某中低速磁浮线路救援方案研究

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  摘要: 中低速磁浮列车是一种新型交通方式,尚未得到大量应用。本文通过对国内某条中低速磁浮线路特点的介绍,类比具有类似特点线路的救援方案,探索出一套适用于中低速磁浮线路的救援方案。
  关键词:中低速磁浮列车救援 横向疏散纵向疏散云梯车
  中图分类号:U448文献标识码: A
  一、中低速磁浮列车介绍
  常导短定子中低速磁浮轨道交通是一种新型的城市轨道交通方式,它有许多优点:列车在铁轨上方悬浮运行,与轨道不接触,噪声低;转弯半径小,爬坡能力强;运行平稳、舒适等,是未来轨道交通系统的重要选择之一。其非常适合复杂地形、对环境要求高、中等客流的交通需求。
  磁浮列车采用直流1500V接触轨供电,两侧均有受电靴,一侧为正极、另一侧为负极。
  
  图1 中低速磁浮列车
  与普通轮轨系统相比,中低速磁浮列车主要区别在于车辆底部的悬浮架。悬浮架是磁浮车辆走行机构, 相当于传统轮轨车辆转向架,是列车实现悬浮、导向、牵引、制动的执行机构,是磁浮列车关键核心部件之一。
  中低速磁浮列车每节车悬浮系统由5个悬浮架组成,每个悬浮架由左右两个模块组成。悬浮模块是直线电机、悬浮电磁铁、空气弹簧悬挂等多个重要部件的安装基础,是悬浮架主要承载结构部件。左右模块结构和功能相同,可以互换,通过前后抗侧滚梁将左右模块连接起来,组成模块装配,如图2所示:
  
  图2 悬浮架结构示意图
  悬浮架相当于轮轨系统中的转向架构架,但左右模块不是通过焊接方式相连,而是采用螺栓、螺母、吊杆、关节轴承等零件连接而成的装配结构。
  悬浮架模块与轨道关系如图3所示。当电磁铁得电,左右极板与F 型钢轨之间产生电磁吸引力,该吸引力传递到悬浮架模块、空气弹簧、滑台,最终将列车悬浮起来。悬浮传感器能够在线检测电磁铁与F型钢轨之间的间隙,并将检测结果反馈到悬浮控制器,电磁铁根据悬浮控制程序输出最合适的悬浮力。磁浮列车驱动力由安装在悬浮架模块上的直线电机提供,铺设在F 型钢轨上的铝板与直线感应电机线圈产生电磁感应,感应磁场产生牵引力和电制动力,驱动列车前进或后退,当列车电制动力不足时液压制动夹钳单元动作,夹住F型轨道, 制动夹钳和轨道之间的机械摩擦力补偿列车电制动力,实现列车定点停车。
  
  图3 悬浮架与轨道关系图
  二、线路特点
  本中低速磁浮工程采用3辆编组磁浮列车,线路自高铁站东广场北侧引出,沿劳动路南侧走行至黄兴大道交叉前转向北上跨劳动路,随即下穿沪昆客专,之后线路在黄兴大道与规划秋江路交叉处上跨黄兴大道西半副车道,沿黄兴大道路中走行抵机场高速公路折向东上跨黄兴大道东半副车道,沿机场高速公路南侧走行,过收费站后上跨机场高速公路,沿公路匝道接入T1、T2 航站楼间连廊,线路长18.55km。全线设置3 个车站,分别是磁浮高铁站、磁浮榔梨站和磁浮机场站,预留会展站和汽车城站。在长沙南站附近设车辆段1 处。
  本线路有以下特点:
  1 站间距大。近期全线仅设置3个车站,平均站间距达9km。
  2 均为高架线路。全线均为高架形式敷设,桥梁最高距地面约20m。
  3 线路经过路段地势复杂。磁浮线路经过的路段有在交通干道上方,也有山坡,河道。地面的维修通道不能做到全线贯通。
  4 大部分双线并行,仅有一小段上下行分开设置。全线除磁浮高铁站出站后有一小段(约300m)上下行线路间距较大,其余线路均为并行设置,并在两线之间设置疏散通道;上下行分开设置地段亦分别设有疏散通道。
  三、救援方案
  首先因磁浮列车采用抱轨形式设计的特殊型式,不存在脱轨工况,故救援设备不考虑复轨器具等设施。
  结合中低速磁浮车辆和本线线路特点,类比地铁、高速磁浮、独轨系统救援方式,中低速磁浮车辆列车突发故障时,救援方式有很多种。下面分不同工况介绍救援方案。
  1 列车自救
  “列车自救”是地铁及轻轨运行时突遇故障时所使用的最常见的方法。
  磁浮列车在供电正常、主风缸风压正常、制动效能良好、不危及行车安全的情况下,也可采用此种救援方式。列车司机向行车调度员报告的同时,可利用列车速度或坡道滑行到前方车站,疏散乘客。
  如果不能滑行进站时,司机应尽量将列车停放在平直、距地面较近或下方有公路的线路上,同时实施“紧急制动”和“停放制动”,防止列车溜逸,再采用其他方式对乘客进行疏散。
  2 横向疏散
  横向疏散救援,是当调度员指挥对面线路开行救援列车到事故车的平行位置停车。司机将横向救援渡板搭建于两车客室门之间,将全部乘客转移,或通过疏散通道转移乘客,然后运行回车站,疏散乘客。
  列车被迫停在单线区域时,不能采用横向疏散救援。
  3 纵向疏散
  纵向疏散共有两种方式:
  一是在供电正常的情况下,车辆发生机械设备等故障不能继续自动运行时,调度员指挥救援列车从前或者后方向接近故障列车,并与故障列车连接、试拉、试风和电气连接后,准许将故障列车牵引(推进)运行到前方(后方)车站,疏散乘客。
  二是磁浮列车纵向疏散救援,这种方式是在接触轨有电,车辆发生故障,全列车无法继续运行时,调度员指挥救援列车从前(后)方向接近故障列车,并与故障列车连挂。随后在司机室之间搭建救援渡板,将乘客全部引导转移到救援列车上后,收回救援渡板,将两车解钩。救援列车运行回车站,疏散乘客。
  第一种方式,较为常用,对车辆进行救援的同时,对乘客也进行了疏散。第二种方式是在车辆无法被救援车辆拖行时使用,用来疏散乘客,但需磁浮车辆在头车设置车门。
  4 救援通道疏散
  磁浮线路的轨道梁之间,设置了钢制的疏散平台,疏散平台的高度仅低于车辆底板面200mm,疏散平台集合了检修、电缆通道以及乘客紧急疏散通道的功能,即便是在长沙南站附近上下行线路分行的情况下,每根轨道梁旁都专门架设了疏散平台。
  在发生紧急状况下,司机将列车停稳,将疏散平台边车门打开,乘客可轻松下到疏散通道上,远离危险车辆。
  因本线站间距较大,乘客下到疏散平台上后,若要走行至相邻车站,最大的走行距离可达4.5KM。针对此种情况,有两种救援方式,一是在工程设计时在合适桥墩位置设置维修及救援爬梯,考虑乘客通过爬梯从桥面下到地面。但是若是有年龄较大,行动不方便的乘客,显然不适合采用此种救援疏散方式,因此需有第二种救援方式保证,详见下文。
  5云梯车、缓降绳救援
  当乘客不便于采用桥梁维修爬梯疏散时,需配置云梯车等消防工具救援。此种救援方式又分为线路下有公路,无公路和河流三种情况。
  (1)列车下有公路:救援人员将云梯车搭于列车客室门上,下方铺上救生气垫,乘客有序从消防云梯车上安全降至地面。
  (2)列车临运位置下面没有公路时:云梯车无法到达,桥下也展开不了救援作业面,救援人员和司机利用人工拉梯、软梯、缓降设备和救生气垫等,指挥乘客有序全部降至地面。此种工况要求每节车厢都配有一套逃生缓降装置,如遇紧急情况,司机会手动打开车门,拿出缓降绳,协助乘客转移到地面。
  (3)当列车被迫停在轨道下方为河流(浏阳河)的区间时:需借助航道管理局等人员,携带相关工具赶赴现场疏散乘客。航道管理人员开行救生船到达列车下方,司机利用缓降设备,配合消防、公安部门人员,指挥乘客有序降至救生船上。
  6 工程车纵向连挂救援
  此种救援方式,在地铁中较为常见,当正线大面积停电时,不能采用电客车拖行故障车方案,只能用内燃动力的工程车去拖行故障车。
  当正线出现大面积长时间停电时,在工程车能够到达的区间,行车调度员可指挥开行工程车从前(后)方向接近故障磁浮列车,并按有关规定与车辆连挂和试拉后,准许将车辆牵引(推进)运行到前方(后方)车站疏散乘客。
  但因为磁浮线路的结构形式较为复杂,目前有关单位正在研制在磁浮线路上拖行磁浮列车的工程车,尚未有成熟产品。
  出现此种情况,需先采用救援通道或者云梯车方式疏散乘客,再通过修复供电系统,恢复线路供电使线路正常运营,但供电系统自身故障出现的情况较少。
  小结:
  中低速磁浮系统属于新型轨道交通,目前尚未得到成熟应用,其运营和救援方式有特别之处。本文考虑中低速磁浮车辆特点,结合地铁、高速磁浮、独轨系统的救援方式,综合考虑磁浮系统的救援方案。因为磁浮车辆特殊的抱轨设计,安全性能高,不考慮脱轨工况。在救援时首先考虑人员的救援和疏散,再考虑车辆的救援。但目前仍没有成熟可用在磁浮线路上的工程车,对于正线大面积停电的工况,需要采用先疏散乘客,再修复供电线路的办法救援。
  参考文献:
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