磁浮铁路技术标准体系研究

朱海军 柴冠华

国家铁路局规划与标准研究院，北京 100055

近年来，磁悬浮技术在航空航天、装备制造、生物医药、家居生活等领域广泛应用，在轨道交通工程方面得到持续发展。多个国家先后开展了不同深度、多种制式的磁浮铁路技术研究。磁浮铁路作为一种新型轨道交通系统［1］，依靠电磁作用力实现列车悬浮于轨道之上，彻底改变了传统轮轨铁路利用轮轨接触支撑方式，具有启停速度快、振动噪声低、爬坡能力强、安全可靠等优势。

标准在支撑经济活动和社会发展、引领行业技术进步、规范监督管理等方面发挥着突出作用。开展磁浮铁路技术标准体系研究，强化磁浮铁路标准顶层设计，可有效解决标准之间发展不平衡、内容不协调、组成不合理、管理不明确的问题。本文从工程建设角度，分析磁浮铁路系统组成和工程建设涉及的专业构成，提出磁浮铁路技术标准体系的建设和标准编制建议。

1 磁浮铁路技术

1.1 国内外技术发展

1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出电磁悬浮原理，开始了磁悬浮技术探索应用之路。20世纪60年代末以德国、日本为代表的发达国家开始对磁浮铁路技术进行研究［2-3］。德国采用常导磁浮铁路技术研制出TR01—TR04等型号中低速磁浮列车和TR05—TR08等型号高速磁浮列车，建成埃姆斯兰高速磁浮试验线。日本采用常导磁浮铁路技术研发了HSST系列低速磁浮列车，建成大江和东部丘陵两条试验线；采用低温超导磁浮铁路技术研制出ML、MLU、MLX、L0等型号高速磁浮列车，建成山梨和宫崎两条试验线。

20世纪80年代初中国开展了大量磁浮铁路技术研究和工程实践［4］。中低速磁浮方面，2016年5月长沙磁浮快线投入商业运营，2017年12月北京S1线投入商业运营，其最高运行速度均为100 km/h；高速磁浮方面，2006年4月上海磁浮示范线作为首条投入商业运营的高速磁浮线建成投产，最高运营速度、试验速度分别为430、501 km/h。2014年研制出真空管道高温超导磁浮环形试验线。2019年时速600 km高速磁浮试验样车在青岛下线，2020年在磁浮工程试验线上顺利完成动态试验。这些技术成果和工程实践标志着中国磁浮铁路技术研究与应用实现重大突破。

1.2 磁浮铁路工程

1）系统组成

综合分析上海磁浮示范线、长沙磁浮快线及北京S1线的系统组成［5-8］，磁浮铁路工程可分为磁浮线路、磁浮列车、供电系统和运行控制系统四部分。

磁浮线路为磁浮列车提供行走的路径，承受列车荷载。上部结构为轨道，主要由导轨、感应板等组成；下部结构为支墩和基础，主要指桥梁、路基等。

磁浮列车由多节车辆组合而成，每节车辆由车体、车载设备和走行机构组成。车载设备包括蓄电池、悬浮控制器、制动系统等，走行机构包括悬浮架、电磁铁、悬挂系统等。

供电系统主要包括变电站、沿路供电电缆和其他供电设备。其将公用电网110 kV的交流高压电降压至20、1.5 kV等［9］。

运行控制系统是列车运行管理与监控系统，被誉为磁浮系统大脑，主要由中心调度指挥、轨旁运行控制、车载运行控制三个核心功能部分组成。

2）专业构成

磁浮铁路工程建设可分为勘察、设计、施工、验收四个阶段。各个阶段参建单位加强协调配合，多个专业无缝衔接，以保证在限定的时期内保质保量完成项目建设。磁浮铁路建设中涉及线路、路基、桥涵、隧道、轨道、站场、牵引供电、运行控制、信息、车辆、房建、给水排水、环保等专业。

2 铁路行业标准体系

2.1 体系架构

随着高速铁路、客货共线铁路等传统轮轨铁路建设运营发展，铁路行业标准形成了较为完善的体系。2017年国家铁路局发布《铁路标准化“十三五”发展规划》（国铁科法〔2017〕15号），其中将铁路行业标准分为铁路技术标准和铁路工程建设标准两大类，见图1。铁路技术标准用于规范铁路装备产品技术要求，铁路工程建设标准用于规范铁路建设技术要求。

图1 铁路行业标准体系架构

铁路工程建设标准由基础标准、综合标准和专业标准三部分组成。基础标准主要规范了传统轮轨铁路术语、符号及制图要求；综合标准主要规范了高速、城际、客货共线、重载等不同类型铁路设计的总体技术要求；专业标准按勘察、设计、施工、验收四个建设阶段进行细分，涵盖路基、桥涵、隧道、轨道、站场等各专业的具体技术要求。

2.2 体系特点

①结构相对合理，形成以术语、符号及工程制图要求为基础，以不同类型铁路建设总体要求为统领、以专项技术要求为支撑的标准体系；②覆盖全面，标准覆盖铁路工程建设勘察、设计、施工、验收各阶段，涵盖铁路路基、桥梁、隧道等各专业，形成了协调统一、系统成套的标准体系；③基本适应发展，满足高速、城际、客货共线、重载等不同类型铁路建设需求，指导建成京张等高速铁路和浩吉等重载铁路；④作用明显，在保安全、控质量、促融合、提效率等方面充分发挥了基础性引领作用。

3 磁浮铁路技术标准体系建设

3.1 体系定位

磁浮铁路技术标准体系是铁路行业标准体系的重要组成部分，在推进磁浮铁路标准化进程中将发挥重要作用［10-11］。构建磁浮铁路技术标准体系，应立足服务行业发展，发挥标准的“保底线、守门槛”作用，统一不同速度等级磁浮铁路技术要求，致力建设特色鲜明、系统完备、协调统一、科学先进的磁浮铁路技术标准体系，引领磁浮铁路工程设计和装备制造技术发展。

3.2 建设原则

①系统结构完备，覆盖磁浮铁路工程各阶段各专业，整体结构合理、内容全面；②统一协调高效，统筹发展和安全，加强与法律法规、政策措施的衔接配套，统一磁浮铁路关键技术标准，适应磁浮铁路建设运营管理发展需要，提升互联互通效率；③科学先进适用，层次清晰，界面合理，考虑未来一定时期内技术发展和工程建设需求，构建具有前瞻性、充足预留发展空间的体系框架。

3.3 体系架构

磁浮铁路与轮轨铁路虽有较大差异，但在建设阶段、专业组成等方面还是有相似之处，现有的适应轮轨铁路的铁路行业标准体系可为建设磁浮铁路技术标准体系提供重要参考。根据行业监管要求，结合磁浮铁路工程特点，构建涵盖工程建设、装备产品、运营服务全过程技术要求的磁浮铁路技术标准体系架构，如图2所示。

图2 磁浮铁路技术标准体系架构

从工程建设角度分析，体系中的工程建设标准分为三层。

第一层包括基础、综合、专业、管理四个方面。与现有铁路行业标准体系相比，新增了管理标准，包含工程建设中可行性研究、工程监理等内容；基础标准用于统一磁浮铁路的工程术语、符号等；综合标准用于规范不同磁浮制式系统的总体设计要求；专业标准用于规定各专业技术要求。

第二层是对专业标准按建设阶段和工程投资控制有关要求细分，包含勘测、设计、施工、验收等各建设阶段的标准和造价标准。勘测规定工程地质勘察与工程测量方面的技术标准；设计、施工、验收规定各自建设阶段的技术要求。

第三层是对各建设阶段标准及造价标准再次细化。造价标准从办法规则、不同专业的预算概算估算及价格信息等方面对磁浮工程投资控制进行规范；勘测阶段标准明确工程地质勘察及工程测量具体方法的应用要求；设计、施工、验收三个阶段的标准均按路基、桥涵、隧道、轨道、站场、牵引供电、运行控制、信息、车辆、房建、给水排水、环保等专业进行划分，分别提出具体的工程建设技术要求。

3.4 标准编制建议

①满足磁浮铁路建设急需，着眼引领行业健康发展，加快综合性、基础性、独特性标准的制定，有序推进磁浮铁路勘测、设计、施工、验收及造价成套标准编制；②突出磁浮铁路技术特点，深化磁浮铁路与轮轨铁路技术标准的对比研究，重点制定与磁浮铁路技术关系紧密、特点鲜明的部分，其余与磁浮铁路技术关联不大的内容，可参照现行铁路行业有关标准；③统一关键技术参数，深入开展磁浮铁路轨距、限界、荷载等调研工作，合理确定技术要求，着力解决影响磁浮铁路互联互通建设发展的问题。

4 结语

通过与现有铁路行业标准体系对比分析，现有的部分铁路行业标准可直接应用于磁浮铁路建设，一些标准仅需要对适用范围等局部修订即可满足建设要求。另外还需根据建设需求及时制定一批体现磁浮铁路工程特点的技术标准。2019年TB 10630—2019《磁浮铁路技术标准（试行）》正式发布，该标准作为铁路行业第一项指导磁浮铁路建设发展的综合标准，规定了常导磁浮铁路技术要求，为规范和引领磁浮铁路工程设计提供重要技术支撑。