列車(chē)、全部車(chē)站進(jìn)行全覆蓋測(cè)試，不留死角，避免給日后運(yùn)營(yíng)留下隱患。具體流程和步驟見(jiàn)圖5。

圖5 清遠(yuǎn)磁浮無(wú)線通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程示意圖

聯(lián)調(diào)問(wèn)題分析和聯(lián)調(diào)評(píng)估階段的主要任務(wù)與前述信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)類似，不再贅述。

4 結(jié)語(yǔ)

中低速磁浮作為一種新的軌道交通制式，其綜合聯(lián)調(diào)與傳統(tǒng)輪軌制式在調(diào)試方法、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等方面有所差異，目前還沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范可依，也尚未形成行業(yè)慣例。本文以清遠(yuǎn)磁浮為例探討的通信信號(hào)系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)方案充分借鑒了長(zhǎng)沙磁浮快線和北京S1線2條已開(kāi)通磁浮線路的經(jīng)驗(yàn)，其主要調(diào)試內(nèi)容、實(shí)施步驟、評(píng)估方法可供類似工程參考借鑒。