高速磁浮整体技术方案

红船讲堂(海宁)高速磁浮整体技术方案中铁第四勘察设计院集团有限公司磁浮技术难点磁浮运控原理磁浮技术概况Part.ONE磁悬浮系统是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。主流技术类型常导磁浮低温超导磁浮永磁悬浮高温超导磁浮主要专利所属国德国日本中国&美国中国开始研究时间1934年专利1966年专利20世纪70年代2001年专利悬浮高度8mm100mm20～100mm10～30mm悬浮控制复杂较复杂低低悬浮能耗静止也耗电液氦（-269℃）静止无能耗液氮（-196℃）悬浮方式可静止悬浮高速时悬浮可静止悬浮可静止悬浮速度km/h450603＜100理论＞1000应用案例上海机场线山梨试验线暂无暂无1922年，德国人赫尔曼.肯佩尔提出了电磁浮原理。1934年，获得世界上第一个有关磁浮技术的专利。1993年，TR07型磁浮列车试验最高速度达到450km/h。2002年12月31日,上海浦东机场线TR08正式运营。电磁制，属常导型，靠电磁体吸力实现悬浮，称吸力型。系统采用抱轨式结构，悬浮导向机构独立运行，由闭环控制系统调整各自电磁铁电流实现稳定。tkThyssenKruppTransrapidEinUnternehmenvonThyssenKruppTechnologiesSMTDCDec.11,2001VergleichEisenbahnMagnetschnellbahn导向导向驱动支承支承驱动1962年，日本开始低温超导磁浮技术的研发。1990年11月，开始建设山梨磁悬浮试验线。2015年4月21日,“L0系”列车实现了603km/h载人运行最高速度。电动制，属斥力型，起浮速度100km/h。日本磁浮新干线预计2027年实现东京到名古屋的运营（286km），2045年完成延长线至大阪（550km），最高设计速度为505km/h。1904年，现代火箭技术之父——罗伯特.戈达德“真空管道超级铁路”构想。1960年，麻省理工大学提出建设真空管道磁悬浮线路设想。1999年，DarlyOster获真空管道运输系统专利，Et3.com。2013年8月,ElonMusk提出美国超级高铁Hyperloop。2013年11月，HTT公司成立；2014年7月，HT公司成立，之后改名为HyperloopOne。电动制，属斥力型，需要一定起浮速度。1988年，我国“西南交大”成立低温与超导技术实验室，开展超导磁浮列车研究。1997年，国家863计划正式立项。2000年12月31日，研制成功世界上首辆载人高温超导磁悬浮实验车——“世纪号”。2013年，建成我国首条高温超导磁浮车环形试验线。目前，国内正在开展研究，或准备实施的高速磁浮项目：广深第二通道大湾区高速磁浮工程杭甬磁浮铁路项目山东济南至曲阜高速磁浮工程…………等等国内开展磁浮工程研究的主体单位：中车四方厂中车株洲厂中国工程院、众多科研院校设备厂家、工程设计院1）基于EMS常导技术的高速磁浮系统，速度目标值600km/h；2）开展真空管道磁浮技术的相关研究。Part.TWO设计最高运行速度为430km/h，试验最高时速达到501km/h；初期列车配置数为3列15节。龙阳路浦东机场正线全长30km控制中心车辆基地浦东机场站龙阳路站14235678分区5分区3分区1分区4分区51系统配置5个分区，可单轨穿梭运行，也可双轨追踪循环运行。列车单向运行时间＜8min，循环运行最小间隔10min。在每个牵引分区内只允许一列运行，其他列车均只能处在停车或静止状态；列车只能在专门为其预定的进路内移动，进路安全由联锁保障；当列车丢失位置等信息时，运行控制系统将强制其停在当前辅助停车区；当列车运行超速时，运行控制系统将强制其减速或切断牵引供电电源；在异常紧急情况下，运行控制系统可对列车实施紧急涡流制动。中央控制子系统分区控制子系统车载运行控制子系统无线通信子系统运控系统供电系统道岔梁主要系统接口车辆供电系统列车线路轨道地面无线电设备地面无线电设备地面无线电设备车载无线电设备车载运控设备地面无线电设备地面无线电设备牵引控制分区运控系统中央控制系统基础通信系统（ICS）道岔设备供电系统牵引控制分区运控系统分区运控系统供电系统牵引控制每个供电分区控制约35～50km区段1）固定闭塞2）5min的追踪间隔★1）分区控制系统与道岔梁控制器的接口分区运控系统通过该接口向道岔梁控制器下发控制命令，并监视道岔的工作状态。分区运控系统通过该接口接收道岔的位置和锁闭信息。分区运控系统通过该接口的监督道岔供电电路的状态。2）运控系统与牵引供电系统的接口从技术层面可进一步分解为：分区运控系统与牵引控制系统的接口、车地无线通信系统与牵引控制系统的接口、分区运控系统与牵引供电系统的接口。分区运控系统与牵引控制系统的接口：将控制车辆运行的数据传送给牵引控制系统，并接收牵引控制系统的状态反馈信息。车地无线通信系统与牵引控制系统的接口：车地无线通信系统向牵引控制系统发送列车的位置信息，包括相对位置、绝对位置、磁极相角和运行方向。列车位置信息来自车辆定位系统，通过车地无线通信系统传输给牵引控制系统。分区运控系统与牵引供电系统的接口：给牵引供电系统传递切断命令信号和从牵引供电系统的回读装置取得电流回读信号。3）运控系统与车辆的接口功能包括：紧停功能；制动、浮起/落下等与安全直接相关的控制信号，以及车辆控制系统反馈回来的状态信息。车载运控系统向列车操作计算机发送通过中央操作终端向列车发出的一些与安全无关的控制命令，包括空调开/关/待机、空调温度设定、车头灯开/关、前窗玻璃加热开/关控制命令；列车操作计算机向车载运控系统发送列车上的一些与安全无关的状态信息，包括空调开/关/待机、空调实际温度、车头灯开/关、前窗玻璃加热开/关状态信息。列车诊断计算机向车载运控系统发送车辆设备的诊断信息，通过车地无线通信系统再发到地面的车辆诊断终端。定子线圈，每段1200米输出开关功率模块输入开关牵引控制供电系统输出开关功率模块输入开关牵引控制供电系统输出开关功率模块输入开关牵引控制供电系统分区1分区2分区3转子位于列车上地面无线电设备车载无线电设备地面无线电设备地面无线电设备列车相位位置PRW车载运行控制系统设备分区运行控制系统设备分区运行控制系统设备分区运行控制系统设备联锁总线运行控制核心网（WAN#1)中央控制系统道岔中央控制层分区控制层车载控制层操作和显示自动调度驾驶顺序控制进路防护列车保护速度曲线监控道岔防护牵引切断安全定位输入/输出时刻表输入操作员控制台驾驶控制台列车控制单元安全制动测速定位单元输入/输出里程脉冲定位参考标志控制命令制动命令牵引供电系统牵引参数切断命令道岔控制命令/位置信息驾驶参数驾驶参数列车数据轨道数据列车参数轨道参数速度超限控制命令/位置信息列车移动速度超限、定子切断定位参数中央控制系统车载控制系统分区控制系统1）列车自动运行模式（中心自动控制、中心人工控制）2）列车维护状态下的人工驾驶运行带牵引的列车人工驾驶模式不带牵引的列车人工驾驶模式列车的运行控制主要包括：1）轨道控制2）列车控制3）牵引控制1）轨道控制是指为列车运行确定与轨道相关的参数。列车自动运行或控制台操作员发来的进路设置命令被传送到分区控制子系统的联锁功能模块，由联锁完成进路（含道岔梁）办理，并为列车运行确定与轨道相关的参数。最后，确定列车的速度曲线。2）列车控制是指对列车状态进行的控制。列车的状态将依据其运行状况进行控制。在列车自动运行或操作员发出行车指令后，列车的运行就进入了相互调整的阶段。列车必须在系统中进行登录，并且依次发出关门命令、悬浮命令以及牵引系统对列车的牵引命令。3）牵引控制是指对牵引系统的状态进行的控制（由分区控制子系统完成）。使牵引系统进入必要的运行状态。对列车进行登录或注销，确定牵引系统所需要的牵引参数，如列车数据、线路数据和速度曲线等，并使其可用。将发车和停车点的相关参数发送给牵引系统。1）列车防护由分区控制子系统及车载运行控制子系统共同完成。2）列车防护功能包括：列车的登录、列车的状态、列车的安全悬浮、列车的运行模式和列车的安全制动等。（列车的登录包括列车的位置和方向）。3）列车的状态包括“运行”、“停止”和“存车”。在每一个牵引区段或分区控制区段内，每一时刻只允许1列车处在“运行”状态。“停止”状态是指系统已为其预锁闭好轨道，列车已准备运行或刚刚终止运行的状态。“存车”状态是指列车占用了一个轨道区段，列车的位置和方向等数据已被运行控制系统所知，但列车尚未进行插入运行检查。允许的速度范围速度运行方向1=在限速区段线路的最大允许速度2=允许的最大曲线（取允许的最大线路速度和最大列车速度的最小值）3=安全制动曲线（安全制动性质＋坡度相关影响）4=悬浮曲线（运行阻力＋坡度相关影响）5=启动曲线（以到达最小速度）注：车站辅助停车区加速区域SpeedLocationDrivingdirectionSpeedrestrictionActualspeed,operatedbypropulsionsystemOrderedmax.speedprofile1）正线只有在车站和辅助停车区才设置有供电系统，为列车车载设备供电、保持列车悬浮，因此列车只能在辅助停车区停车。2）辅助停车区必须为平坡，因此在工程之初应设计出来，反馈给线路专业。Part.THREE020103列车的定位辅助停车区的设置车地无线通信高速磁浮系统，是一个全新的技术领域，既有的产品设备和工程经验，无法完全满足高速磁浮的功能需求。《应答器传输系统技术条件》（TB/B3485-2017）中明确，“应答器”定位方式适应的最高列车速度为500km/h上海磁浮工程中“定位标志板”定位方式仅可适应400～510km/h的速度目标值，且需抗电磁干扰。行车线路供电信号涉及专业：设计原理：车辆双曲线控制原理车辆性能投资控制38G毫米波，频段专用，5ms延时，承载业务量小既有方案：2019.12汇报完毕