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中华人民共和国城镇建设行业标准

中低速磁浮交通车辆悬浮控制系统技术条件

Technical specification of system for the levitation control of medium-low speed maglev transportation vehicle

CJ／T 458-2014

2014-07-14发布 2014-12-01实施

中华人民共和国住房和城乡建设部 发布

前言

    本标准按照GB／T 1．1-2009给出的规则起草。
    本标准由住房和城乡建设部标准定额研究所提出。
    本标准由住房和城乡建设部城市轨道交通标准化技术委员会归口。
    本标准起草单位：北京控股磁悬浮技术发展有限公司、国防科学技术大学、唐山轨道客车有限责任公司、铁道第三勘察设计院集团有限公司、株洲南车时代电气股份有限公司、青岛四方车辆研究所有限公司。
    本标准主要起草人：常文森、李杰、张锟、吴峻、陈贵荣、李江锁、周丹峰、佘龙华、龙志强、崔鹏、王宁、刘少克、李晓龙、骆力、齐洪峰、王永刚、张佩竹、滕一陛、许义景、庞伟娟。

1 范围

    本标准规定了中低速磁浮交通车辆悬浮控制系统的系统组成、环境条件、要求、检验与试验方法、检验规则、标识、包装、贮存与质量保证。
    本标准适用于中低速磁浮交通车辆(简称车辆)悬浮控制系统的制造、试验和验收。

2 规范性引用文件

    下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
    GB 4208-2008 外壳防护等级(IP代码)
    GB／T 13306 标牌
    GB／T 21414 铁路应用 机车车辆 电气隐患防护的规定
    GB／T 21563-2008 轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验
    GB／T 24338．4 轨道交通 电磁兼容 第3-2部分：机车车辆 设备
    GB／T 25119-2010 鞔道交通 机车车辆电子装置
    CJ／T 375 中低速磁浮交通车辆通用技术条件

3 术语和定义

    CJ／T 375界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3．1
    悬浮架 levitation bogie
    支撑车体并传递悬浮、导向、牵引与制动力的机械结构装置，并具有机械解耦适应轨道曲线与不平顺公差的作用。

3．2
    悬浮模块 levitation module
    承载车辆悬浮、导向和牵引的基本单元。模块主要由托臂、箱梁、电磁铁和牵引电机等部件构成，两个模块通过防侧滚梁连接组成悬浮架。

3．3
    悬浮控制系统 levitation control system
    实现车辆悬浮功能的系统。包括悬浮控制器、悬浮电磁铁和悬浮传感器。

3．4
    悬浮控制器 levitation controller
    对悬浮电磁铁与轨道之间的间隙进行控制，使电磁铁保持稳定悬浮的电气装置，包括功率单元和控制单元。

3．5
    控制单元 control unit
    接收悬浮传感器、功率单元和悬浮指令信号，经过运算处理，生成控制信号的单元。

3．6
    功率单元 power unit
    将来自控制单元的信号进行功率放大，以驱动悬浮电磁铁工作的单元。

3．7
    磁浮 magnetic levitation
    磁悬浮
    通过对悬浮电磁铁电流的控制，使车辆与轨道间保持稳定间隙的无接触状态。

3．8
    悬浮间隙 levitation gap
    车辆在悬浮状态下悬浮电磁铁磁极面与F型钢轨下表面之间的垂向距离。

3．9
    悬浮间隙偏差 levitation gap deviation
    实际悬浮间隙与额定间隙之差。

3．10
    悬浮导向控制 levitation and guidance control
    通过悬浮间隙、磁铁垂向加速度等信号检测，对悬浮电磁铁的励磁电流进行反馈控制，调节悬浮力，以保持允许的悬浮间隙。当电磁铁横向偏离F轨时，悬浮力的横向分力产生使其横向复位的导向作用。

3．11
    悬浮电磁铁 electromagnet for levitation
    在励磁电流作用下，产生可控电磁力，实现电磁悬浮和导向功能的电磁铁。主要由励磁线圈、极板和铁芯构成。

3．12
    悬浮传感器 levitation sensor
    测量悬浮控制系统的特定状态量，如悬浮间隙、磁铁垂向加速度等，并将其转化成电信号的器件或装置。

3．13
    励磁电流 exciting current
    流过悬浮电磁铁的电流。

3．14
    起浮 levitating up
    在悬浮控制器控制下，悬浮电磁铁从落车状态上升到额定悬浮间隙的过程。

3．15
    落下 landing
    在悬浮控制器控制下，悬浮电磁铁从悬浮状态降落到落车状态的过程。

4 系统组成

    悬浮控制系统由下列设备组成，见图1。
    ——悬浮传感器；
    ——悬浮控制器；
    ——悬浮电磁铁。

图1 磁浮列车悬浮系统图
说明：
        1——直线电机；
        2——轨枕；
        3——水泥梁；
        4——悬浮电磁铁；
        5——悬浮传感器；
        6——F轨；
        7——托臂／箱梁；
        8——空气弹簧；
        9——悬浮控制器；
        10——车体。

5 环境条件

5．1 海拔高度：≤1400m。

5．2 环境温度：—25℃～＋40℃。

5．3 最大相对湿度(当月月平均最低温度25℃)：≤90％。

5．4 悬浮控制系统应能承受风、沙、雨、雪的侵袭及车辆清洗时清洗剂的腐蚀作用。

6 要求

6．1 悬浮控制系统

6．1．1 悬浮控制系统应能保证车辆在各种载荷下正常悬浮，额定悬浮间隙8mm，静态时悬浮间隙偏差±0．2mm；列车运行时，悬浮间隙偏差±4mm。

6．1．2 应能适应车辆从空载到最大载荷的运行状态。

6．1．3 应适合车辆运行中由静止至最高运行速度的变化。

6．1．4 应能通过最大坡度70‰的坡道，车辆最大载荷状态下能在70‰坡道上起浮并运行。

6．1．5 应能通过最小转弯半径为50m的曲线，车辆最大载荷状态下能在曲线上起浮并运行。

6．1．6 最大载荷条件下，持续工作能力不应小于18h。

6．1．7 应具备信息传递功能，能将悬浮控制系统的起浮／落下状态以及故障状态传送到悬浮控制监测设备。

6．1．8 任一车辆有一个悬浮架悬浮控制失效时，其他悬浮架的悬浮系统应能维持列车运行到邻近的车站。

6．1．9 各电气设备隐患防护应符合GB／T 21414的规定。

6．1．10 悬浮控制系统的试验宜在磁浮列车上进行。

6．2 悬浮传感器

6．2．1 悬浮传感器安装在悬浮电磁铁上，测量悬浮电磁铁与轨道之间的垂向(悬浮)间隙，以及悬浮电磁铁的垂向加速度信息。

6．2．2 悬浮传感器的工作温度范围应为—25℃～85℃。

6．2．3 悬浮传感器的悬浮间隙检测探头针对轨道接缝应用环境应有冗余设置，在通过轨道最大40mm接缝宽度时，悬浮间隙为0mm～12mm条件下，传感器保证至少有两个间隙输出信号不应超出0．5mm的偏差。

6．2．4 悬浮传感器的垂向加速度测量应有冗余设置，保证一路加速度检测出现故障时不影响悬浮系统性能。

6．2．5 全量程范围内，悬浮间隙的检测最大误差不应超过1％的量程，同一检测位移下各探头检测输出的差异不应大于2％的量程。

6．2．6 悬浮间隙在0mm～12mm范围内检测的温度漂移不应超出0．1％量程／℃。

6．2．7 每路悬浮间隙输出信号年度稳定度偏差不应超出量程±0．5mm，每年对传感器进行校验，如超出此值重新标定。

6．2．8 加速度信号的零点年度稳定度偏差不应超出±0．02g，温度漂移不应超出0．02％量程／℃。

6．2．9 防护等级应符合GB 4208-2008的IP66。

6．2．10 电磁兼容指标应符合GB／T 25119-2010中12．2．6、12．2．7和12．2．8的规定。

6．2．11 振动和冲击指标应符合GB／T 21563-2008中Ⅱ类幅值的1／2的规定。

6．2．12 悬浮传感器最大重量不应超过3kg。

6．2．13 悬浮传感器寿命不应小于8年。

6．3 悬浮控制器

6．3．1 悬浮控制器应使磁浮列车稳定悬浮，并能适应车辆各种运行工况；并应能将悬浮控制系统的工作状态信息传送到磁浮列车的控制与诊断系统，且具有容错控制功能。

6．3．2 当悬浮控制系统发生故障时，悬浮控制器应及时传送故障情况，并根据故障的等级，分别采取相应施。

6．3．3 电磁兼容性能应符合GB／T 24338．4的规定。

6．3．4 防护等级应符合GB 4208-2008的IP54等级的规定。

6．3．5 振动和冲击指标应符合GB／T 21563-2008中Ⅰ类A级的规定。

6．3．6 悬浮控制器额定输入主电压DC330V，波动范围—30％～20％，额定输入控制电压DC110V，波动范围—30％～25％。

6．3．7 悬浮控制器最大输出电流不应小于额定输出电流的4倍，持续时间不应小于10s。

6．3．8 悬浮控制器最大重量不应超过50kg。

6．3．9 悬浮控制器寿命不应低于8年。

6．4 悬浮电磁铁

6．4．1 每个悬浮电磁铁宜由4个磁轭、线圈和内外极板组成。

6．4．2 悬浮电磁铁应设置防吸附滑块。

6．4．3 悬浮电磁铁的外部连接线与接线柱的连接应做防水处理。

6．4．4 绝缘等级应为C级。

6．4．5 防护等级应符合GB 4208-2008的IPX5等级。

6．4．6 额定承载能力不应小于3．5t。

6．4．7 振动和冲击指标应符合GB／T 21563-2008中Ⅱ类幅值的1／2的规定。

6．4．8 悬浮电磁铁最大重量不应超过420kg。

6．4．9 悬浮电磁铁寿命不应低于3年。

7 检验与试验方法

7．1 检验项目

7．1．1 悬浮传感器、悬浮控制器及悬浮电磁铁检验项目应符合7．2～7．9的要求。

7．1．2 悬浮传感器、悬浮控制器及悬浮电磁铁在装车前应检验产品出厂时质量合格证。

7．2 列车悬浮试验

7．2．1 试验方法：空载时，列车连续起浮／落下100次，每次间隔30s，目测起浮／落下动作与悬浮控制监测设备显示界面数值。

7．2．2 试验判定：工作期间未发生故障；起浮／落下动作平稳，查看悬浮控制监测设备显示悬浮间隙8mm；起浮／落下动作与悬浮状态界面显示时间间隔一致，则认为该试验结果合格。

7．3 静载试验

7．3．1 试验方法：列车承载最大载荷35t时，列车连续起浮／落下100次，每次间隔30s：
    a) 目测起浮／落下动作与通讯显示；
    b) 在每个悬浮电磁铁上放置两只游标卡尺，放置位置为：悬浮电磁铁两端距边缘10mm处；
    c) 列车起浮后，记录每个游标卡尺所测量的静态悬浮间隙；同时记录悬浮控制监测设备显示的各静态悬浮间隙。

7．3．2 试验判定：列车起浮／落下动作平稳，起浮／落下动作显示悬浮间隙8mm；悬浮控制监测设备显示内容一致，且起浮后的静态悬浮间隙误差±0．2mm，则认为本试验结果合格。

7．4 动载试验

7．4．1 试验方法：
    a) 动载试验宜在平直轨道段进行；
    b) 空载时，列车分别以35km／h、60km／h和最高运行速度运行，观测悬浮控制监测设备上显示数值，记录悬浮控制系统状态与每个悬浮电磁铁的悬浮间隙变化情况；
    c) 每辆车载荷为额定载荷时，列车分别以35km／h、60km／h和最高运行速度运行，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个悬浮电磁铁的悬浮间隙变化情况；
    d) 车辆最大载荷时，分别以35km／h、60km／h和最高运行速度运行，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个悬浮电磁铁的悬浮间隙变化情况。

7．4．2 试验判定：悬浮控制监测设备显示正常；所有悬浮间隙变化值在允许的范围(动态间隙不大于±4mm)，则认为本试验结果合格。

7．5 曲线通过试验

7．5．1 试验方法：
    a) 车辆空载时，以规定速度通过50m半径曲线，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个电磁铁的悬浮间隙变化情况；
    b) 车辆最大载荷时，以规定速度通过100m半径曲线，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个电磁铁的悬浮间隙变化情况；
    c) 车辆最大载荷时，列车在100m半径曲线中央落下，20s后列车起浮并运行，目测起浮动作，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态。

7．5．2 试验判定：悬浮控制系统无故障显示；曲线通过时所有悬浮间隙的变化值符合6．1．1规定；曲线上列车起浮时所有电磁铁均正常起浮(各电磁铁均能在起浮后8s内达到稳定悬浮间隙8mm)，列车浮起后能够自由移动，则认为本试验结果合格。

7．6 坡道通过试验

7．6．1 试验方法：
    a) 列车最大载荷时，以坡道规定速度通过70‰坡道，观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个电磁铁的悬浮间隙变化情况；
    b) 列车最大载荷时，列车在70‰坡道上落下，20s后列车起浮并运行。目测起浮动作，观测列车诊断与控制系统上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态。

7．6．2 试验判定：悬浮控制系统无故障显示；坡道通过时所有悬浮间隙的变化值符合6．1．1的规定，坡道上列车浮起后运行正常，则认为本试验结果合格。

7．7 持续时间试验

7．7．1 试验方法：列车最大载荷时，以不低于正式运营平均速度连续运行18h。观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个电磁铁的悬浮间隙变化情况。

7．7．2 试验判定：悬浮控制系统无故障显示；所有悬浮间隙的变化值符合6．1．1的规定，则认为本试验结果合格。

7．8 偏载试验

7．8．1 试验方法：每辆车放置额定载荷的1／2，放置时将载荷全部放在车辆纵向中轴线同一侧，列车以不低于正式运营平均速度连续运行4h。观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态与每个电磁铁的悬浮间隙变化情况。

7．8．2 试验判定：悬浮控制系统无故障显示；所有悬浮间隙的变化值符合6．1．1的规定，则认为本试验结果合格。

7．9 模拟故障试验

7．9．1 试验方法：列车最大载荷时，列车起浮并保持静止，20s后，通过悬浮控制监测设备向悬浮系统发出指令，使每节车辆有一个悬浮架落下，其他悬浮架保持浮起状态，列车以故障状态规定速度运行。观测悬浮控制监测设备上的悬浮状态显示界面，记录悬浮控制系统状态。

7．9．2 试验判定：列车能以规定的速度运行适当的距离(最长的站间距)；除人为落下的悬浮架外，其他悬浮架均保持正常悬浮状态，列车控制系统有故障显示，悬浮控制系统无故障显示，则认为本试验结果合格。

8 检验规则

8．1 检验分类
    应通过检验，证明悬浮控制系统设备符合本标准和相关国家现行标准的要求，检验分类为：
    a) 型式检验：用于考核指定产品的设计符合同本标准及相关产品标准；
    b) 例行检验：用于检测材料和工艺故障，确定悬浮系统设备功能正常。
    检验项目按表1规定进行。

表1 悬浮控制系统检验项目

8．2 例行检验

8．2．1 对每一辆车出厂时，制造厂应按表1规定的项目对悬浮控制系统进行例行试验。例行试验过程中，若有任意一项不合格，则悬浮控制系统为不合格。技术检验部门按本标准对悬浮控制系统逐项检查，检查合格方准予验收。

8．2．2 经用户与制造厂双方协商，用户可在交车的整列车中进行抽样检查检验，以验证例行检验结果。

8．3 型式检验

8．3．1 型式检验应按表1规定的项目进行。

8．3．2 型式检验应由具备资质的单位承担，并出具相应的检验报告。

8．3．3 有下列情况之一时，应进行型式试验：
    a) 新产品或老产品改进生产的试制定型鉴定；
    b) 正常生产后，因产品的设计、工艺、生产设备和管理方面有较大改变而可能影响产品的使用性能时；
    c) 产品停产两年以上，恢复生产时；
    d) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差距时；
    e) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。

9 标识

    悬浮控制系统设备的标识应符合GB／T 13306的规定。

10 包装、贮存与质量保证

10．1 悬浮控制系统设备的包装应符合防潮、防尘和防止运输损害的规定。

10．2 悬浮控制系统设备出厂时应提交有关技术文件、维修用图纸及说明书，备品和专用工具。

10．3 悬浮控制设备应按制造厂的规定贮存在干燥、清洁、无酸碱及腐蚀性气体的场所，低温贮存温度不应低于—40℃。

10．4 悬浮控制设备的保修期限不低于验收交货后18个月。在用户遵守使用维护说明书的情况下，保修期限内确属设备质量问题而出现故障影响运行或损坏时，制造商应及时无偿地负责修理或更换，安装调试，恢复运行。

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