中低速磁浮通信信号系统综合联调方案探讨

别碧勇

综合联调（或称联调联试，简称联调）是轨道交通工程建设过程中的重要环节，目的是检验各系统功能是否达到设计要求，验证各系统是否能联合运转，为试运营打下坚实基础［1］。中低速磁浮是一种新的轨道交通制式，其轨道、通信、信号、供电、道岔等系统技术方案有别于传统轮轨制式，目前国内开通的仅有长沙磁浮快线和北京S1线两条线路。关于中低速磁浮工程的联调，国内外分享的经验极少。鉴于此，本文在全国首条中低速磁浮线路“长沙磁浮快线”综合联调的基础上，探讨清远磁浮旅游专线通信信号系统联调方案，分享经验教训以供交流。

1 清远磁浮旅游专线联调项目

清远磁浮旅游专线一期工程（以下简称清远磁浮）连接广清城际铁路银盏站和在建的清远长隆主题公园，线路长8.14 km，全线设3座高架站和一处停车场。采用3节编组的中低速磁悬浮车辆，最高运行速度120 km/h［2］。采用直流1500 V接触轨授流，信号配置完整的CBTC系统。

在借鉴已开通的2条磁浮线联调经验的基础上，结合清远磁浮工程实际情况，将冷滑、磁浮车辆故障工况下救援等首次纳入磁浮线路的联调项目中，最终确定联调测试23个大项［3］。其中，通信系统、信号系统调试项目共8个大项，占总调试项目的34.8%。信号系统联调项包括信号系统与车辆、站台门系统联调，信号系统与磁浮道岔系统联调，信号系统全功能测试，信号全线列车运行能力测试；通信系统联调项包括通信传输系统与关联系统联调，乘客信息系统与广播、视频监视及磁浮车载设备联动测试，无线通信系统与关联系统联调，时钟系统与关联系统联调。

2 信号系统综合联调方案

清远磁浮信号系统由正线信号系统和停车场信号系统组成，其系统构成与相关接口如图1所示。其中，正线信号采用CBTC系统，车地通信采用基于LTE-M技术的A/B双网业务综合承载方案。CBTC系统结构、功能、原理与轮轨交通类似，主要差异体现在计轴和测速方式不一样，测速采用电涡流测速传感器和多普勒雷达2种方式并用［4］；停车场信号系统由计算机联锁系统单独控制，控制中心可对停车场运行情况进行监视。由于磁浮道岔采用轨道梁关节式道岔，道岔未开向端会形成断轨形式，为防止列车冒进信号后掉道风险，停车场配置与道岔区防护信号机对应的点式有源应答器设备，并增强车载ATP功能，使系统具备道岔区闯红灯安全防护功能。

图1 清远磁浮信号系统构成示意图

清远磁浮信号系统的联调主要有4项，见表1。

下面以其中的信号系统与磁浮道岔系统联调为例展开分析。信号与道岔的联调，不仅要测试多种控制方式的控制逻辑是否准确，还要核实道岔转换时间，从接收指令到解锁、横移、锁定、反馈表示信息，全过程要求小于15 s［5-6］。

2.1 磁浮道岔及与信号系统接口

中低速磁浮道岔设计采用关节型轨道梁道岔，由主体结构、驱动、锁定、控制等部分组成，其主体结构由主动和从动三段钢结构梁组成，利用三点定心转辙原理，实现三段钢梁不同角度偏转，从而实现转线。中低速磁浮道岔按结构组成和转辙后的线路状态分为单开道岔、三开道岔、对开道岔、单渡线道岔和交叉渡线道岔，以三开道岔为例，其结构见图2。

信号系统联锁和集中监测分别与磁浮道岔系统接口，见图3。磁浮道岔有联锁进路方式、单操方式、现场控制和强控4种控制模式［7］。清远磁浮共有11组道岔，停车场为3组三开道岔，正线1组三开道岔、6组单开道岔和1组对开道岔。分别对每组道岔进行4种模式的联调，确认信号系统与道岔的接口功能与设计目标一致、满足运营需求。

表1 清远磁浮信号系统综合联调一览表

图2 中低速磁浮三开道岔构成示意图

图3 信号系统与道岔系统接口示意图

2.2 前提条件

联调开始前，确保联调大纲已通过专家评审，同时核实是否具备如下工程条件。

1）信号系统与道岔的接口已经连接。

2）信号系统联锁调试完成并满足设计、运行条件。

3）道岔系统调试已经完成，供货商、施工单位提交接口自测报告。

4）通信系统已投入运行，公务电话、无线系统投入使用。

5）车辆具备上线运行条件，参与调试的列车性能良好，动车手续和行车计划到位。

2.3 联调流程

信号系统与磁浮道岔系统联调时，现场联调人员在道岔区操作现地装置，观察、记录道岔控制柜各指示状态，并记录转辙时间；控制中心和车站控制室联调人员负责统一调度指挥，操作控制台，观察记录相关设备显示信息。

在磁浮道岔4种控制方式中，联锁进路方式是运营时期主用的控制模式。下面以一组三开磁浮道岔联锁进路方式联调为例，介绍联调操作步骤。

1）道岔初始在“N位”（中线），控制中心操作控制台，排列经过道岔“R位”（右线）的进路（如果有多列车在线运行，注意选择接近区段无车进路）；现场观察确认道岔转辙正常，控制柜道岔位置“R位”表示灯亮，并用秒表测量、记录转辙时间；控制中心观察确认联锁控制台是否为“R位”表示，无挤岔报警。

2）控制中心操作控制台，排列经过道岔“L位”（左线）的进路，确认进路排列正确；现场观察道岔转辙情况，确认控制柜道岔位置“L位”表示灯亮，并用秒表测量、记录转辙时间；控制中心观察确认联锁控制台是否为“L位”表示，无挤岔报警。

3）控制中心操作控制台，排列经过道岔“N位”的进路，确认进路排列正确；现场观察道岔转辙是否正常，确认控制柜道岔位置“N位”表示灯亮，测量、记录转辙时间；控制中心观察确认联锁控制台是否为“N位”表示，无挤岔报警。

在测试过程中，应重点核实磁浮关节型轨道梁道岔的动作逻辑、状态表示是否正确，并记录核实转辙时间是否满足要求。用秒表计算磁浮道岔转换的时间，应从指令下达开始，到锁闭信息正确反馈截止。联调实施流程的每一步都必须做好记录，记录表设计应尽量简捷、易操作，以判断和选择型记录为主，尽量少用描述型记录，以提高效率、避免歧义。

2.4 问题分析

该阶段的主要任务是对联调过程中发现的问题归类整理，通常根据对行车安全的影响程度进行分类整理，收录入联调问题库，以便后续整改、复测，影响行车安全的必须重点复测。根据以往测试经验，本项联调容易发现的问题及解决措施见表2。

2.5 评估总结

该阶段主要是对所有道岔具体测试项目的结果进行统计分析，包括一次性测试通过率、复测通过率的计算，并评估是否符合设计和运营要求、是否通过该项测试。其中，需重点关注信号联锁与道岔系统接口功能部分，必须全部通过才能进入试运行环节。对于道岔监测部分可能存在的一些工艺和软件显示问题，可以在试运行阶段对工艺整改和软件升级，这样可以提高效率、节省工期。对于核心关键指标，要审慎下评估结论。例如磁浮道岔转辙时间的评估，建议最好多次计量，取较大值来进行评估。

表2 信号系统与道岔系统联调高发问题及解决措施［8］

3 通信系统综合联调方案

清远磁浮通信系统由传输系统、无线通信系统、电话系统（公务电话与专用电话合设）、时钟系统、集中告警系统、视频监视系统（CCTV）、广 播 系 统（PA）、乘 客 信 息 系 统（PIS）、计算机网络、安防系统、大屏显示系统等组成［9］。其联调项目主要有4项，见表3。

其中，无线通信系统采用LTE-M的车地通信综合承载网，是LTE-M首次应用于磁浮交通领域，也是首次用一张网综合承载所有车地通信业务，所以是联调的一个重点。清远磁浮无线通信系统采用A/B双网冗余组网，使用13 MHz（1 787～1 800 MHz）的 可 用 频 率 资 源，其 中10 MHz用于A网承载信号CBTC、语音调度、PIS、车载视频监控、车辆状态信息、磁浮智能检修维护等业务；3 MHz用于B网承载信号CBTC、语音调度、车辆状态信息。另外，中低速磁浮交通在国内的发展处于起步阶段，诸多系统设备可能是首次应用于中低速磁浮领域，对新的工程环境和接口关系的适应性，也是通信系统联调需要关注的重点。

下面以无线通信系统与关联系统联调为例展开分析。

3.1 无线通信系统

清远磁浮无线通信系统由LTE核心网设备、调度机、网管服务器、GPS时钟、基带处理单元（BBU）、射频拉远单元（RRU）、车载TAU设备及天馈系统设备构成，其系统构成及与相关系统的接口关系见图4。

3.2 前提条件

该项调试开始前需完成联调大纲专家评审，并具备如下工程条件。

1）车辆：已完成车载无线通信设备、传输线缆、车载广播和车载CCTV的安装和调试，已完成车辆与PIS车载子系统的接口调试。

表3 清远磁浮通信系统综合联调一览表

图4 清远磁浮无线通信系统构成及接口关系示意图

2）信号系统：ATS调试完成；完成指定车辆的信号动车调试，能按照运行图正常行车。

3）无线通信系统：LTE-M中心级、车站级和车载设备安装调试完成，设备投入运行、工作正常。

另外，为排除外界干扰因素，得到准确客观的评估效果，还需要考虑磁浮列车运营过程中是否会对无线通信车载设备、轨旁设备等产生干扰，避免出现不合格测试项时，设备供应商、施工单位等各方将其归因为磁浮电磁干扰。长沙磁浮联调期间出现过此类问题，为此专门做了相关电磁干扰测试。测试结果显示，在车地无线通信系统设备工作的1.8 GHz频段区间，背景电磁骚扰与磁浮列车运行时骚扰基本无差别。根据湖南省职业病防治院出具的“长沙磁浮工程电磁环境检测报告”和其他相关测试研究也表明，在各频率段，中低速磁浮列车运行产生的干扰远小于国家标准规定的限制［10］，可忽略不计。因此建议由环评认可的第三方机构进行电磁环境检测，一是数据权威，二是可避免重复测量。

3.3 联调流程

无线通信系统联调时，列车上的调试人员在司机室和客室观察、记录通话和车载广播情况；车站车控室和站台调试人员负责观察、记录语音通话和站台无线广播情况；控制中心调试人员负责统一调度指挥，模拟故障，观察、记录控制中心相关设备显示信息。

在联调过程中，应注意在控制中心和车站安排专人观察并记录行车调度台上显示的列车信息是否与正线运行的列车信息一致，抽查显示车速与实际车速是否有较大误差。建议对所有列车、全部车站进行全覆盖测试，不留死角，避免给日后运营留下隐患。具体流程和步骤见图5。

图5 清远磁浮无线通信系统联调流程示意图

联调问题分析和联调评估阶段的主要任务与前述信号系统联调类似，不再赘述。

4 结语

中低速磁浮作为一种新的轨道交通制式，其综合联调与传统轮轨制式在调试方法、评估标准等方面有所差异，目前还没有统一规范可依，也尚未形成行业惯例。本文以清远磁浮为例探讨的通信信号系统综合联调方案充分借鉴了长沙磁浮快线和北京S1线2条已开通磁浮线路的经验，其主要调试内容、实施步骤、评估方法可供类似工程参考借鉴。