（电气工程专业论文）城市轨道交通机电系统联合调试研究.pdf

西南交通大学工程硕士毕业学位论文第1 i 页 a b s tr a c t i nr e c e n t y e a r s ， i n c i t y o r b i tt r a f f i cc o n s t r u c t i o nc o u r s e s y s t e m a t i c t o t a la d j u s t m e n tm o r ea n dm o r e g e t s o m ed o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a lc i t yo r b i tt r a f f i cp r o j e c tt r a d ec i r c l e sp a ya t t e n t i o n h i g h l y e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mi so n eo fm o s ti 叩o r t a n tp a r t si ne n t i r e c i t yo r b i ts y s t e m ，t h ef u n c t i o no fi t se q u i p m e n ts y s t e m a t i ca d j u s t m e n t i sf r o ms y s t e m a t i ca n g l e 。v e r i f yt h ei n t e r f a c et e c h n o l o g yb e t w e e n e l e c t r o m e c h a n i c a l e q u i p m e n t ，j o i nt h es p e c i f i c a t i o n s a n dm a k e h a r d w o r k i n gc a no fe a c he l e c t r o m e c h a n i c a le q u i p m e n t ， r e a l i z et h e c o o r d i n a t i v eo p e r a t i o no fe a c he l e c t r o m e c h a n i c a le q u i p m e n ts y s t e mc a n c o n t r o l b yo r d e r s a f e l yr e l i a b l eo n s a m et e c h n i c a ll e v e l ，s a e m a n a g e m e n tp a t t e r na n d s a m es a f ec e r t i f i c a t i o np l a t f o r mm a c h i n e m a c h i n e ，p e r s o n m a c h i n eb e t w e e n i ti sc o n c e r nc i t yo r b i tt r a f f i c p r o j e c tw h e t h e ro b e yt h ef i r s ts t e po fp u b l i c a t i o no p e n - m i n d e do p e r a t i o n ， a n do c c u p i e se x t r e m e l y i m p o r t a n tp o s i t i o ni nc i t yo r b i tt r a f f i c o p e r a t i o nl i n k t h i sp a p e rh a sf i r s ti n t r o d u c e dt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fd o m e s t i c a n di n t e r n a t i o n a lc i t yo r b i tt r a f f i ca n dd e v e l o p st e n d e n c y ，c u ti n t of r o m c i t yo r b i tt r a f f i cb i gs y s t e m i th a si n t r o d u c e ds y s t e mt ou n i t et h e c o n c e p to fd e b u g ，h a sd i s c u s s e db i gs y s t e mt ou n i t em e a n i n ga n dt h er o l e o fd e b u g a n do ns t u d y i n ga n da n a l y z i n gt h ef o u n d a t i o nt h a te x i s t i n g o r b i tt r a f f i ce 1 e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mu n i t e sd e b u g ，t h i sp a p e rs u m su p ， h a v ea r r a n g e dc i t yo r b i tt r a f f i ce l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mt ou n i t e p r o c e s sa n dt h ec o n c e p to fd e b u g ，a n a l y s e sa n ds u m su p ，h a sa r r a n g e dc i t y r a i lt r a f f i ce l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mt ou n i t et h es t e po fd e b u g ，h a s f o r m e dam o r ec o m p l e t es y s t e m a t i cp r o c e s sp r e l i m i n a r i l y s e c o n d l y ，t h i sp a p e rh a si n t r o d u c e de v e r ys u b s y s t e mo f e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e s p e c t i v e l yi n c l u d i n g ：v e h i c l es y s t e m ，p o w e r s u p p i ys y s t e m ，s i g n a ls y s t e m ，c o m u n i c a t i o ns y s t e ma n ds u p e r v i s o r y s y s t e m ( i n c l u d ee m c s ，f a s ，s c a d a ，p a s s e n g e ri n f o r m a t i o n ，e n t r a n c eg u a r d 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第1 il 页 a n db i gs c r e e ns h o we t c ) ，s h i e l dd o o rs y s t e m ，c o n t r o ls y s t e m ，a f c ( s e l la n di n s p e c tt i c k e tv o l u n t a r i l ys y s t e m ) ，p i s ( p a s s e n g e rg u i d e s y s t e m ) e t c ，i nw h i c h ，h a v ei n t r o d u c e dv e h i c l es y s t e m , p o w e rs u p p l y s y s t e ma n dt h es y s t e mo fs h i e l dd o o ri nd e t a i l p a r tf i n a l l yw i t ht h ev e h i c l es y s t e m a t i cd e b u go ft h en a n j i n gs u b w a y l i n en o 1 ，t h es h a n g h a ip o w e rs u p p l ys y s t e m a t i cd e b u go ft h eo r b i t t r a f f i cl i n en o 3 ，t h ea l l i a n c ed e b u go fs h e n z h e ns u b w a ys c a d as y s t e m a n ds i g n a ls y s t e m ，t h ej o i n td e b u go ft h eg u a n g z h o us u b w a yl i n en o 1 e l e c t r o m e c h a n i c a le q u i p m e n ti se x a m p l eh a v ed i s c u s s e dt h ea p p l i c a t i o n t h a tj o i n td e b u g si nr e a l i t y a tt h es 纠l l et i m e ，t h ep a p e ra n a l y s e da n d d i s c u s s e dt h ee x i s t e n tp r o b l e ma n d s h o r t a g e i ne l e c t r o m e c h a n i c a l e q u i p m e n tj o i n td e b u g k e yw o r d s ：c i t yo r b i tt r a f f i c ；e 1 e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m ；j o i n td e b u g 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 本论文的研究背景 1 1 1 城市轨道交通发展的历程及现状 随着经济发展，城市人口增加，城市范围不断扩大，交通量也随之增大， 对城市交通的快捷便利提出了更高要求，大城市迫切需要建立多层次、立体化 综合公共交通为主体、轨道交通为主导的城市综合交通体系，轨道交通由于速 度挟、容量大、安全、准时等优点，在城市结构变化中起到巨大作用，促进城 市的现代化进程，引导城市向大规模，高人口密度，低能耗、占地少的方向发 展，改善城市日益拥挤的交通状况，交通堵塞及安全、行车速度下降、能源危 机和环境污染等问题。城市轨道交通已成为解决大城市交通矛盾的关键。城市快 速轨道交通在国内外都得到很快的发展。 城市轨道交通的发展已有相当长的历史，自1 8 6 3 年世界第l 条地铁在英国 伦敦建成通车开始，建设轨道交通在世界各大城市开始兴起。1 8 6 3 1 9 1 4 年共 有1 4 个城市建设了地铁。1 9 1 5 1 9 4 9 年，因第2 次世界大战对世界经济的破坏， 仅有8 个城市建设了地铁。1 9 5 0 年以后，世界经济逐步恢复，由于小汽车的过 量使用，造成城市交通问题日益严重，因此轨道交通重新得到了推广和发展， 并在建设轨道交通时研制了许多新技术、新工艺。2 0 世纪7 0 年代，世界上有 2 9 个城市建设了快速轨道交通。2 0 世纪8 0 年代约有7 0 余个城市建设了轨道交 通。目前，建设快速轨道交通系统的城市已多达1 0 0 余个，并从过去单一的地 铁发展到轻轨、单轨等多种形式。 我国的城市轨道交通长期以来发展缓慢，绝大多数城市近年来才开始发展， 随着经济的发展及城市化进程的加快，城市交通压力越来越大，交通拥挤状况 既妨碍了城市经济的发展也影响了社会活动的正常秩序及居民日常出行，低运 量的交通工具已远远不能满足民众的出行需要，不适当和效率低的交通系统会 抵制和妨碍社会和经济的发展，对环境和资源等方面都会造成很大压力，因此， 大城市中发展和建设快速轨道交通系统网络以是势在必行，是保持城市良性发 展及缓解交通紧张的切实有效的解决方式。 我国地铁是从2 0 世纪5 0 年代开始筹划，6 0 年代开始建设的，1 9 6 9 年北京 地铁一期工程2 3 6 h a 建成，但一直到2 0 世纪8 。年代末，只有北京地铁一号线 和环线共计4 0 1 m ，之后天津地铁7 4 k m 线路投入运营。此时，我国虽然开始实 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第2 页 行改革开放，建立市场经济体制，但基本上还是处于计划经济体制，城市交通 消费需求一直没有得到释放，表现为交通需求总量增长幅度不大。交通基础设 施投入占国民经济比重较低，城市轨道交通建设资金投入不大，没有形成轨道 交通网络，所担负的城市居民出行比例偏低，轨道交通的发展速度相当迟缓。 进入2 0 世纪9 0 年代后，随着我国经济体制改革的逐步深入，城市交通需 求剧增，轨道交通系统在我国开始进入高速发展期。目前，我国先后有北京、 上海、广州、深圳、武汉、天津、南京、重庆、长春、大连等1 0 个城市建成轨 道交通4 2 0 k i n 。在城际轨道交通方面也有所突破，2 0 0 5 年7 月北京至天津的城 际客运专线正式开工，该线是为2 0 0 8 年北京奥运会服务的重点工程项目，预计 2 0 0 7 年1 2 月建成。而上海至杭州的城际客运专线目前也正在审批之中。除了 里程增加外，我国的轨道交通方式也由原先的地铁单一形式向多样化方向发展， 如上海的磁悬浮、大连的快速轻轨、重庆的单轨等。 按照“十一五”规划，我国发展城市轨道交通的重点是：加快规划建设， 强化其在城市交通中的地位和作用，注重相关新技术的创新与应用，在大城市 逐步实现以地面常规公交为主体向以轨道交通为骨干的城市交通体系的过渡。 据不完全统计：我国规划、准备建设和己经建设的城市轨道交通的城市已 经2 0 多个，规划城市轨道交通网总里程达到3 5 0 0 1 珊。由于城市轨道交通的发 展、国产化政策的实施，还带动了数十种配套技术产业和高新技术的发展，正 在逐步形成城市轨道交通行业的产业化生产体系，我国新一轮城市轨道建设熟 潮正在展开和实施。 北京按照新制定的北京市城市轨道交通线网调整规划，轨道交通规划线 路总里程已由原来的4 0 8 1 舳增加到1 0 0 0 1 m 。按照这一规划，2 0 0 8 年以前，除去 将要建成的城市铁路和地铁八通线外，还要建成5 号线、4 号线、奥运支线和 机场客运专线等轨道交通线路，使城市轨道交通行车总里程达到3 0 0 1 m 。为实 现这一目标，平均每年要建设4 0 k 左右的地铁或轻轨。今后北京城区轨道交通 将以地铁为主，轻轨为辅，线网密度大大增加，总长约7 0 0 k m 。这些线路可保 证市民在五环以内的出行不超过2 0 分钟就到达目的地，二环以内从任何地点出 发，5 分钟内就能找到一个地铁站。郊区卫星城与城市中心的联系采取市郊铁 路的形式解决，在2 0 2 0 年以前全部建成。此外，在2 0 1 0 年之前，还要修建地 铁1 0 号线、地铁9 号线。同时，地铁5 号线将延伸至亦庄地区。2 0 2 0 年北京 最方便的交通工具是仟么? 是轨道交通。这是北京市副市长刘敬民向市人大常委 会作报告时指出的。 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第3 页 上海据预测，2 0 1 0 年上海世博会参观人数最高达每日6 0 万人次，平均每 日约4 0 万人次，这些人流届时将主要集中在约5 k i n 2 的卢浦大桥和南浦大桥之 间的滨水地区。目前上海投入营运的轨道交通的运能已经饱和，面对世博会的 交通要求，上海的轨道交通将有一个长足发展。根据规划，上海的轨道交通到 2 0 1 0 年左右，将形成总长约4 0 0 1 蚀的轨道交通基本网络，可以承担约8 0 0 万人 次的日客运量，占全市公共交通客运量的5 0 。在规划的轨道交通线路中，4 号线、6 号线、7 号线、8 号线等线路将为世博会提供直接的交通服务，据预测， 除保证市民日常交通需求外，上述轨道交通线路还可为世博会提供每小时约9 万乘次的运能。同时，通过这些线路还可以实现与l 号线、2 号线、3 号线、5 号线及9 号线等线路的换乘，实现世博会与机场、铁路站的交通联系并通向城 市的多个地方。有专家建议，对世博会的轨道交通的走向及站点进行局部的优 化和调整，如轨道交通4 号线在中山南路与8 号线换乘的基础上，还应配套建 设集地面公交、出租汽车、停车场于一体的地面公交枢纽，以提高公共交通的 效率。目前上海坐公交车与轨道交通的比例为2 0 比1 ，预计世博会期间这个数 字将变为2 5 比1 ，轨道交通的日均客运量将从现在的9 0 多万人次上升到2 5 0 万 3 0 0 万人次，承担2 0 , - , 2 5 的公共交通客运量，到2 0 2 0 年，日均客运量达 到1 2 0 0 万人次，承担6 0 的客运量。 广东省发展计划委员会通过了珠江三角洲城际快速轨道交通网规划，按 规划要求，城际快速轨道交通网以广州( 佛山) 、深圳( 香港) 、珠海( 澳门) 为中 心，以广深、广珠经济带为主轴，形成“a ”型结构，辐射到肇庆、江门、惠州、 中山、东莞等市。初期建设的近郊线为广州至佛山，城际快速线为广州南岗至 东莞，直达快线为广州至深圳。交通网线在市内将采取高架、地面、地下相结 合的铺设方式，市外一般采取地面铺设方式，以节约成本。当城际轨道交通建 成，并与原高速公路和高速铁路联成网后，整个珠三角地区的交通线可按照速 度分为四个速度层次，构筑“半小时生活圈”。 成都市地铁办也提出了一个宏大的设想：从2 0 0 3 2 0 3 5 年，用3 0 余年时 间，分3 个层次、3 个阶段在2 3 0 0 0 0 k m 2 的大成都范围内规划、建设“小时” 大成都快速轨道交通网络。第一层次：地铁十环市铁路，即由5 条地铁线路和 三环路周边己形成的环市大铁路构成第一层次区域内的轨道交通网络；第二层 次：轻型轨道加既有大铁路，即从第一层次出发，规划长度为9 4 3 k m 的轻型轨 道，连接彭州、新都、郭县、温江、双流、新津、龙泉蜂区、青白江区、崇州 等卫星城镇，另外改造利用既有大铁路3 9 k m ；第三层次：轻型轨道十既有大铁 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第4 页 路，即从第二层次出发，规划3 条轻型轨道，第一条为新津至蒲江，第二条为 新津至邓峡，第三条为崇州至大邑；同时，改造利用总长为8 9 5 k m 的既有大铁 路( 金堂一青白江一彭州一都江堰) ，构成第三层次区域内的轨道交通网络。 这些轨道交通项目的建成，承担了大量的客流，在城市交通中逐步发挥了 不可替代的作用，占公共交通运量的比重逐年上升，己达1 2 2 0 的比例。同 时，促进了轨道交通沿线土地开发，加快了城市发展，产生了明显的国民经济 效益和社会效益。轨道交通的建设和运营实践，证明了轨道交通的发展，对解 决大城市交通拥堵、提高环境质量、调整城市区域结构和产业布局以及拉动城 市社会经济持续发展和合理布局的突出作用。 “十一五”期间，我国准备建设轨道交通的城市已有1 0 多个，线路总长约 为4 0 0 1 ( 1 n ，建设投资约1 4 0 0 亿元人民币，国家将根据资金筹措情况和轨道交通 设备国产化进程，陆续批准这些项目的建设。预计到2 0 1 0 年，将建设轻轨线路 约4 5 0 k i n ，到2 0 2 0 年建设轻轨线路约9 0 0 k m ，规划轨道交通网总里程约达到 3 5 0 0 k m ，轨道交通发展的前景宏大，建设市场广阔。 1 1 2 城市轨道交通方式的类别 轨道交通系统的含义很广，简单地说，包括市郊铁路、地下铁道、轻轨交 通、单轨( 独轨) 交通、新交通系统、线性电机牵引运输系统和有轨电车等。 城市轨道交通自诞生以来，一直在不断发展进步，拥有城市轨道的国家和 城市越来越多，建设的里程、规模越来越大，城市轨道交通大致可采用以下几 种分类方法： 1 按属性分类：可分为重轨交通系统、地铁交通系统、轻轨交通系统。 重轨交通系统主要有市郊列车、城际铁路、电动车组，接近于铁路干线运输方 式，运量大，运距及站距较长：地铁交通系统也属重轨交通系统，速度较快， 运量较大，为大运量城市轨道交通系统；轻轨为城市中等运量轨道交通系统， 运量及速度不如其他两种，轻轨依据其结构类型也可有多种构造组成方式，如 单轨交通即可归于轻轨范畴。 2 按运输需求( 容量) 分类：运输能力以高峰小时单向断面通过的客运量 加以类别区分，即可分为高运量、大运量、中运量、小运量等基本类型。 高运量通常大于等于5 万人次j , 时，主要适用于市郊列车、城际铁路、城 市快速铁路系统等：大运量一般大于等于3 万人次小时，主要适用于地铁系统； 中运量一般l 3 万人次4 , 时，主要适用于各种轻轨，单轨、新交通系统、线 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第5 页 性电机系统、磁悬浮交通系统等：小运量一般小于等于1 万人次d , 时，适用于 有轨电车等。 3 按基础设施( 或空间分布形式) 分类：包括地下，地面，高架等方式。 4 按支承及导向方式分类：包括钢轮钢轨( 地铁、轻轨、有轨电车、市郊 铁路、城际铁路、城市快速铁路系统等) 、胶轮车辆的单轨交通系统、新交通系 统等。 5 按线路隔离程度分类：全隔离方式，适用于高、大运量和高峰小时单向 运量在1 6 万人以上的中等运量交通系统；半隔离及不隔离方式，通常适用于 小运量的有轨电车，部分运量相对不大的中等运量交通体系也可采用。 6 按用途( 功能) 分类：用于市郊或区域城市间的市郊铁路、城际铁路、 城市快速铁路、机场联络铁路等；用语近郊的城市铁路、地铁、轻轨( 含单轨) 延长线等；用于市区的地铁、轻轨、单轨、新交通系统等。 1 2 本论文研究的问题 城市轨道交通工程是一项由多种先进技术集成、运营安全要求高、社会 效应大的系统工程。城市轨道交通工程的实体建设过程大致可分为土建工程建 设阶段、机电设备安装阶段、建筑装修阶段、机电设备调试阶段、机电设备系 统总联调阶段、设备专项验收及运营演练阶段、设备最终验收及开通试运营阶 段、设备维护及正式运营阶段，每个阶段的工程特点、管理模式、责任主体各 有侧重，但总的来说可分为三个阶段；即工程设计、工程建设、设计验证，而 系统总联调属于设计验证阶段，是地铁由建设阶段向运营服务转变的标志。近 年来，在地铁建设过程中，机电设备系统总联调阶段和设各专项验收及运营演 练阶段越来越受到国内外一些城市轨道交通工程业界的高度重视。 城轨交通机电系统涉及结构、线路、建筑、车辆、机电、通信、信号、自 动化及防灾等多个专业，这些专业如果不能相互配合，协调一致就有可能给城 轨交通的安全运营带来影响，造成车辆和设备不能正常运营或发生事故，因此 机电系统的联合调试的作用在整个大系统联合调试中所占的分量是相当重的。 设备系统总联调的功能是从系统的角度，验证机电设备之间的接口技术， 整合各机电设备的技术性能和使用功能，实现各机电设备系统在同一技术水平， 同一管理模式，同一安全认证平台上，机与机、人与机之间有序可控、安全可 靠的协调运转。运营演练是对系统总联调的功能验证，它是地铁工程实施建设 与运营无缝对接的关键环节，是实现地铁工程人与机、人与人之间和谐、高效 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第6 页 管理的外延，是关系到地铁工程能否顺利开通运营的第一步，在地铁运营环节 中占据着极其重要的地位。 设备系统联调为轨道工程、车辆、车辆段设备、供电系统( 1 l o k v 所、3 5 k v 供电系统、动力照明) 、接触网、通信系统、信号系统、监控系统( 包括e m c s 、 f a s 、s c a d a 、乘客资讯、门禁、大屏幕显示等) 、屏蔽门、环控系统、给捧水、 消防( 水消防、气体消防、防排烟) 、电扶梯、a f c 、标志系统之间的联合调试。 联调的目的是在各设备系统完成系统安装调试后，通过对所有设备系统进行系 统之间的联合调试，验证各设备系统是否达到合同技术规格书的要求，是否能 形成一个有机的整体，是否安全可靠，满足城市孰道交通运营的需要。 各设备系统调试 图i - i 设备系统联调与总联调协作构成 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第7 页 由于地铁开通运营，对人员、设备的要求高，所面临的困难和风险大，为 确保运营的安全，应在运营开始前，组织运营演练，重点模拟各种正常、非正 常和紧急状态运营模式。 现在系统联调和运营演练越来越得到国内外城市轨道的重视，通过各个工 程的经验积累，已形成一套完整的联调规章制度。但是。在各予系统间接口是 否协调兼容和是否相互匹配等问题还有待于进一步解决，完善。 本论文主要是探讨城市轨道交通设备系统的联合调试和运营演练，对联调 和运营演练过程中出现的问题进行分析，归纳，并提出解决方案。 各设备系统调试至运营演练之间的联调和总联调工作，有赖于各参与方的 紧密协作，缺一不可，其基本概念见图卜1 。 1 3 论文的主要工作及结构 由前面几节的论述可以知道，城市轨道交通对促进国民经济的发展有相当 大的作用，而在其运行前系统设备联合调试是其一个不可忽略的环节。 本论文内容主要包括国内外城市轨道交通机电系统联调的现状，城市轨道 交通系统联合调试的内容、程序、规范、技术标准、管理制度等。 本论文主要是在研究和分析现有轨道交通机电系统联合调试的基础上，归 纳整理城市轨道交通机电系统联合调试的概念和流程，对城轨交通机电系统联 合调试的步骤进行了分析、归纳、整理，初步形成了一个较完整的系统流程， 并对机电设备联合调试的存在的问题及不足提出整改措施和改进方案。 拟解决的关键问题就是各子系统间接口的问题和各个子系统的是否相互匹 配及全部技术指标是否已达到设计要求等，这些问题还有待于迸一步解决。 论文可分四个部分： ( 1 ) 介绍论文的背景和内容。 ( 2 ) 介绍城轨设备系统的联合调试和运营演练的主要技术规范，主要讨论了 设备系统联调和运营演练的意义和作用，并在了解联合调试和运营演练的基础 上归纳出了联合调试和运营演练的分类、流程、计划和组织保障措施。对各联 合调试中子系统设备的接口进行了归纳整理。 ( 3 ) 主要介绍了地铁机电设备系统的各个子系统的主要技术和联调关键。 ( 4 ) 列举了联合调试和运营演练在地铁工程中的实际应用，并探讨了其中 存在的一些有待改进的问题和不足。 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第8 页 第2 章系统设备联调及运营演练技术 2 1 系统设备联调及运营演练的作用与意义 城市轨道交通工程是涉及专业多、设备多，运载旅客要求的安全性高的一 项系统工程，因此，在各条城市轨道交通线路开通运营前，都必须进行设备系 统联调工作。设备系统联调这一新的综合工作，将越来越显现出它的重要性。 为从系统角度检验设备，并施以严格的系统质量控制，近年来，国内外一些城 市在城市轨道交通建设过程中将设备总联调作为一个独立环节，如深圳地铁1 号线和南京地铁1 号线都对机电系统联调进行了独立的招标。系统总联调可确 保全系统的最佳匹配，为大系统的顺利运转奠定坚实的基础。 系统总联调即指各设备及系统间的联合调试，它是在调试好所有子系统的 基础上，启动各子系统，使它们在类似运营的条件下带负荷运行，以检验各子 系统间的接口关系是否正确、性能是否达到设计要求、运作是否协调，以及能 力是否满足各种可能出现的设计预定情况和运营要求，并从整体上检验城市轨 道交通大系统运作的可用性、稳定性、安全性。 系统总联调是连接城市轨道交通工程建设阶段和运营阶段的关键环节，其 成功与否直接决定了工程能否顺利按时按质完成和开通运营的总目标，是城市 轨道交通工程建设的一个重要环节。 2 1 1 总联调可以实现最佳整体匹配 就城市轨道交通列车运行而言，线路工程是基础，列车和供电是关键，通 信信号与网络是运行和安全的保障，三者是不可分割的整体：从动态观点上来 看，三者又可分为移动设备与固定设备之间的有机结合，总联调就是在系统目 标协调下寻求它们之间的最佳整体匹配。 1 城市轨道交通建设的系统目标 运输能力：最大的输送客流量，最短的运行时间及列车运行间隔。 服务质量：旅客乘坐的舒适性，列车运行的安全与平稳性，售检票的便捷 性及车站环境的协调性。 社会经济效益：投入产出目标合理，社会和经济效益明显。 2 助总联调，实现系统目标协调下移动设备与固定设备的最佳整体匹配 通过总联调实现城市轨道交通各子系统的“综合集成”，城市轨道交通相关 子系统的设备出厂前均按规定的技术条件和参数指标进行严格的检验和监测， 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第9 页 各子系统所包含的接口条件也经过功能性测试和考核。然而，符合单项技术指 标体系要求的子系统未必能够顾承j 地构成大系统；或构成一个具有性能指标高， 完全符合设计要求的大系统。因此，需在总联调中经由大系统到子系统的多次 反馈与调整方可认定子系统功能结构的完整性与合理性。在城市轨道交通设备 中存在着多方位的接口关系，借助接口来实现各子系统的动态调整，完成大系 统的综合集成。总联调的目的就在于通过对单项目标进行有条件的交换和调整， 逐步在整个系统上谋求最优。 所有的设备在其安装完成并通过安装验收之后，即进行设备调试。设备单 体调试的目的是将设备的任何潜在的质量缺陷在早期发现共予以排除。并检查 其性能的指标是否符合有关技术标准要求。而设备子系统( 或单站、单所) 的调 试，则可检查设备间接口，并证实合同中规定的功能指标都已达到。设备系统 的调试重点在于检查其内外部的接口是否全部解决，并验证各个子系统功能的 相互匹配，全部技术指标是否己达到设计要求。该阶段涉及的系统间接口调试， 也可视作系统间前期联调的一部分。 尽管地铁是由多个子系统组成的综合性大系统，但仅就地铁列车运行而言， 则可以说线路工程是基础，列车和供电是关键，通信信号与网络是运行和安全 的保障，三者是不可分割的整体。从动态观点上来看，三者又是移动设备与固 定设备之间的有机结合，联调就是在系统目标协调下，寻求这两类设备问的最 佳整体匹配。 任何庞大丽复杂的系统，都需要在设计、制定技术规范、制造、安装( 或施 工) 及测试的各个阶段特别注意子系统之间的界面，因为子系统不单独运行，所 以各子系统与其他的界面必须检查和验证，以证实其具备所需的功能并且不存 在不兼容性。旅客乘坐地铁列车的安全性、舒适性及平稳性是通过地铁线路与 列车的最佳匹配来实现的，线路的高平顺性及曲线半径的合理配置可减小列车 的振动和轮轨闯的动力作用，使行车的安全和平稳舒适性都能得到保证，轨道 和电动客车部件的寿命和维修周期也随之延长；而列车的垂向、横向作用力又 反过来明显地影响轨道及路基的稳定性与通过曲线的安全性，严重时将导致轨 道变形、不平顺加剧直至出现严重的磨损与破坏。在现实中，没有不产生动力 作用的列车，也没有不产生变形的线路，系统联调的任务就是寻求二者之间的 匹配。 弓网匹配在常藏电气化铁路运输中的矛盾一直比较明显，然而在低净空地 铁隧道中所产生的弓网匹配问题却更加突出，除要求设计合理外，还须经联调 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第10 页 实现弓网的最佳匹配，尽可能地降低离线率，提高受流质量，延长维修周期。 2 1 2 总联调可以实现系统的安全分析 城市轨道交通作为输送旅客的大运量运载工具，不允许发生危及行车安全 的事故，因此系统的可靠性要求很高。首先要通过总联调判别可能出现的故障 和涉及范围，其次则是确定系统出故障时能否导向安全，及系统经维修后能否 恢复规定功能的能力，也就是说。要确认系统是否具有高可靠性、可用性、可 维修性和安全性。 根据系统目标，在联调中按实际功能分析各子系统的安全性：一种是子系 统故障将导致行车事故；另一种则是子系统故障仅影响大系统的局部功能，不 致危及行车安全。对前一类子系统，应设定高可靠度，并据此确定系统部件的 寿命期限，如线路轨道结构、电动客车走行部件、制动部件、列车运行控制系 统( 包括a t s ，a t o ，a t p ) 的关键部件等。至于第二类不危及行车安全的子系统， 则不必要求过高的可靠度，可采取定期检修与更换的手段，以恢复规定的功能。 对故障将危及行车安全的子系统，需经联调确认其故障导向安全的性能。地铁 的运行控制及行车指挥系统在发生故障时，必须以牺牲效率来换取列车的安全 运行，这种特性应通过系统联调和运营演练加以检验、确定和完善。 2 1 3 实现地铁工程的系统性目标 地铁各子系统受专业、经验和其他因素的影响，最终往往局限于各自子系 统目标的满足，或者虽在主观上预测它能满足大系统的要求但事实上达不到， 需在联调中经由大系统到子系统的多次反馈与调整，方可认定子系统功能结构 的完整性与合理性。地铁系统是由多个相互作用及匹配的子系统构成，是一个 有机的集合体，表现出很强的关联性，其特征是各子系统设备间相互联系、相 互作用或彼此制约。因此，在地铁设备中存在着多方位的接口关系，借助接口 来实现各子系统的动态调整，完成大系统的综合集成。也就是说，只有经过对 各子系统接口关系的动态联调，才能从整体上完成地铁设备大系统的有机集成。 2 1 4 为运营提供技术系统 联调测试将是系统验证和测试过程的一个重要部分。系列的电动客车联 调测试，包括电动客车地面通信、监督控制和数据采集系统及信号联调，都将 在制造厂、实验基地、现场完成。这些测试将为其后进行的系统联调测试检验 和验收过程的按时完成提供可靠的保证。 系统联调和运营演练的最后过程是系统预运营，包括：进行所要求的可维 修性的预运营测试，采取所要求的日常和紧急维修措施的预运营，以及系统可 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第11 页 用性和稳定性的预运营。通过系统的预运营，以验证系统的技术成熟性与技术 可靠性。 2 1 ，5 保证国产化地铁顺利开通 地铁设备国产化是一项具有深远意义的战略决策，是我国地铁建设蓬勃发 展的根本出路。作为我国地铁电动客车及机电设备国产化的依托工程，地铁电 动客车及机电设备国产化率要求高，有些设备是首次应用到地铁系统中。各系 统设备之间或子系统设备之间，大量存在国产化产品和国外产品的组合。为实 现较高的国产化率，一些技术成熟的关键设备采用国产化产品但相对于系统而 言它又是首次应用，存在着系统集成是否成功的风险。为此，必须进行系统联 调和运营演练，以保证国产化设备的顺利开通。 2 1 6 提供解决商务争议的依据 地铁系统联调和运营演练是实现地铁建设系统目标的有效措施。通过联调 和演练认证系统的运输能力，包括系统最大的输送能力，最短的运行时间及列 车运行间隔；通过联调提高系统的服务质量，实现旅客乘坐的舒适性、列车运 行的安全与平稳性、售检票的便捷性及车站环境的协调性；通过联调认证系统 的社会经济效益，以使投入产出目标合理，社会和经济效益明显。 地铁工程系统联调和运营演练方案的指导思想是；由有经验的、合格的各 专业技术人员进行规定的各系统、各项工作的测试、试验和调试，保证测试仪 器和试验系统的先进性、可靠性、合法性。工作将按计划进行合理的部署，协 调推进，达到工程按要求开通的最终目的。运营单位的人员也将参与此项工作 及其后的测试，运营单位的管理和技术人员通过与专业化联调队伍的合作，了 解各系统性能、系统之间的技术接口、系统达到使用功能的工作过程、系统易 于出现的故障和解决故障的途径，并由此得到宝贵的在职实践培训。 通过系统联调和运营演练，可验证各子系统或设备是否达到与承包商约定 的各项性能指标，检验在大系统工作条件下各子系统是否满足相应承包商合同 所规定的要求，并指导各系统承包商和安装承包商在联调阶段的工作。通过客 观、中立的检测记录和试验报告，为业主进行验收及索赔提供各项技术依据。 由此可见，系统联调和运营演练是地铁建设进程中的一个十分重要而不可缺少 的环节，应当认真规划和安排，使其发挥应有的作用。 2 1 7 为地铁运营提供优质服务 ( 1 ) 在接近实际运营的情况下考验设备，及早发现设备或事故的隐患，同 时测试设备功能的稳定性。 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第12 页 ( 2 ) 对各设备系统间的技术参数进行配合调整与修改，使其满足运营的实 际需要。 ( 3 ) 对运营人员进行现场培训，积累实际工作经验，检验车站客运、服务 设施能力及相关预处理方案，确保全线顺利开通试运行。 ( 4 ) 检验深圳地铁一期工程的各项与运营有关的规章制度，以及行车组织 办法的有效性。 ( 5 ) 检验调度、司机、车站员工在非正常情况下的组织、协调、应急应变 能力，检验非正常情况对运营的影响。 ( 6 ) 进一步完善车站灭火疏散方案，提高车站员工在火灾初期的灭火疏散 自防、自救能力。检验o c c 各调度员的组织能力和司机对火灾事故的处理能力。 ( 7 ) 检验消防设备设施的协调功能和操作人员的应急处理能力。 ( 8 ) 检验地铁总部各相关职能部门之间的协调配合能力。 ( 9 ) 检验地铁公司及政府公安及消防部门在紧急情况发生时的协调及协作 效率。 2 2 设备系统联调的基本思想与总体构想 2 2 1 设备系统联调的基本思路 ( 1 ) 总联调应以相对独立的时间和具备必要条件的空间作为支撑。 ( 2 ) 总联调是“合格”设备的调试，不是系统的重构和再生。 ( 3 ) 制定系统总联调试验大纲及总联调试验实施计划。 ( 4 ) 在总联调中坚持信息沟通、资源共享。 ( 5 ) 配置各类必要的测试设备。 2 2 2 实施设备系统联调的基础 1 具备的基本要求及先决条件 单系统调试：各设备系统的调试及其相关的联调，是有其技术上及管理上 的接口关系。在考虑联调开展可能时，应综合考虑以下各有关单系统调试的先 决条件： ( 1 ) 工地安装测试检查完成，设备达到品质标准，测试报告经审查批核。 ( 2 ) 部分系统测试检查完成，各设备在个别站场设备室( 如车站、车辆段、 0 c c ) 单独功能合乎规格，测试报告经审查批核。 ( 3 ) 各设各系统调试完成，各子系统完成整合，全线设备得到联系，全系 统功能合乎规格，测试报告经审查批核。 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第13 页 ( 4 ) 注意部分系统功能需配合其它系统来验证( 如牵引供电系统的最大负荷 测试) ，其系统调试将待系统联词阶段方可完满完成。 接口完成：联调是两个或以上的系统连接接口的功能测试，所以联调的前 提要求是单系统调试成功，同时连接两系统的接口亦己根据施工图和设计文件 安装完成。 联调是两个或以上的系统连接接口的功能测试，所以联调的前提要求是单 系统调试成功，同时连接两系统的接口亦已根据施工图和设计文件安装完成。 稳定供电：当进入联调阶段，为避免影响测试的进行和测试结果，稳定的 供电是必要条件之一。如有停电安排必须预先通知各联调项目组，作出合理的 安排和配合。 检查限界：当进行有关车辆联调测试之前，必须确保列车经过地方的限界 内，没有任何设备或对象侵入，以免造成对列车的损害及意外。 人员配合：联调测试开始之前，联调项目组负责人及有关系统负责入必须 对联调细则内容，包括测试目的、测试前的要求、测试程序、测试中安全事故、 处理紧急意外程序有充份了解和适当人手设备安排，才可以依计划编配的时间 进行。 2 接口管理 铁设备系统的接口资源管理是设备总联调的核心，也是总联调工作的难点， 接口资源管理的优劣直接影响到大系统性能和能力的发挥。 现以对称的二维矩阵表述地铁各子系统设备的界面与接口关系如表2 一l 所 示。可见，其相关性较强和接口界面较为复杂的是地铁车辆与综合自动化等子 系统，放在总联调过程中这类子系统应视为重点调试对象。 表中表示各子系统的相关问题，应在系统总联调之前予以充分认证、检测 与调试。表中方框内容表示各子系统间的相互关系，需经总联调迸行认证、检 测与调试。 地铁设备总联调包括：试验测试、调试、改进完善、性能检定评估，系统 认定。由于各类试验的出发点与所需解决与评价的问题均不同，评价方法亦各 有差异，为便于描述，将各种试验的分类及其对应关系如表2 2 。其中，对角 线上的单元为予系统的单项试验内容，右上矩阵各单元对应子系统间的相关问 题和总联调的试验内容。 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第1 4 页 表2 - 1 子系统间接口关系分析 列综 地铁控通供轨道，售 环 防 安 合 车辆 与 信电与土检境 灾全 自 信建工 票 控 报监动 号程制警控化 ，一 地铁压移轮轨运能振隧道 车辆检列车 车辆行动弓网关系评估动火灾测系统测控 控逶系统与褶噪肪护 制信互作 亩 用 列控与控制信号隧道 列车定中央控 信号信号双备内信位与信制台 传输份供号设 号监控 电备 售检票 电磁 系统自系统 通信信息传 干保护传输 输扰 漏电与供电供电控 过载保监控制与耗 供电护能分析 轨 轨道与 振隧轨检数据 土建工动道火灾 道几何采集与 程噪 防护检测系 分析 亩 统 自 售 系 动 检 统售 票 检票 测与 数 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第1 5 页 据 库 环 境 控 制 防系统检测 灾安全系统 报 警 安全图象与 监控数据分 析 综合自 动化 表2 _ 2 实验测试内容分析 地列控轨道与 售 环境防灾安全综合 铁与信通信供电土建工检控制报警监控自动 垄 号程票化 辆 地 查 系统车上信弓闷 振动防灾 车辆列车测 铁 引辩识息传输关系稳舒适与噪系统子系控网络 生 制与自移动通与受度轮轨 宙 测试统性 辆动动控信与差流 动力学 能测 动制 错控制 试 力 学 性 能 列控信号列车自轨信号中央控 与信可靠控系统道 监铡制台性 性a t s 、 电系统 能 西南交通大学工程硕士毕业学位论文第16 页 a t p 、路性能 a t o 误码率联锁装 售电磁冗余数据网 通等性能置与轨检干扰性测络性能 指标道电路票测试 试 信车站设 网 施 络 测 试 供电漏电供电供电监 供系统与过 监控控制系 与接载保 系统统性能 电触网 护性能 性能 轨道平顺 振动防灾轨道轨检数 与土性、弹与噪系统电路据采集 建工 性、稳 宙 测性能与分析 程定性 试 售 可检测自动售 检 靠系统票与数 票性性能据库性 能 环境 环境 控制评价 防灵敏 系统检测系 灾度与安全统性能 报可靠性综 警性合测 试 安 稳定安全系 全 性与列数图 监 灵敏分析系 西南交通