高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析.pdf

18 苏卉,康文婧.红色旅游经典景区网络关注度时空特征及影响因素研究J.干旱区资源与环境,2022,36(5):200-208.SU Hui,KANG Wenjing.Spatial-Temporal Characteristics of the Net-work Attention to Classical Red Tourist AttractionsJ.Journal of Ar-id Land Resources and Environment,2022,36(5):200-208.19 肖刚,李文明,章辰.江西省旅游线路网络空间结构及影响因素研究J.地域研究与开发,2020,39(5):88-92.XIAO Gang,LI Wenming,ZHANG Chen.Study on Spatial Structure and Influencing Factors of Jiangxi Tourism Route NetworkJ.Areal Research and Development,2020,39(5):88-92.20 罗路长,刘波,刘雪朝.OpenStreetMap 路网数据质量评价及应用分析J.江西科学,2017,35(1):151-157.LUO Luchang,LIU Bo,LIU Xuechao.Data Quality Assessment and Application Analysis for OpenStreetMap Road NetworkJ.Jiangxi Science,2017,35(1):151-157.21 高玉祥.基于多维空间相似理论的线路方案决策方法研究D.兰州:兰州交通大学,2019.GAO Yuxiang.Research on Route Scheme Decision Method Based on Multidimensional Spatial Similarity TheoryD.Lanzhou:Lanzhou Jiatong University,2019.22 高玉祥,韩峰.甘肃省旅游热点的铁路网可达性时空演化J.遥感信息,2019,34(4):68-73.GAO Yuxiang,HAN Feng.Spatial-temporal Evolution of Railway Network Accessibility in Tourism Attractions of Gansu ProvinceJ.Remote Sensing Information,2019,34(4):68-73.23 朱思源.高速铁路对沿线城市可达性的影响研究D.北京:北京交通大学,2014.ZHU Siyuan.Research on the Impact of High-speed Railway on Ac-cessibility of CitiesD.Beijing:Beijing Jiaotong University,2014.收稿日期:20220607;修回日期:20220621基金项目:中国铁路设计集团有限公司科技开发重大课题(721701)作者简介:伍卫凡(1972),男,正高级工程师,1994 年毕业于西南交通大学铁道工程专业,工学学士,主要从事轨道设计研究工作,E-mail:wuweifan 。第 67 卷 第 11 期2023 年 11 月铁 道 标 准 设 计RAILWAY STANDARD DESIGNVol.67 No.11Nov.2023文章编号:10042954(2023)11001608高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析伍卫凡(中国铁路设计集团有限公司,天津 300308)摘 要:高速磁浮是利用电磁力将车辆悬浮于导轨上,利用直线电机驱动列车前进的铁路系统,其悬浮导向系统、轨道梁系统、牵引运控系统等与高速轮轨有着显著区别。通过线路工程、轨道工程、桥梁工程、隧道工程及牵引供电工程、运行控制工程、无线通信工程等方面,对比分析了高速磁浮与高速轮轨主要技术参数,以期为高速磁浮工程设计与技术研究方向提供参考。研究结果表明:高速磁浮对轨道结构精度、平顺性,桥梁频率、变形以及隧道内车辆气密性提出了更高的要求,设计时要求桥梁一阶竖向自振频率不小于 1.1 倍列车通过频率;此外,高速磁浮采用地面控制、固定闭塞方式,1 个分区只能有 1 列车运行,其信号控制、无线通信与牵引供电三子系统间耦合更为紧密,对车地无线通信数据传输性能提出了更高的要求,牵引定位数据时延要求不大于 5ms。关键词:高速磁浮系统;高速轮轨系统;技术参数;功能区;自振频率;固定闭塞;时延中图分类号:U237;U238 文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202206070003Comparison Analysis of Main Technical Parameters Between the High-speed Maglev and High-speed Wheel Rail SystemWU Weifan(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract:High-speed maglev is a railway system that uses electromagnetic force to suspend vehicles on guide rails and uses linear motors to drive trains forward.Its suspension guide system,track beam system,traction control system,etc.are significantly different from High-speed wheel rails.This paper compares and analyzes the main technical parameters of high-speed maglev and high-speed wheel-rail from the aspects of line engineering,track engineering,bridge engineering,tunnel engineering,traction power supply engineering,operation control engineering,wireless communication engineering,etc,in order to provide reference for High-speed maglev engineering design and technical research direction.The research results show that the high-speed maglev has higher requirements on the accuracy and smoothness of the track structure,the frequency and deformation of the bridge and pressure tightness of the vehicles in the tunnel.the vertical natural vibration frequency of the bridge is required to be not less than 1.1 times the train passing frequency in design;In addition,the High-speed maglev adopts ground control and fixed block mode,and only one train can run in a zone,and the coupling between the three subsystems of signal control,wireless communication and traction power supply is more closely.Higher requirements are put forward for the data transmission performance of vehicle-ground wireless communication.Traction positioning data delay requirement is not more than 5 ms.Key words:high-speed maglev system;high-speed wheel rail system;technical parameters;functional area;natural frequency;fixed block;delay引言高速铁路是铁路现代化的重要标志,是集多种高新技术于一体的复杂巨系统,已在世界各国得到广泛重视1,打造更加安全可靠、经济高效、温馨舒适、方便快捷、节能环保的智慧高铁系统将成为中国高铁乃至世界高铁发展的趋势2。2021 年 2 月 24 日,中共中央、国务院最新印发的国家综合立体交通网规划纲要中提出:研究推进超大城市间高速磁悬浮通道布局和试验线路建设快捷、绿色、节能的高速磁悬浮铁路将成为中国乃至世界后高铁时代的发展趋势,在400600 km/h 速度级范围内可以为人们提供更优质便捷的出行选择,是现有高速和城市铁路路网系统的有益补充,未来极具竞争力3-5。目前,高速磁浮制式主要有常导电磁悬浮系统、低温超导电动悬浮系统以及高温超导钉扎悬浮系统。其中,常导高速磁浮利用电磁吸引原理实现列车悬浮,我国于 2002 年引进德国技术建成了世界上第一条高速磁浮商业运营线上海磁浮示范运营线,最高运营速度和试验速度分别为430 km/h 和501 km/h,至今已安全运营近二十年。其次,以上海高速磁浮示范运营线为契机,利用四个五年计划,我国在常导高速磁浮交通系统原型样机研发、工程化产品制造、国产化装备研制、工程项目规划建设等方面开展了大量的研究工作。2019 年 5 月青岛四方车辆厂研制的时速 600 km 高速磁浮试验样车下线,标志着我国在高速磁浮车辆、牵引、运控通信等核心技术研发方面取得了重要阶段性成果。此外,招阳等6对不同速度的平、竖曲线半径范围进行了研究;谢毅等7针对时速 600 km 以上磁浮线路的最小曲线半径和缓和曲线长度进行初步研究;刘堂红等8对列车交会瞬态压力冲击作用下的高速磁浮列车横向振动进行了分析;翟婉明等9对不同行车速度和不同桥跨情形下高速列车与桥梁结构的动力响应进行了对比分析;梅元贵等10对距隧道进口端内不同距离横截面上不同测点的压力及压力变化率进行了研究;沈志云11就高速磁浮列车对轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较开展了研究;任愈等12-14对基于感应回线的磁浮车辆连续测速定位方法开展了研究;李开成等15对高速磁浮车载运行控制系统进行了研究;邓亚士等16对高速磁浮线路设计参数进行了研究;王梓丞等17对高速磁浮运行控制系统关键技术进行了研究;杨光等18对高速磁浮列车运行控制系统体系结构进行了研究;范钦海19对高速磁浮车辆对轨道平顺性要求进行了论述。基于目前应用较成熟的常导电磁悬浮,结合高速磁浮技术标准研究成果,分别从线路、轨道、桥梁、隧道及牵引运控、无线通信等方面系统对比了时速 600 km常导高速磁浮与时速 350 km 高速轮轨的主要技术参数,总结了常导高速磁浮与高速轮轨铁路工程的主要区别,为以后的高速磁浮总体设计与仿真验证提供参考。1 常导高速磁浮技术原理常导高速磁浮列车利用悬浮架两侧的可控直流电磁铁与定子铁芯间的吸力来支撑车体悬浮,其悬浮原理如图 1 所示。在悬浮电磁铁中通入直流电流,悬浮电磁铁与轨道上的定子铁芯之间产生电磁吸引力将车体浮起。在悬浮电磁铁模块上设置间隙传感器,测量悬浮电磁铁与定子铁芯之间的距离,根据间隙传感器的反馈主动控制系统不断实时闭环调整悬浮电磁铁线圈的电流,使悬浮间隙保持在 10 mm 左右。车载导向电磁铁对安装于轨道两侧的软磁钢产生横向吸力以保持车辆与轨道动态对齐。常导高速磁浮的优点在于无论处于何种速度或停车,车体均能保持悬浮状态,不需要辅助轮,但悬浮和导向需要主动控制。常导高速磁浮列车利用安装在车辆上的电磁铁与71第 11 期伍卫凡高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析安装在轨道上的定子线圈,构成长定子直线电机系统实现牵引,定子部分沿线路纵向铺设在轨道上。定子由定子铁芯与定子线圈共同组成,当对缠绕在定子铁芯上的三相线圈通电时,线圈在定子铁芯中产生向前的电磁推力。图 1 常导高速磁浮技术原理Fig.1 Technical principle of high speed EMS maglev2 常导高速磁浮与高速轮轨铁路主要技术参数对比2.1 线路工程高速轮轨与高速磁浮铁路选线主要技术参数对比如表 1 所示。高速磁浮由于允许的最大侧向加速度及横坡角高于高速轮轨,因而相同速度情况下,高速磁浮最小曲线 半 径 比 高 速 轮 轨 小。当 速 度 为350 km/h 时,高速轮轨的最小曲线半径为 5 500 m,高速磁浮的最小曲线半径则可为 2 900 m。此外,由于高速轮轨列车受黏着系数的限制,其爬坡能力小于高速磁浮列车,因而,高速轮轨的最大坡度一般不宜大于 20,困难条件下不应大于 35;而高速磁浮的最大坡度则一般不宜大于 50,困难条件下不应大于 100。因此,高速磁浮线路选线较为灵活,可以较好地适应地形变化。表 1 线路技术参数对比分析Table 1 Comparative analysis of line parameters项目高速磁浮(600 km/h)高速轮轨(350 km/h)侧向加速度值/(m/s2)一般:1.00困难:1.25优秀:0.26良好:0.40一般:0.60平曲线半径/m一般:8 950困难:8 300一般:7 000困难:5 500最大坡度/一般:50困难:100一般:20困难:35横坡角/()一般:8困难:126.7最小坡长/m无要求一般:900困难:600综上分析,由于相同速度情况下高速磁浮比高速轮轨曲线半径小,爬坡能力强,因而高速磁浮铁路选线较为灵活,可以更好地适应地形变化。对于山区或丘陵地区,可以合理选用桥梁、隧道等形式;对于中心城区,可以采用地下形式穿越,减少工程投资。但由于高速磁浮最大侧向加速度及缓和曲线扭转率等参数大于高速轮轨,因而其旅客乘坐舒适度比高速轮轨略差。2.2 轨道工程高速轮轨铁路以无砟轨道结构为主,无砟轨道结构主要由钢轨、扣件、轨道板、底座等组成。目前已形成了以板式无砟轨道和双块式无砟轨道为主的结构体系,如图 2 所示。轨道工程除钢轨、扣件、轨道板在工厂内利用模具批量生产外,其底座、自密实混凝土等需要现场浇筑和铺设,圬工量大,施工中需借助精密的CP控制网及精调设备,才能够达到毫米级的施工控制精度。高速磁浮轨道结构主要由轨道梁、功能区、定子铁芯等组成。目前形成了以复合式轨道梁、叠合式轨道梁和梁上轨道板等为主的高速磁浮轨道梁结构体系。高速磁浮轨道功能区包括滑行面、导向面和定子面,如图 3 所示。图 2 高速轮轨铁路无砟轨道结构Fig.2Ballastless track structure of high-speed wheel/rail railway图 3 高速磁浮铁路轨道结构Fig.3 Track structure of high speed maglev railway为保证车辆运行舒适性和安全性,高速磁浮与高速轮轨铁路均对轨道铺设精度有一定的要求。类似高速轮轨系统,高速磁浮系统采用轨距、轨向、高低、水平、钳距偏差、错位及与设计位置偏差等指标控制轨面平顺度,高速轮轨与高速磁浮主要技术参数分别如表2、表 3 所示。综上分析,由于磁浮列车和轮轨列车走行方式的不同,轨道结构在提供基本的传力功能外,还要满足牵引供电、运行控制等系统的需求。因此,高速磁浮铁路对轨道结构平顺性的要求更为严苛。特别是高速磁浮在定子面高低、错位等方面精度达到了 0.1 mm 级,需81铁 道 标 准 设 计第 67 卷要依靠机加工技术才能实现定子面安装。此外,高速磁浮与高速轮轨均需通过设置特殊装置来解决特殊大跨度桥梁由于温度变化引起的系统问题,但高速轮轨相对具有更加成熟的特殊大跨度桥上轨道工程应用经验和解决方案。表 2 高速轮轨轨道静态铺设精度标准Table 2 Control standard for static track laying accuracy of high-speed wheel/rail railway项目轨距轨向高低水平扭曲与设计高程偏差与设计中线偏差容许偏差备注无砟轨道1 mm相对于标准轨距 1 435 mm1/1 500变化率2 mm弦长 10 m2 mm/(5a 或 8a)m基线长(30a 或 48a)m10 mm/(150a 或 240a)m基线长(300a 或 480a)m2 mm弦长 10 m2 mm/(5a 或 8a)m基线长(30a 或 48a)m10 mm/(150a 或 240a)m基线长(300a 或 480a)m2 mm不包括曲线、缓和曲线上的超高值2 mm基长 3 m 包括缓和曲线上由于超高顺坡所造成的扭曲量10 mm站台处的轨面高程不应低于设计值10 mm 注:a 为扣件节点间距,m。表 3 高速磁浮轨道主要技术参数Table 3 Main technical parameters of high-speed maglev railway track项目轨距轨向高低梁跨内梁端梁跨内梁端短波偏差简支梁梁跨内梁端短波偏差简支梁水平与设计高程偏差与设计中线偏差梁跨内梁端梁跨内梁端导向面/mm定子面/mm21212(Zi理/Zmax)(L/12 384)1.50.751Zi理/Zmax1100.4100.60.6212备注相对于轨距 2 800 mmNGK短波偏差限值长波偏差限值NGK短波偏差限值长波偏差限值左右侧横坡偏转定子面为错位导向面为错位 注:Zi理为梁内任意点 i 的垂向理论预拱值,mm;Zmax为垂向理论预拱最大值,mm;L 为桥梁跨度,mm。NGK 为每 1.0 m 长的功能面相对于相邻的 1.0 m 长功能面的倾斜度的偏差值,用以控制各功能面的平顺变化,是反映功能面平顺性的指标。2.3 桥梁工程高速磁浮桥梁结构一般采用梁上轨道梁结构,其中承载梁与高速轮轨一样,由双线箱梁、桥面附属、支座、桥墩及基础等组成;梁上轨道梁类似高速轮轨无砟轨道结构,由轨道功能区和承载结构组成。高速轮轨和高速磁浮桥梁结构横断面分别如图 4、图 5 所示,两者主要技术参数对比如表 4 所示。综上分析,对于桥梁自振频率、挠跨比、变形、梁端转角以及下部结构纵向变形等技术指标,高速磁浮相较高速轮轨铁路有更高要求;对于下部结构横向变形表 4 桥梁设计技术参数对比Table 4 Comparison of bridge design technical parameters项目高速磁浮高速轮轨梁部下部结构自振频率/Hz1.1V/L23.58L-0.592最大挠曲/mmL/12 500L/1 600横向变形/mmL/15 000L/4 000温度变形/mmL/6 500变形无要求梁端转角/rad0.8/1 0001/1 000收缩徐变竖向变形/mm110横向变形/mmL/20 000水平折角1沉降/mmL/1 50015沉降差/mmL/6 0005 注:V 为列车通过轨道梁的最高行车速度,m/s;L 为轨道梁跨度。91第 11 期伍卫凡高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析图 4 高速铁路桥梁横断面 Fig.4 Cross section of high-speed wheel/rail railway bridge图 5 高速磁浮桥梁横断面Fig.5 Cross section of high-speed railway maglev bridge和沉降要求等技术指标,高速磁浮与高速轮轨基本相当。轨道梁设计时需要综合考虑自振频率和刚度对工程的影响。2.4 隧道工程高速轮轨铁路隧道空气动力学效应主要表现在瞬变压力、洞口微气压波和行车阻力等方面,对行车速度、隧道有效净空、车辆限界面积以及列车密封系数影响较大。为保证列车行车安全和旅客舒适度,同时减小对周边环境的影响,需要通过车内舒适度准则、车辆动态密封指数、隧道最小阻塞比等参数确定隧道最小有效净空面积,并通过设置洞口缓冲结构减缓洞口微气压波问题。两者主要技术参数对比如表 5 所示。表 5 隧道设计技术参数对比Table 5 Comparison of tunnel design technical parameters项目高速磁浮高速轮轨单线双线单线双线旅客舒适度准则0.3 kPa/1 s0.8 kPa/3 s1.0 kPa/10 s1.5 kPa/任意时间1.25 kPa/3 s1.5 kPa/任意时间0.8 kPa/3 s1.25 kPa/3 s有效净空/m28012070100阻塞比0.1500.0100.1700.120 综上分析,由于高速磁浮设计速度高于高速轮轨,高速磁浮需要更大的有效净空面积降低空气动力学效应,同时对洞口缓冲结构、车辆气密性也提出了更高的要求。此外,高速磁浮需要对隧道内附属结构和设备等进行空气动力学检算,只有在满足强度、疲劳、稳定性指标且确保运营安全条件下,方能进入基本建筑限界和空气动力作用影响线内部。2.5 牵引供电工程高速轮轨牵引供电系统主要由外部电源、牵引变电所和接触网等组成,如图 6 所示。外部三相电力系统经牵引变电所将 220 kV/330 kV 的三相交流电变换为 27.5 kV(或 55 kV)单相电,经馈线电缆输送至接触网为电力机车供应电能。高速铁路牵引接触网一般采用 AT 单边供电方式,在牵引变电所出口及两个牵引变电所之间设置电分相。高速轮轨牵引供电系统通过外部电源电压、供电方式、牵引供电设施分布、牵引变压器接线形式等保证接触网电压水平,从而为动车组提供高质量电能。图 6 高速铁路牵引供电系统Fig.6 Traction power supply system of high-speed wheel/rail railway高速磁浮牵引供电系统主要由外部电源、主变电所、牵引系统和供电系统组成,如图 7 所示。其中牵引系统主要由中压环网、牵引变电所、馈线电缆、定子开关站、连接电缆及长定子绕组线圈等组成,为列车运行提供可变频率、相位和电压幅值的牵引电力系统,供电系统则为高速磁浮所有子系统的用电设备和设施提供工频电力的系统。主变电所从公共电网中引入 110kV 或以上电压等级的电源后,通过降压变压器降为02铁 道 标 准 设 计第 67 卷35 kV(或 20 kV、10 kV)中压供电电源。中压供电电源通过中压环网输送至沿线牵引变电所、轨旁变电所,牵引变电所把中压环网中交流电通过输入变压器及整流器降压整流成直流电,再由逆变器逆变为电压、频率可调的三相交流电,后经输出变压器、馈线电缆输送至定子开关站,经连接电缆输送供给长定子绕组线圈。两者主要技术参数对比如表 6、表 7 所示。图 7 高速磁浮牵引供电系统Fig.7 Traction power supply system of high-speed maglev railway表 6 高速轮轨牵引供电系统主要技术参数Table 6 Main technical parameters of high-speed wheel/rail type railway traction power supply system项目技术参数备注供电制式工频单相交流外部电源电压水平220 kV 及以上,两路电源互为热备用中压网络电压水平接触网标称电压为25 kV,长期最高电压拟定为 27.5 kV,短时(5 min)最高电压为 29 kV,设计最低工作电压为 20 kV供电方式AT 供电方式牵引变电所分布按列车编组及追踪间隔确定存在电分相牵引变压器应采用单相接线或三相 V/X 接线接触电压水平长期允许值 60 V,瞬时(0.1 s)不应高于785 V表 7 高速磁浮系统牵引供电系统主要技术参数Table 7Main technical parameters of high-speed maglev railway traction power supply system项目技术参数备注供电制式三相变频交流外部电源电压水平110 kV 及以上,两路电源互为热备用中压网络电压水平35 kV(或 20 kV、10 kV)供电方式双端供电方式牵引变电所分布按列车运行速度及追踪间隔确定1 个供电分区 仅 存 在1 辆列车牵引变压器采用三相变压器馈线电缆电压电压等级 0 12 kV(相),频率 0 356 Hz 综上分析,高速磁浮牵引供电系统外部电源电压等级与高速轮轨基本一致,均可为 220 kV 及以上,但两者在系统组成、供电制式、供电方式、接触网和馈线电缆电压等级上存在较大差异。高速轮轨牵引供电系统通过牵引变电所输出标称电压为 25 kV 的工频单相交流电;高速磁浮则需先由主变电所将外部公共电网降至 35 kV 后,通过经中压环网为沿线牵引变电所交直交环节后输出电压等级为012 kV(相)、频率为0356 Hz 的三相交流电。2.6 运行控制工程高速轮轨铁路运控系统主要由行车调度指挥、列车运行控制、车站联锁和信号集中监测子系统等子系统组成。我国时速 250 km 以上高速铁路列车运行控制系统采用 CTCS-3 系统,是基于 GSM-R 无线通信实现车地信息双向传输,无线闭塞中心(RGB)生成行车许可,轨道电路实现列车占用检查,应答器实现列车定位,ATO实现列车从车站自动发车、区间自动运行、自动停车、自动开门、车门与站台门联动等的列车运行控制系统。高速磁浮铁路运行控制系统由中心调度指挥、地面轨旁控制、车载设备、车地无线通道等子系统组成,实现列车运行的安全防护、过程控制和自动调度等。目前,上海高速磁浮示范线和青岛四方高速磁浮试验线的运控系统均是以牵引分区为地面控车核心的分散控制模式,该模式由中央运行控制、分区运行控制、车载运行控制和车地无线通信等子系统组成。主要技术参数对比如表 8 所示。综上分析,高速磁浮与高速轮轨铁路运行控制系统的主要区别在于列车控制方式、闭塞方式、测速定位方12第 11 期伍卫凡高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析式等方面。高速磁浮列车控制是信号控制、无线通信、牵引供电 3 个子系统单元安全耦合的集成,其命令与控制间通过无线通信衔接;其次,高速磁浮闭塞方式采用固定闭塞方式,1 个分区只能有 1 列车运行;然后,高速磁浮测速定位方式采用相对位置检测配合绝对位置误差校正,通过车载相对位置传感器感应线圈输出信号的相位和周期实现相对位置检测,通过接收定位标志板发送的固定位置信息数据报文,实现列车的定位和误差校准。此外,高速轮轨以车站或集中站为单位,设置相应的运控设备,高速磁浮较高速轮轨地面设备多、分布广。表 8 运行控制系统主要技术参数对比分析Table 8 Comparison of main technical parameters of operation control system项目高速磁浮高速轮轨系统构成中心调度指挥、地面轨旁控制、车载设备、车地无线通信行车调度指挥、列车运行控制、车站联锁和信号集中监测运行控制方式制定运行指挥、控车命令,由无线通信传递给车载及地面牵引供电系统,地面牵引供电系统实现列车的加速及制动制定运行指挥、控车命令,由无线通信传递给车载,列车控制系统实现动车组的加速及制动闭塞方式固定闭塞准移动闭塞无线通信LTE 或毫米波 38 GHzGSM-R定位方式长定子齿槽+定位标志板轨道电路+应答器列车最小追踪间隔/min5835列车速度防护方式双速度防护曲线(最大速度曲线、最小速度曲线)单速度防护曲线(最大速度防护曲线)2.7 无线通信工程高速磁浮铁路通信系统与高速轮轨相同,包括车地无线通信系统和基础设施通信系统两部分,其中基础设施通信系统主要包括主干传输网、电话系统、视频监控系统、电源及接地系统等子系统。目前,高速轮轨无线通信系统采用 GSM-R 系统,系统应提供语音通信、调度通信、列车控制数据传输、调度命令和无线车次号校核信息传递等业务,而高速磁浮铁路无线通信系统则采用 LTE 或毫米波 38GHz 技术。两者主要技术参数对比如表 9、表 10 所示。表 9 高速轮轨系统无线通信主要技术参数Table 9 Main technical parameters of high-speed wheel/rail railway wireless communication system服务质量项目名称指标要求移动终端发起的连接建立时间/s8.5(95%),10(100%)连接建立失败概率/%1最大端到端传输时延/s0.5(99%)连接丢失概率/%每小时1传输干扰时间 TTI/s20(95%),7(99%)网络注册时延/s30(95%),35(99%),40(100%)表 10 高速磁浮系统无线通信主要技术参数Table 10Main technical parameters of high-speed maglev railway wireless communication system项目数据时延/ms丢包率/%传输周期/ms运控数据1600.1100牵引定位数据50.00120列车诊断数据1 0001100乘客信息系统视频500语音、文本1001事件触发列车操作数据1 0001事件触发操作人员语音通信400.1事件触发 注:表中乘客信息系统数据为 1 个分区 1 列车数据。综上分析,高速磁浮铁路车地无线通信数据传输性能与高速轮轨铁路有着较大的差别,高速磁浮铁路对传输时延等通信技术参数有着更高的要求。高速轮轨铁路 GSM-R 无线通信系统的数据时延、丢包率等技术参数尚不能满足高速磁浮无线通信要求。此外,考虑上海高速磁浮示范线 38 GHz 微波通信技术尚未经时速 600 km 高速磁浮实践验证,未来需要对 5G、38 GHz 微波通信、LTE 等无线通信技术在时速 600 km高速磁浮中应用进行深化研究。3 结论高速磁浮利用非接触电磁力实现列车的悬浮和导向,采用长定子直线电机及地面牵引控制系统实现列车运行状态的控制。通过常导高速磁浮与高速轮轨主要工程技术参数分析,得出主要结论如下。(1)高速磁浮对轨道功能区有严格的制造精度要求,其轨道梁功能区需采用机加工方式实现精度控制。(2)高速磁浮轨道梁具有更为严格的变形、频率要求,轨道梁设计时需要综合考虑自振频率和刚度对工程的影响,桥梁一阶竖向自振频率不小于 1.1v/L。(3)为降低隧道内空气动力学效应,高速磁浮需要更大的有效净空面积,同时对洞口缓冲结构、车辆气密性也提出了更高的要求。(4)由于高速磁浮采用地面控制,1 个分区只能有1 列车运行,其信号控制、无线通信与牵引供电 3 个子系统间耦合更为紧密,对车地无线通信数据传输性能也提出了更高的要求,牵引定位数据时延要求不大于5 ms。参考文献:1 熊嘉阳,沈志云.中国高速铁路的崛起和今后的发展J.交通运输工程学报,2021,21(5):6-29.22铁 道 标 准 设 计第 67 卷XIONG Jiayang,SHEN Zhiyun.Rise and Future Development of Chi-nese High-speed RailwayJ.Journal of Traffic and Transportation Engineering,2021,21(5):6-29.2 熊嘉阳,邓自刚.高速磁悬浮轨道交通研究进展J.交通运输工程学报,2021,21(1):177-198.XIONG Jiayang,DENG Zigang.Research Progress of High-speed Ma-glev Rail 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