中低速磁懸浮線路維護(hù)工程車的可行性分析及建議

殷 勤

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

中低速磁懸浮線路維護(hù)工程車的可行性分析及建議

殷 勤

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

以中低速磁懸浮線路維護(hù)用工程車為研究對(duì)象,結(jié)合長(zhǎng)沙磁浮線路的特點(diǎn),通過對(duì)常規(guī)軌道工程車、中低速磁浮列車和軌道的分析,總結(jié)磁懸浮線路維護(hù)工程車的功能需求和需解決的問題,并針對(duì)具體問題,提出對(duì)比分析方案,為基地設(shè)計(jì)、工程車的研發(fā)提供參考。

中低速磁懸浮鐵路；維護(hù)工程車；技術(shù)問題；分類；

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，人們對(duì)出行環(huán)境的日益關(guān)注，對(duì)城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)的要求也越來越高，磁懸浮技術(shù)正是適應(yīng)這種要求而誕生的新一代環(huán)保型軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)[1，2]。隨著長(zhǎng)沙磁浮快線[3]試運(yùn)營(yíng)的成功，國(guó)內(nèi)外中低速磁浮交通將越來越受社會(huì)青睞，而磁浮線路維護(hù)的工程車是磁浮交通發(fā)展的必備因素之一。

2 常規(guī)工程車的基本作用

常規(guī)工程車在城市軌道交通線路施工、線路維護(hù)和檢測(cè)作業(yè)中發(fā)揮著重要作用[4，5]。主要分為以下幾種。

(1)用于地鐵、磁浮等城市電客車、運(yùn)輸車輛及無(wú)動(dòng)力軌道車輛的牽引、調(diào)機(jī)作業(yè)。

(2)用于正線上(隧道內(nèi))、車輛段內(nèi)對(duì)事故車輛進(jìn)行救援作業(yè)。

(3)對(duì)地鐵、磁浮等城市軌道交通線路日常檢查、保養(yǎng)進(jìn)行工程維修、貨物運(yùn)輸?shù)取?/p>

一般城市軌道交通配置的常規(guī)工程車有調(diào)車、軌道(線路)檢測(cè)車、鋼軌打磨車、網(wǎng)軌作業(yè)車及其他特種作業(yè)車等。本文主要以中低速磁浮軌道(線路)維護(hù)工程車為研究對(duì)象。

3 中低速磁浮列車和磁浮軌道

中低速磁浮列車采用U形電磁鐵和F軌取代輪軌列車的車輪和軌道。以短定子型直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，懸浮氣隙為8 mm，速度為100 km/h左右，如圖1所示[6，7]。磁浮軌道型式采用鋼枕型式的中低速磁浮軌道結(jié)構(gòu)，軌道結(jié)構(gòu)自上而下主要由感應(yīng)板、F型鋼、鋼軌枕、伸縮接頭、連接件、扣件系統(tǒng)、承軌臺(tái)道床等部件組成[8-10]，如圖2所示。

圖1 磁浮軌道立面

圖2 磁浮軌道結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)沙中低速磁浮軌道現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

圖3 中低速磁浮軌道

4 磁浮線路工程車功能及分類

4.1 巡檢要求

須承擔(dān)F軌、接觸軌的定期巡檢，零部件檢修更換，并能通過視頻系統(tǒng)準(zhǔn)確分析相關(guān)尺寸。能夠攜帶相關(guān)工具及裝備，檢測(cè)F軌幾何參數(shù)(包括高低、水平位置、錯(cuò)牙、軌距以及軌向等)；并能對(duì)接觸軌幾何參數(shù)(高低、軌距、磨耗等)進(jìn)行對(duì)比。

4.2 運(yùn)輸要求

能夠攜帶工作人員、輔料、檢修工器具以及備用零部件，以及在特殊天氣條件下攜帶除塵、除雪融冰裝備等[11-12]。

4.3 檢修要求

能夠協(xié)助檢修人員完成軌道、軌道梁、連接螺栓、F型軌道、匯流排、接觸軌、絕緣子、信號(hào)燈等部件的檢修與更換。車輛側(cè)部需設(shè)置登車梯，方便檢修人員下到橋梁平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。

4.4 功能要求

特殊環(huán)境下，要求工程車具有融冰除雪的功能。在我國(guó)北方地區(qū)或中部極寒天氣下，為保證磁浮車的正常運(yùn)營(yíng)，需對(duì)軌道進(jìn)行除冰除雪。

4.5 磁浮工程車分類

按照目前國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，磁浮工程車可以按以下3種方式分類。

(1)按驅(qū)動(dòng)方式分：內(nèi)燃動(dòng)力方式、蓄電池動(dòng)力方式、接觸軌受電方式。

(2)按走行方式分：輪軌方式、懸浮方式。

(3)按功能分：軌道維修工程車、掃障工程車、除雪(冰)工程車。

5 技術(shù)問題

磁浮交通的優(yōu)勢(shì)在于低噪聲、大坡度、小彎道的技術(shù)特點(diǎn)[13]，由此磁浮工程車研發(fā)關(guān)鍵在于以下幾個(gè)問題。

5.1 動(dòng)力方式問題

目前有內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)、蓄電池動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、接觸軌動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，其優(yōu)、缺點(diǎn)如表1所示。

表1 磁浮交通不同動(dòng)力方式的優(yōu)缺點(diǎn)

5.2 噪聲問題

磁浮工程車若采用內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)方案，按照傳統(tǒng)地鐵工程車設(shè)計(jì)方案，一般采用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，輪軌走行方式，由此噪聲源為發(fā)電機(jī)、液壓站、輪軌3方面組成，噪聲較大；從噪聲源方面考慮，蓄電池驅(qū)動(dòng)、接觸軌驅(qū)動(dòng)方式較優(yōu)。

5.3 車輪問題

對(duì)于磁浮軌排結(jié)構(gòu)來講，采用的是F軌道，車輪若要在此軌道上部行走，不同于傳統(tǒng)地鐵軌道，F(xiàn)軌是平面結(jié)構(gòu)，車輪需采用平面結(jié)構(gòu)，不可采用曲踏面結(jié)構(gòu)，但有必要設(shè)計(jì)輪緣。按照學(xué)術(shù)刊文記載，JI型接頭適應(yīng)軌排伸縮量在10 mm以內(nèi)的接頭；JII型接頭適應(yīng)軌排伸縮量在10～20 mm的接頭；JIII型接頭適應(yīng)軌排伸縮量>20 mm的接頭。軌道接縫最大≤40 mm[15]，對(duì)于輪對(duì)來講，選擇合適的輪徑是技術(shù)難題，其優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

表2 磁浮交通不同車輪的優(yōu)缺點(diǎn)

由表2對(duì)比分析，選擇既能降噪，又能抗磨的車輪成為難題。尤其在速度超過25 km/h時(shí)，選擇難度更大。

5.4 爬坡問題

工程車選擇不同的走行方式，爬坡能力有區(qū)別。主要有輪對(duì)走行方案和懸浮走行方案，其優(yōu)缺點(diǎn)如表3所示。

表3 磁浮交通不同走行方式對(duì)爬坡功能的影響

可以根據(jù)實(shí)際工藝需求及線路情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5.5 融冰除雪問題

面對(duì)西北、東北等氣候嚴(yán)寒地區(qū)，磁浮工程車研發(fā)時(shí)，需要注意多積雪和結(jié)冰的氣候條件，能否有效地除冰且不破壞鋁感應(yīng)板是技術(shù)難關(guān)，其主要優(yōu)缺點(diǎn)如表4所示。

表4 磁浮交通不同走行方式對(duì)除雪功能的影響

5.6 救援功能

工程車選擇不同的走行方式，救援能力有區(qū)別。主要以輪對(duì)走行方案和懸浮走行方案進(jìn)行區(qū)分，其優(yōu)缺點(diǎn)如表5所示。

表5 磁浮交通不同走行方式對(duì)救援功能的影響

6 結(jié)論及建議

(1)設(shè)計(jì)磁浮工程車時(shí)需綜合考慮氣候條件和線路環(huán)境問題，采用定向功能條件進(jìn)行定制研發(fā)。

(2)在工程車的走行方案選擇方面，輪軌方案在性價(jià)比方面要優(yōu)于磁浮方案。

(3)在除雪除冰方面，尤其是接觸式除雪除冰，需考慮不劃傷4 mm厚鋁感應(yīng)板。

(4)在選擇蓄電池作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，并采用懸浮方案時(shí)，需考慮電池自身重力與懸浮重力之間的互為矛盾體的關(guān)系。

(5)采用輪軌方案時(shí)，需考慮車輪的選材、直徑與軌縫之間的關(guān)系，不應(yīng)以滿足獨(dú)一條件為目標(biāo)。

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Feasibility Analysis and Suggestions on Maintenance of Medium and Low Speed Maglev Line

YIN Qin

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

Aiming at the engineering vehicle for medium and low speed maglev line maintenance and based on the characteristics of the engineering vehicle on the maglev line in Changsha, this paper analyzes the common engineering vehicle and medium and low speed maglev train and the track to address the functional requirements and solutions associated with the maintenance vehicle of the maglev line, and proposes comparison and analysis plan according to existing problems, which may provide references for the design of the base and development of the engineering vehicle.

Medium and low speed maglev railway; Maintenance vehicle; Technical problems; Classification

1004-2954(2018)01-0151-03

2017-03-10；

2017-04-11

殷 勤(1970—)男，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于西南交通大學(xué)熱能動(dòng)力工程專業(yè)，E-mail：yyqq9988@163.com。

U237;U216.3

A

10.13238/j.issn.1004-2954.201703100002