铁路信号系统联调联试关键技术探讨

2016-08-10张海军

大科技 2016年9期

关键词：弓网铁路信号信号系统

张海军

（中铁十一局集团电务工程有限公司湖北武汉 430074）

铁路信号系统联调联试关键技术探讨

张海军

（中铁十一局集团电务工程有限公司湖北武汉 430074）

本文针对铁路信号系统联调联试技术的概念及必要性进行了分析，探析了铁路信号系统中联调联试关键技术，并以中铁十一局集团电务工程有限公司的某铁路工程为例进行了实证分析，以供参考。

铁路信号系统；联调联试；关键技术

1 前言

铁路信号系统是一个庞大、复杂的系统工程，技术复杂、综合性强、建设要求高，涉及到客运服务部门、运营调度部门、信号通信部门、牵引供电部门、动车组以及工务工程部门等，各个子系统的接口相对独立而复杂，设备的配置必须符合整个系统功能的实际需求，上述因素决定在进行铁路建设时，必须进行综合性的联调联试。因此，文章针对铁路信号系统联调联试关键技术的研究具有非常重要的现实意义。

2 铁路信号系统联调联试技术的概念以及必要性分析

联调联试是铁路各系统之间的综合联调、联试，对所有的子系统进行调试，同时通过大系统、子系统的反馈与调整，保证所有子系统功能、结构等最佳，更好的满足铁路运输的实际需求。铁路信号系统应用联调联试技术的原因主要包括：①为系统运营提供可靠的技术支持，联调联试结果是铁路工程验收的重要标准之一，通过系统联调联试，能够对铁路通客运服务、调度指挥、动车组、供电、信号以及通信等状况进行综合、全面的评价，评价其是否满足铁路系统平稳、安全、高密、高效运行要求，为信号系统社诶的配置以及运输方案的制定提供可靠、有效的技术支持；②为信号系统缺陷整改与安全性分析提供可靠的参考，铁路运行速度相对较快，对系统安全性、稳定性的要求相对较高，采用联调联试技术进行故障类型、影响范围进行判别，能够确定系统故障的类型，并为系统的整改提供可靠的参考，这对于保证铁路系统安全、稳定的运行具有重要的作用；③实现固定设备和移动设备的最佳匹配，应用联调联试技术，能够对铁路各系统的环境保护性、安全性、运行稳定性以及接口匹配功能等进行综合评价，使固定设施和移动设施相互磨合，在整体目标的协调下，实现固定设备和移动设备的最佳匹配。

3 铁路信号系统中联调联试关键技术分析

由图1可知，铁路信号系统联调联试关键技术包括“车-线-桥”耦合技术、弓网关系技术、列车空气动力学技术、轮轨关系技术、信号动态联调联试技术，具体如下文所示：

图1 铁路联调联试关键技术

3.1 “车-线-桥”耦合技术分析

车辆、线路以及桥梁三者之间存在密切的关联，是一个相互作用、相互影响的耦合系统，为了提高列车在桥上运行的安全性以及乘坐的舒适性，应该对车辆动力、轨道以及桥梁的相关性进行分析。首先，在选择桥梁时，必须选择具有代表性的桥梁，并从以下三个方面进行分析：

（1）简支梁动力设计参数，对铁路简支梁的车桥动力响应结果、设计参数、动力响应以及动力参数等进行全面的分析，以此研究桥梁动力性能与简支梁设计参数之间的关系，为铁路桥梁设计的调整、优化提供可靠的参考。

（2）桥梁和列车耦合振动性能测试。列车在高速通过桥梁时，列车车体振动会对桥梁结构、线路条件以及自身结构产生一定的影响，并且列车重力荷载还会按照规则排列的车轮，对桥梁产生周期的加载作用。因此，在分析列车通过桥梁的动力作用机制时，应该进行桥梁与列车耦合振动性能测试，以此获得桥梁和列车的振动耦合相应规律。

（3）桥梁动力性能测试。对列车以各种速度通过桥梁时，桥梁的自振特性以及梁体的动力相应，对在动载作用下桥梁结构的工作状态进行判断，以此判断桥梁的横向刚度、竖向刚度是否能够满足桥梁的实际需求，同时评定桥梁的动力性能以及列车通过桥梁的可靠性。

3.2 弓网关系技术分析

列车在高速行驶的过程中，采用哪种弓网形式，会对列车的正常取流产生一定的影响。因此，需要对弓网关系进行深入的研究。列车弓网关系涉及的技术包括新型受电弓空气动力学性能、新型弓网系统受流性能，一方面，对于新型受电弓空气动力学性能，不同列车组车顶形状在双向运行时，受电弓导流装置的角度与位置不同，需要对不同动车的受电弓空气动力学性能进行测试，以此研究列车在高速行驶状况下，受电弓空气动力学性能与动车组受电弓导流装置的角度、位置的设置的关系；另一方面，新型弓网系统受流性能，通过测试弓网动态接触力、接触线动态高度、硬点以及燃弧等，为了验证接触网张力组合与受电弓的弓网的安全性与适应性，应该采用图像监视弓网受流，以此评价不同距离或者运行方式双受电弓受流性能、不同型号受电弓的受流性能。

3.3 列车空气动力学技术分析

列车在高速行驶过程中产生的气动现象，会对附近环境造成一定的影响，同时，气动力会对列车的运行以及本身产生一定的影响。因此，必须进行列车空气动力学实验分析，具体内容包括：对隧道长度增加、列车速度增加对微气压波激化现象进行测试；对动车组在隧道内交会或者高速通过隧道时产生的微气压波、瞬变压力进行测试，以此判断气压变化时对列车气密性以及旅客舒适度的影响；对列车交会或者高速行驶时的空气动力效应对车辆振动、动车组行驶安全造成的影响进行测试，以此为铁路隧道设计以及运行调整提供可靠、有效的参考。

3.4 轮轨关系技术分析

轮轨关系直接影响列车行驶的安全性以及乘客的舒适性，列车在低速和高速行驶时，其与轮轨之间的作用关系不同，轮轨关系技术主要包括：①轨道不平顺谱，现阶段，我国既有的轨道不平顺谱并不能够准确、全面的描述铁路轨道状态，需要采用综合列车、轨道精调小车实际测量获得的数据，采用新型的轨道不平顺谱计算方法；②轨道不平顺管理标准，我国铁路轨道平顺性标准的适用范围较窄，需要对轨道不平顺区域的最高试验速度进行实车测试；③车辆-轨道系统安全性评价，车辆与轨道之间的相互作用，将两者耦合成一个系统，需要科学的选择评价指标，以此对铁路联调联试进行准确、全面的评价，因此，需要提出车辆-轨道系统安全性评价的新方法。

3.5 信号动态联调联试技术

信号动态联调联试主要是采用检测列车、实际运营列车，对信号系统的性能、状态等进行综合、动态的调试和优化，动态调试主要用于认证车载设备与整个地面系统之间的接口，并验证地面控制系统对移动体控制数据的测试、调试效果，保证列车控制曲线与地面设计相匹配。动态联调联试还能够对列控系统数据、现场安装配置的一致性进行检测，测试各通信参数指标，优化无线通信网络，重点测试项目包括：调车区域测试、信号区域转换测试、线路通信参数以及列车运营过程中各子信号系统的可靠性与稳定性测试。

4 实例分析

以中铁十一局集团电务工程有限公司的某铁路工程为例，如图2，采用检测列车、测试动车组、综合检测列车和相关检测设备，对全线各系统进行了综合测试，评价和验证了轨道、供变电、接触网、通信、信号、客服、防灾等系统的功能，通过运行试验，验证行车组织方式能够满足运营要求。由于轨道、弓网数据良好，四电设备运行稳定，联调联试第5天，试验动车速度便达到了275km/h，随后的通信系统测试存在以下问题，并采取了对应措施进行处理，如表1所示，通过处理，信号试验显示系统各项数据均良好。全线预拉通试验中，全部试验项目一次性完成，受到了设备管理单位的好评。在试运行前最后一次全线拉通试验中，试验动车组全线运行平稳，各项数据指标均达到了运营要求，圆满完成联调联试工作。