中低速磁浮車貫通道曲線性能改進設計和分析

楊航++王志俊++趙紅軍

摘 要：貫通道是軌道車輛上靈活可動的部分， 可以適應相鄰的兩個車廂之間的相對運動并提供乘客一個安全舒適的通道。本文介紹了磁浮車貫通道系統(tǒng)的對中方案的改進設計，通過對收緊繩方案、踏板分塊結構、貫通道支撐接口等部分的改進設計，提高貫通道系統(tǒng)的通過曲線性能，降低乘客通過的安全隱患。

關鍵詞：磁浮貫通道；踏板分塊；對中；曲線性能

中圖分類號：U237 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0030-02

中低速磁浮車輛采用特殊的抱軌設計，使列車“浮”于空中，車輛運行平穩(wěn)，不會發(fā)生脫軌和側翻現(xiàn)象，無摩擦、零排放、低噪音，被認為是未來城市軌道交通的發(fā)展趨勢。這種新型綠色交通磁浮車輛不僅要安全可靠，最小轉彎半徑與地鐵相比更小，僅75m，這就對貫通道的曲線通過能力提出了較高的要求。本文主要對磁浮車輛貫通道對中效果和曲線通過能力進行了研究，為今后的磁浮車輛貫通道的設計工作起到一定的指導作用。

1 現(xiàn)有磁浮貫通道方案

為適應較小的轉彎半徑，某磁浮車輛兩車廂之間的端距增大到800mm。由于貫通道的跨距較大，貫通道自身重量和需承載的乘客重量都大幅提高，踏板支撐方式若采用B型地鐵車輛類似的端墻承載自支撐結構，力和力臂過大，結構強度設計難度較大。一次采用類似A型地鐵車輛中間安裝帶支撐的中間框結構，支撐上安裝磨耗塊，放置于車鉤支撐板上，以此支撐貫通道及乘客載荷重量。側護板采用帶轉軸機構的整體式柔性側護板，可以適應惡劣的曲線工況，同時獲得更好的美工效果。該結構在車輛曲線通過驗證中，貫通道中間支撐骨架與兩側車廂的夾角有較大差異，貫通道對中效果不好，導致貫通道的踏板搭接結構兩側相對位移量不一致，踏板翹起問題嚴重，有很大的乘客磕碰絆倒的安全隱患。

通過車輛過曲線運行試驗驗證分析，主要原因有兩點，一是目前踏板采用四塊板結構，下踏板為斜面，上踏板搭在下踏板上，當在曲線上時，由于單塊踏板過大，曲線內側上踏板被下踏板擠壓抬起，整塊踏板無活動關節(jié)，所以另一側上踏板隨之上翹。二是，貫通道過曲線時，中間框的位置并未跟隨曲線運動，兩側位移量不均勻，對中效果不佳。

2 踏板分塊結構設計

2.1 現(xiàn)有踏板設計

磁浮車貫通道踏板采用四塊分塊結構，結構簡單，單塊踏板橫向跨距較大，容易因一側支撐，整塊被翹起。如圖1所示。

2.2 踏板分塊改進設計

改進踏板的分塊方式，增加活動折頁結構并重新分塊，將踏板更改為以下結構，由于折頁是靈活轉動的，增加踏板局部自由度，避免在過曲線時整塊上踏板由于一側受擠壓，另一側脫離下踏板翹起過高。同時在一側兩上踏板中間增加鉸鏈連接，增加鉸鏈的目的在于當中間踏板掀起時，中間有一定釋放量。通過制造樣件，并裝車進行實驗驗證。如圖2所示。

2.3 三角折頁尺寸改進設計

通過驗證分析，兩分塊踏板中間折頁，在曲線狀態(tài)下，作用不大，卻增加了結構復雜度和重量，可以對此處分塊折頁進行簡化設計。另一方面通過驗證效果分析，為達到更好的效果，在滿足結構支撐強度的前提下，更改踏板的分塊型式，加長小三角形折頁的尺寸，減小中間容易產生翹起的踏板的長度。最終踏板優(yōu)化方案，如圖3所示。

3 中間框對中結構設計

分析中間框不對中問題原因主要出在，現(xiàn)有折棚結構缺少對中功能，只在折棚門內側下部有一根限位繩，只能在過極限位置時，才能起限位作用，在貫通道過曲線時，起不到收緊對中作用。為保證中間框在曲線上有良好的位置狀態(tài)，需要增加相應的對中裝置引導約束中間框的動作。

3.1 貫通道支撐方案改進

原方案貫通道支撐墊板上表面為平面，貫通道磨耗板可在其上水平自由滑動。車輛過曲線時，中間框的滑動沒有任何約束，無法限制其跟隨車鉤擺角均勻擺動，這就很容易導致中間框運動不對稱，過多偏向一側車體，會支撐該側上踏板翹起過高。

通過結合某A型車車鉤支撐貫通道的接口關系，重新設計車鉤支撐板外形。根據(jù)本項目貫通道支撐方式，在車鉤支撐板上設計合適的帶坡度的導向槽，將貫通道磨耗板落于墊板凹槽內，保證磨耗板的滑動自由度的同時，又可以起到一定的限制導向作用。使車輛過曲線時，貫通道中間框能夠隨車鉤擺角轉動，達到較好的對中效果。如圖4所示。

3.2 收緊繩方案設計

為了解決折棚過曲線時不對中問題，結合A型車貫通道上下交叉的收緊繩結構形式，分析本項目貫通道最佳受力位置，調整收緊繩的結構，在折棚中間框上增加限位繩組件及延伸器，并根據(jù)貫通道相對運動時，兩收緊點的距離，校核收緊繩的長度尺寸，使收緊繩在貫通道曲線運動時有足夠的收緊力。

改進的折棚結構，已中間框為分界，將折棚分為左右兩塊，上下各安裝一根限位繩，同時兩限位繩之間通過一根延伸器進行固定，該延伸器為一個彈性體。限位繩一側通過側墻支座上固定到車端上，另一側固定到安裝座上，安裝座通過螺釘與中間框進行固定。當折棚運動時，上下限位繩相互作用，通過延伸器限制，對貫通道中間框的水平的位置狀態(tài)有足夠的牽引或限制作用，保證折棚在任何曲線情況下都能居中復位。如圖5所示。

4 結語

本文主要敘述了磁浮車輛帶中間框的單體式貫通道的對中方案改進和曲線通過效果的優(yōu)化，由于下踏板與中間框集成一體，中間框的位置狀態(tài)直接影響踏板位置狀態(tài)，進而影響貫通道在通過小曲線時是否會出現(xiàn)翹起、間隙等不利于乘客安全的隱患。在設計時主要考慮的以下幾種因素：踏板分塊結構、收緊繩方案、中間框支撐對中功能的實現(xiàn)等，通過借鑒地鐵車輛貫通道的成熟應用，并試驗分析驗證改進設計，獲得曲線性能更優(yōu)的貫通道方案。

參考文獻

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