中国高温磁悬浮高铁研究进展论文

中国乃至世界上第一条高速磁悬浮铁路商业运行线是2001年3月1日开工建设的上海磁悬浮列车示范线，采用了蒂森克虏伯-西门子的技术。2002年3月，这条磁悬浮列车示范线下部结构工程竣工，由于投资巨大还是新型列车票价非常高，乘客特别少每年运营亏损几十亿，造成了巨大的浪费，这正是中国式特点。磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶。磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路中的支承、导向、牵引和制动功能。列车在运行过程中，与轨道保持一厘米左右距离，处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也会提高，其正常的运营。1986年，西南交通大学就率先召开了磁浮技术与磁浮列车技术研究大会，成为国内较早启动该领域研究的高校科研单位。1988年，西南交通大学磁浮团队完成了单自由度铁球悬浮实验，对电磁吸力悬浮原理有了本质的认识。1990年，西南交通大学磁浮团队研究成功了由 4台小电磁铁构成的磁浮模型车，并实现了模型车的稳定悬浮和基于直线电机的驱动。1994年10月，连级三教授带领的研究团队成功地研制出了我国第一辆可载人4吨磁浮车及其试验线，并实现了系统的稳定悬浮与运行，这是我国在磁浮列车领域的首次突破，标志着我国开始拥有自主知识产权的磁浮列车技术。该项目1996年通过科技成果鉴定，并获该年度铁道部科技进步二等奖和1997年度国家科技进步三等奖。 此后，西南交通大学开始正式启动磁浮列车的工程化研究：1997年3月，青城山磁浮车工程试验线的可行性研究通过国家科委工业科技司组织的专家评审；1998年，青城山磁浮列车工程试验示范线工程立项，并开始筹备建设青城山磁浮列车工程试验线；2001年，开始动工修建长430m的青城山磁浮列车工程试验线。 200 1年，国防科大磁悬浮实验线路建成。同济嘉定校区内的试验线长约1.5至2公里，于2007年底建成。这一试验线首先用于试验国产A型列车。作为二期建设内容，综合实验室计划于2009年下半年建成，它包括用于结构强度实验、制动系统实验、牵引传动实验等的设备。轨道交通试验车拟于2010年研制问世。磁悬浮在中国的市场运做进展也很顺利，德国柏林到汉堡之间的磁悬浮铁路建设计划搁浅以后，转而与中国达成协议，在上海修建了一条是世界上首条进行商业运行的磁悬浮铁路。2006年4月30日，我国磁浮交通科研又一次在西南交大取得进展：采用三悬浮架结构，长11.2米，宽2.6米，高3.3米，轨距1700mm的“青城山中低速磁浮车工程实验线”联调成功，一辆具有自主知识产权的中低速磁浮列车实地正式实验运行，这标志西南交大初步掌握磁浮列车系统设计技术，验证并初步掌握中低速磁浮交通系统关键技术，为以后的中低速磁浮车工程化和应用打下必要的技术基础。 在联合企业推进中低速磁浮列车工程化中，西南交大于2005年，就与上海磁浮交通工程技术中心签订了“上海城轨磁浮列车车辆总体设计”合同，并于次年3月又签订了“上海低速（城轨）磁浮交通试验线工程悬浮控制设备供货及服务”合同，全面参加上海城轨磁浮试验线磁浮列车研制。该试验列车为三节编组，为全新结构设计并创下多个“首次”：国内首次采用整体电磁铁结构，首次采用五悬浮架结构，首次采用DC330V悬浮电源，首次采用三选二悬浮传感器，列车最高运行速度100km/h。2008年和2009年，西南交大又与中国南车股份有限公司签订“中低速磁浮交通系统方案设计研究”合同，与南车株洲电力机车有限公司签订“中低速磁浮列车方案设计研究”合同。攻关中，交大团队在系统设计首次提出了适用于中国国情的1860mm轨距和2800mm车宽。这标志着西南交通大学在联合企业推进中低速磁浮列车产业化的工作中又迈进一步。为进一步推动中低速磁浮列车工程化，交大与南车株洲电力机车有限公司于2011年又签订了“常导短定子异步驱动悬浮架试验车悬浮控制系统研制”和“常导短定子异步驱动中低速磁浮列车系统设计与试验研究”合同；于2011年签订了“常导短定子异步驱动中低速磁浮列车悬浮控制系统”，全面参加了株洲中低速磁浮列车的研制。2012年1月20日，中低速磁浮列车在南车株洲电力机车有限公司内下线，这是一条按商业运行条件设计的磁浮列车及试验线路，磁浮列车运行速度100km/h，能适应试验线各种曲线及坡道的要求。为推动中低速磁浮交通的发展与应用，2013年由钱清泉院士牵头的中国工程院 “中低速磁浮交通技术与系统发展战略研究” 项目立项，项目研究汇聚国内磁浮领域的院士专家，包括电气工程学院和牵引动力实验室相关专家教授，对我国中低速磁浮交通的发展战略进行了深入研究，论证了我国发展中低速磁浮必在性和战略意义，进一步推动了长沙中低速磁浮工程应用线的建设。据了解，2015年12月26日试运行的长沙高铁南站至黄花机场的18.55km“长沙磁浮快线”采用了此前西南交大与南车株洲电力机车有限公司研制的中低速磁浮列车系统技术，该列车悬浮系统核心技术由西南交通大学提供。 日本从1962年起，经过广泛深入地分析和论证，决定采用超导磁磁斥式磁悬浮系统。又经过10年研究，在试验线上采用ML100型试验车，实现了60公里/小时的悬浮运行。接着又研制了LSM200、ML100A试验车。1975年着手修建宫崎试验线，1977年对倒T形导轨和跨座式ML500型试验车进行了无人驾驶试验，工作进展得很顺利。1979年12月实现517公里/小时的世界最高速度。从1980年起，日本在已取得的研究成果的基础上，为使磁浮铁路向更实用化的阶段迈进，将线路的基本形状改进成U形断面，同时开发了箱形的试验车MLU-001号。该试验车由转向架、二系弹簧装置和车体等构成。车辆长 28.8米，宽3米，高3.3米。采用线性同步电机驱动，最高时速达 300~400公里。德国从70年代开始研制磁悬浮列车，采用常导磁吸式。1974年采用的TR04型磁浮车，为异步短定子，车辆长15 米，宽3.4米，重达20吨，最高时速为250公里。1983年推出的TR06型磁浮列车采用同步长定子，由两辆车组成，长54米，宽3.7，共120吨，可载客 200人，最高时速为400公里，80年代，西德在柏林修建M-Bahn磁悬浮列车系统，该系统共有三个车站，全长1.6公里，由无人驾驶系统控制，于1989年8月开始试运行，1997年7月开始商业化运行，但是在两德统一两个月后，该系统被拆除，并改为传统轮轨式铁路。1984年4月，英国从伯明翰机场到国际火车站的低速磁悬浮列车，由于速度较低（全程运行时间90分钟，平均速度25公里/小时，最高速度48公里/小时），故采用常导磁吸式和直线异步电机推进。线路为高架复线，离地面5米。车辆长6米，高3米，宽2.25米，可载客4人，总重约8吨。浮起高度恒定，为15 毫米。由于不可靠早就拆除。此外，日本航空公司正在研制市郊用的，HSDST中高速磁浮列车，采用常导磁吸式，用感应线性电机驱动，1978年在东扇岛长16公里的试验线上速度达到了307公里/小时。以后完成的HSST-03号车，长13.8米，能载运46人，总重15吨，最高时速30公里。1985年3月在筑波科学城举行的国际博览会上展出并载人运行。HSST系列磁浮列车按运营计划规定将编成列车运行。列车两端的车辆长21.8米，载运112人，中间的车辆长182米，载运120人，时速300公里。几年来的实践证明，车辆运行的可靠性很高，几乎不出故障，维修费用也很低，与超导磁悬浮车辆相比，结构相对简单，投资较少。除了日本、德国和英国以外，法国、美国、加拿大和原苏联也研制了自己的磁悬浮列车，分别采用常导磁吸式和超导磁斥式。由于制造复杂不可靠存在电离辐射不实用，都已经放弃。

摘要：通过对影响铁路运输安全稳定的“三大因素”(设备、制度、人员)相互关系的探讨，提出消除影响运输安全的不稳定因素，奠定支撑运输安全坚实基础的要求措施。在施工组织过程中，加强整体协调运转，明确结合部的分工和责任，保证铁路运输安全的持续稳定。关键词：铁路运输；安全稳定；因素；设备；施工；影响、影响运输安全的“三大因素”维持铁路运输生产所必备的先进技术设备、完善的规章制度和高素质的运营人员是保证铁路运输安全稳定的“三大因素”。铁路运输企业的设备、制度和人员情况在其安全生产中起至关重要的作用。1)铁路设备对安全的影响。对行车设备的改造施工及故障处理，多数情况需停止信号联锁的使用，要在无联锁的情况下接发列车，操纵台无显示、信号停用、道岔失去联锁，从准备进路、交递凭证、引导接车到区间列车的掌握均由人工来完成，对接发列车安全影响较大。2000年全路发生的17起行车重大、大事故中，有7起(占41．2％)是在施工情况下发生的。设备临时故障是在作业人员无准备的情况下，信号及联锁设备发生变化，一般在水害、雷击、暴风雨雪等自然环境下及设备老化等时，易发生临时故障，对运输安全影响也较大。哈尔滨铁路局每年发生影响接发列车安全的设备故障约1200起。
(2)规章制度对安全的影响。规章制度有遗漏、不严密，与现场实际不符等均会影响运输安全。规章制度不完善的原因主要是：①深入现场实际不够，未能随设备的变化及时修改相应的作业程序及制度；②工务、电务部门不能及时提供相关技术资料，影响车务部门对《车站行车工作细则》的修订、补充和完善，以及有针对性地制定安全防范措施；③没有针对设备的临时变化，及时制定作业办法和安全措施，使作业过程缺乏安全保障。
(3)作业人员对安全的影响。①作业人员对规章制度的掌握或理解有误，影响作业安全；②作业人员不严格执行规章制度，简化作业过程，影响作业安全；③作业人员应变能力差，对突发事件处理不当，影响作业安全。1999年8月2日5：10，哈尔滨铁路局万乐站因3#道岔故障(1—3联动道岔光带和表示灯无显示)，影响上行出站信号不能开放，使用路票发车，5：38 Y212次旅客列车进2道停车，值班员确认3#道岔是定位后，对故障的判定和处理不当，误认为1#道岔也是定位状态，5：40列车启动行至信号机前司机发现l#道岔是反位，停车构成未准备好进路发车的险性事故。
综上所述，在设备改造施工及临时故障等情况下，如果规章制度不完善，设备作业人员应变能力差，就会影响运输安全。因此，强化设备、制度、人员及其相互间的协调配合，是确保运输安全稳定的关键。
2、强化“三大因素”的协调管理
设备是基础、制度是保证、人员是关键，三者是相辅相承、紧密相联、互相制约的统一体；同时，三者只有在动态的变化中保持相对的协调和稳定，安全才有保证，忽视了三者的动态协调与统一，维持安全稳定的支撑就将倾斜。
2．1强化施工管理，提高设备质量
从运输安全的角度规范施工，施工单位应严格按施工方案给定的时间进行施工；实施施工、验收质量责任追究，避免低标准的重复施工，尽可能减少施工次数；接收部门要严格执行日常维修、检查制度，及时处理潜在的设备隐患，减少设备故障率。在设备发生意外故障后，能在最短时间(查标定时)内到达现场，进行抢修，及时恢复设备的正常使用。
2．2跟踪设备变化，完善规章制度
(1)制定符合现场实际的规章制度。随时掌握设备变化情况，以及现场设备的特点和性能，及时修订安全防范措施，修订有关规章制度。
(2)完善施工与交接、培训制度。施工部门应有对车站技术管理人员(包括接收部门的工电维修部门)和作业人员进行培训的义务和责任，有跟踪、处理使用中发生意外问题的责任，限定最少跟踪时间；接收部门的维修人员要尽快掌握设备特点、性能和处理故障的能力。
(3)严格培训上岗制度。
(4)制定特殊情况下，接发列车作业标准。哈尔滨铁路局正在研究制定适合本局设备特点的《正常情况下接发列车作业标准》。        
2．3强化人员素质，执行作业标准
(1)强化岗位相关知识的应知应会培训。制定各工种应知必会范围，定期学习、考核和举行技术比武，引进激励机制和岗位轮岗制度。
(2)进行事故案例教育，增强安全第一的思想意识，强化作业人员对规章的理解。
(3)强化停电、施工、设备临时故障等情况下《接发列车作业标准》的学习，经常进行非正常情况下接发列车和应急处理能力的实作演练，提高非正常情况下的应变处理能力。
(4)施工中严格执行登记、消记制度，严格执行单一指挥的原则。把握好威胁运输安全的3个时候：施工开始的时候、施工完了进行调试的时候、设备临时故障的时候。
(5)严格管理，造就一批训练有素，能严格执行规章制度、作业标准化的职工队伍。
3消除不稳定因素，奠定坚实安全.“三戒”：一戒推诿扯皮。避免各部门的本位主义，相互扯皮、责任不明易产生安全漏洞；二戒信息梗塞。从提报施工方案到施工的全过程，各系统间、系统内部各业务科室间，以及各工种间要强化信息的沟通与联系，避免不了解情况的盲目作业；三戒各自为战。施工中要考虑各系统间的协调配合，互为提供方便条件。
“五强”：①强化施工方案的提报和审批。施工部门提报的施工项目、内容、影响范围、施工时间要准确无误；运输部门对施工方案的编制要科学，避免施工中发生意外事件。②强化总工程师室在施工中的组织协调作用和权威性。③强化施工协调会的作用。所有与施工有关部门汇报的施工准备、配合事项要形成会议纪要，总工程师室负责督促检查落实，任一方未落实均不能施工。④强化车站对施工安全结合部的控制。根据车站设备特点，制定切实可行的安全保障措施。重点把握5个环节：影响范围、关键作业、关键岗位、作业程序、达到标准。⑤强化作业标准的执行。各系统要严格执行施工操作规程和作业标准。
施工中严把“七关”：①把住施工协调关。涉及多部门、多单位的施工，对结合部要明确分工、落实责任。②把住请点关。严格落实施工不行车、行车不施工原则，能纳入“天窗”内的维修作业，一律在“天窗”内进行。③把住现场监控关。监控干部要重点检查安全措施的落实情况。④把住施工试验和列车放行关。施工接近尾声时，施工现场和人员易出现忙乱现象，不完全具备开通条件时，坚决不放行列车。⑤把住施工中行车设备运用和控制关。严禁超范围施工，施工方案中没有涉及的行车设备，一律不准动，特别是不准提前动行车设备进行施工准备。⑥把住非正常情况下接发列车作业关。严把施工中的“闭塞、进路、凭证”三关。⑦把住列车运行组织关。机务、车务部门要认真学习《施工方案》，按调度命令正确出示《运行揭示》，编制《施工明示图》；机车乘务员、运转车长要熟悉施工方案，认真抄录《运行揭示》。
铁路是大联动机，须各工种协同作业。随着铁路新技术、新设备的大量采用，加强施工过程中设备、制度、人员之间的协调、配合，以及结合部的管理，必能达到自控、互控、他控，保证铁路运输安全的持续稳定。