中低速磁悬浮线路维护工程车的可行性分析及建议

殷 勤

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

中低速磁悬浮线路维护工程车的可行性分析及建议

殷 勤

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

以中低速磁悬浮线路维护用工程车为研究对象,结合长沙磁浮线路的特点,通过对常规轨道工程车、中低速磁浮列车和轨道的分析,总结磁悬浮线路维护工程车的功能需求和需解决的问题,并针对具体问题,提出对比分析方案,为基地设计、工程车的研发提供参考。

中低速磁悬浮铁路；维护工程车；技术问题；分类；

1 概述

随着社会经济的发展，科技的进步，人们对出行环境的日益关注，对城市轨道交通运输系统的要求也越来越高，磁悬浮技术正是适应这种要求而诞生的新一代环保型轨道交通运输系统[1，2]。随着长沙磁浮快线[3]试运营的成功，国内外中低速磁浮交通将越来越受社会青睐，而磁浮线路维护的工程车是磁浮交通发展的必备因素之一。

2 常规工程车的基本作用

常规工程车在城市轨道交通线路施工、线路维护和检测作业中发挥着重要作用[4，5]。主要分为以下几种。

(1)用于地铁、磁浮等城市电客车、运输车辆及无动力轨道车辆的牵引、调机作业。

(2)用于正线上(隧道内)、车辆段内对事故车辆进行救援作业。

(3)对地铁、磁浮等城市轨道交通线路日常检查、保养进行工程维修、货物运输等。

一般城市轨道交通配置的常规工程车有调车、轨道(线路)检测车、钢轨打磨车、网轨作业车及其他特种作业车等。本文主要以中低速磁浮轨道(线路)维护工程车为研究对象。

3 中低速磁浮列车和磁浮轨道

中低速磁浮列车采用U形电磁铁和F轨取代轮轨列车的车轮和轨道。以短定子型直线感应电机驱动，悬浮气隙为8 mm，速度为100 km/h左右，如图1所示[6，7]。磁浮轨道型式采用钢枕型式的中低速磁浮轨道结构，轨道结构自上而下主要由感应板、F型钢、钢轨枕、伸缩接头、连接件、扣件系统、承轨台道床等部件组成[8-10]，如图2所示。

图1 磁浮轨道立面

图2 磁浮轨道结构

长沙中低速磁浮轨道现场如图3所示。

图3 中低速磁浮轨道

4 磁浮线路工程车功能及分类

4.1 巡检要求

须承担F轨、接触轨的定期巡检，零部件检修更换，并能通过视频系统准确分析相关尺寸。能够携带相关工具及装备，检测F轨几何参数(包括高低、水平位置、错牙、轨距以及轨向等)；并能对接触轨几何参数(高低、轨距、磨耗等)进行对比。

4.2 运输要求

能够携带工作人员、辅料、检修工器具以及备用零部件，以及在特殊天气条件下携带除尘、除雪融冰装备等[11-12]。

4.3 检修要求

能够协助检修人员完成轨道、轨道梁、连接螺栓、F型轨道、汇流排、接触轨、绝缘子、信号灯等部件的检修与更换。车辆侧部需设置登车梯，方便检修人员下到桥梁平台进行作业。

4.4 功能要求

特殊环境下，要求工程车具有融冰除雪的功能。在我国北方地区或中部极寒天气下，为保证磁浮车的正常运营，需对轨道进行除冰除雪。

4.5 磁浮工程车分类

按照目前国内技术的发展状态，磁浮工程车可以按以下3种方式分类。

(1)按驱动方式分：内燃动力方式、蓄电池动力方式、接触轨受电方式。

(2)按走行方式分：轮轨方式、悬浮方式。

(3)按功能分：轨道维修工程车、扫障工程车、除雪(冰)工程车。

5 技术问题

磁浮交通的优势在于低噪声、大坡度、小弯道的技术特点[13]，由此磁浮工程车研发关键在于以下几个问题。

5.1 动力方式问题

目前有内燃驱动、蓄电池动力驱动、接触轨动力驱动，其优、缺点如表1所示。

表1 磁浮交通不同动力方式的优缺点

5.2 噪声问题

磁浮工程车若采用内燃驱动方案，按照传统地铁工程车设计方案，一般采用液压系统传动，轮轨走行方式，由此噪声源为发电机、液压站、轮轨3方面组成，噪声较大；从噪声源方面考虑，蓄电池驱动、接触轨驱动方式较优。

5.3 车轮问题

对于磁浮轨排结构来讲，采用的是F轨道，车轮若要在此轨道上部行走，不同于传统地铁轨道，F轨是平面结构，车轮需采用平面结构，不可采用曲踏面结构，但有必要设计轮缘。按照学术刊文记载，JI型接头适应轨排伸缩量在10 mm以内的接头；JII型接头适应轨排伸缩量在10～20 mm的接头；JIII型接头适应轨排伸缩量>20 mm的接头。轨道接缝最大≤40 mm[15]，对于轮对来讲，选择合适的轮径是技术难题，其优缺点如表2所示。

表2 磁浮交通不同车轮的优缺点

由表2对比分析，选择既能降噪，又能抗磨的车轮成为难题。尤其在速度超过25 km/h时，选择难度更大。

5.4 爬坡问题

工程车选择不同的走行方式，爬坡能力有区别。主要有轮对走行方案和悬浮走行方案，其优缺点如表3所示。

表3 磁浮交通不同走行方式对爬坡功能的影响

可以根据实际工艺需求及线路情况进行优化设计。

5.5 融冰除雪问题

面对西北、东北等气候严寒地区，磁浮工程车研发时，需要注意多积雪和结冰的气候条件，能否有效地除冰且不破坏铝感应板是技术难关，其主要优缺点如表4所示。

表4 磁浮交通不同走行方式对除雪功能的影响

5.6 救援功能

工程车选择不同的走行方式，救援能力有区别。主要以轮对走行方案和悬浮走行方案进行区分，其优缺点如表5所示。

表5 磁浮交通不同走行方式对救援功能的影响

6 结论及建议

(1)设计磁浮工程车时需综合考虑气候条件和线路环境问题，采用定向功能条件进行定制研发。

(2)在工程车的走行方案选择方面，轮轨方案在性价比方面要优于磁浮方案。

(3)在除雪除冰方面，尤其是接触式除雪除冰，需考虑不划伤4 mm厚铝感应板。

(4)在选择蓄电池作为驱动动力，并采用悬浮方案时，需考虑电池自身重力与悬浮重力之间的互为矛盾体的关系。

(5)采用轮轨方案时，需考虑车轮的选材、直径与轨缝之间的关系，不应以满足独一条件为目标。

[1] 唐锐，吴俊泉.中低速磁浮列车在我国城轨道交通中的应用前景[J].都市快轨交通，2006，19(2)：12-16.

[2] 杨新斌.中低速磁浮技术在城市轨道交通中的应用[J].铁道车辆，2015，53(4)：30-32.

[3] 杨铭.长沙南至机场中低速磁悬浮工程限界研究[J].铁道标准设计，2017，61(3)：19-22.

[4] 王晓，罗强.简析成都地铁工程国的维修保养[J].现代城市轨道交通，2014(3)：47-49.

[5] 缪君，白菊兰.企业资产管理系统在成都地铁工程车维护中的应用[J].城市轨道交通研究，2013，16(5)：124-127.

[6] 杨其振，刘道通，于春华.中低速磁浮交通轨道工程研究与设计[J].铁道标准设计，2010(10)：35-39.

[7] 蔡文锋，徐锡江，吴承锦，等.株洲中低速磁浮试运线轨道设计关键技术研究[J].铁道标准设计，2015(6)：40-45.

[8] 杨其振，刘道通，于春华.中低速磁浮交通轨道工程研究与设计[J].铁道标准设计，2010(10)：35-39.

[9] 何岚.长定子中低速磁浮列车试验轨道结构动态特性研究[D].成都：西南交通大学，2013.

[10] 徐银光，蔡文锋.中低速磁浮交通工程建设核心技术研究[J].铁道工程学报，2015，32(7)：82-87.

[11] 俞辉.地铁工程车检修工职业标准体系开发[J].城市轨道交通研究，2015，18(7)：113-115.

[12] 胡鹏，杨海通，曾其威.城市轨道交通工程车选型分析[J].电力机车与城轨车辆，2012，35(2)：75-77.

[13] 罗江胜，李德才.中低速磁悬浮交通系统应用前景展望：[C]∥2014中国青岛城市轨道交通管理和技术创新研讨会论文集. 青岛：2014.

[14] 陈丰宇，谭本旭.上海轨道交通蓄电池电力工程车牵引性能参数探讨[J].电力机车与城轨车辆，2013，36(5)：61-63.

[15] 蔡文锋，颜华，杨平.中低速磁浮轨道系统特点及工程适应性分析[J].铁道工程学报，2015，32(2)：54-59.

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，高级工程师，1991年毕业于西南交通大学热能动力工程专业，E-mail：yyqq9988@163.com。

U237;U216.3

A

10.13238/j.issn.1004-2954.201703100002