中低速磁浮列車運用檢修關鍵工藝設備研究

李經偉，龍建兵

（1.中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430064；2.寧波市軌道交通集團有限公司，浙江寧波 315000）

中低速磁浮列車運用檢修關鍵工藝設備研究

李經偉1，龍建兵2

（1.中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430064；2.寧波市軌道交通集團有限公司，浙江寧波 315000）

以國內第一座磁浮車輛段的應用為例，通過對中低速磁浮列車懸浮原理、構造進行分析，研究中低速磁浮列車的維修要點。并結合車輛維修要點，分析適用于磁浮列車運用檢修的軌道橋、懸浮架拆裝小車、懸浮架綜合實驗臺等關鍵工藝設備，為今后磁浮車輛段設備的設計提供有益參考。

中低速磁浮列車；檢修；工藝設備；軌道橋；懸浮架拆裝小車

1 中低速磁浮列車介紹

常導中低速磁浮軌道交通是一種新型的城市軌道交通制式，具有噪聲低、半徑小、爬坡能力強、運行平穩等優點，適合地形起伏較大、對環境要求高、中等客流的交通需求，是未來軌道交通系統的重要選擇之一。

磁浮列車采用 DC1 500V 側部受流接觸軌供電，車體兩側均設置受電靴，分別為正負極（圖1）。

與普通輪軌車輛相比，中低速磁浮列車主要區別在于走行部，即懸浮架，因此本節主要介紹懸浮架。

懸浮架相當于輪軌車輛的轉向架，是實現列車懸浮、導向、牽引、制動的主要構件，是磁浮車輛的核心部件。

1.1 懸浮架結構

中低速磁浮列車每節車的懸浮架由 5 個懸浮模塊組成，每個懸浮模塊由左右 2 個子模塊組成，左右子模塊是采用螺栓、吊桿、關節軸承等連接而成的裝配結構，通過 4 根抗側滾梁連接起來。懸浮模塊是直線電機、懸浮磁鐵、懸浮傳感器、空氣彈簧等部件的安裝基礎，是懸浮架承載結構部件（圖2）。

1.2 懸浮架工作原理

軌道與懸浮架關系如圖3 所示。當電磁鐵通電時，左右極板與F軌之間產生吸力，從而對列車產生懸浮力，推動列車懸浮升起。安裝在懸浮架上的懸浮傳感器能夠檢測電磁鐵與F軌之間間隙，并反饋到懸浮控制器，懸浮控制程序根據間隙調節輸出最合適的控制電流信號輸出懸浮力。

圖1 中低速磁浮列車

圖2 懸浮模塊結構示意圖

圖3 懸浮架與軌道關系圖

磁浮列車牽引力由安裝在懸浮架上的直線電機提供，F 軌表面的鋁板與直線感應電機線圈產生電磁感應，感應磁場產生牽引力和電制動力，驅動列車前進和制動。

2 中低速磁浮列車修程修制簡介

中低速磁浮列車的支撐與導向通過非接觸的電磁力實現，與輪軌無機械摩擦，這一特性使得其運用維修模式和作業內容較輪軌列車簡單，相對維修量小。

結合我國中低速磁浮列車的結構特征、檢修工藝特點，并參考日本和韓國中低速磁浮列車修程修制和國內外軌道交通維修體系，提出中低速磁浮列車的維修方式為：計劃預防修+狀態修，車輛實行日檢、周檢、月修、定修、架修、廠修 6 級修程。各級修程的主要檢修內容如表1 所示。

從上面內容中可以看出，磁浮列車與輪軌車輛的主要區別在于懸浮架，檢修的重點內容也是懸浮架。因此，針對懸浮架的維護檢修設備是研究的重點。

表1 中低速磁浮列車各級修程檢修作業內容

3 中低速磁浮列車運用檢修關鍵工藝設備

地鐵列車的運用檢修技術已經相當成熟，磁浮列車檢修可以部分借鑒地鐵的成熟經驗，但因為結構和走行原理不同，運用檢修技術也有相當大的差異，主要體現在懸浮架、懸浮控制器、直線電機等部件的檢修上。下面就幾個不同方面介紹中低速磁浮列車的關鍵工藝設備。

3.1 軌道橋

類似于地鐵車輛段中的軌道橋功能，磁浮列車在庫內進行檢修作業時，需到車輛底部進行車輛走行部、車底電器的觀察和檢測。因此，軌道下方需要具備通透性和足夠的作業空間。參照地鐵軌道橋并結合磁浮軌道結構的特殊性，設計出以下軌道橋形式，如圖4 所示。

圖4 軌道橋平剖視圖

軌道橋中 F 軌距地面標高為 1 800 mm，鋼軌枕距離為 1 400 mm，每根鋼軌枕下設 2 根混凝土支撐柱，柱式支撐之間凈距為 600 mm，足以保證人員在軌面以下通行以及檢查作業，并在支撐柱合適位置設置照明及動力插座，長沙磁浮檢修庫中軌道橋如圖5 所示。

3.2 懸浮架拆裝小車

磁浮列車采用抱軌設計，懸浮架抱在 F 軌兩側，對于懸浮架的拆解維修非常麻煩。需要設計一種在不吊裝車體的情況下拆裝單個懸浮架的裝置。

懸浮架拆裝設備平時作為軌道的一部分，支撐車輛通行，懸浮架拆解作業時，需將待拆解懸浮架準確停在拆裝設備上，將懸浮架上空氣簧與車體之間連接拆解后，拆裝設備的絲桿機構將懸浮架下移，同時可通過自身小車將懸浮架由側向移出。

圖5 長沙磁浮車輛段檢修庫內軌道橋

懸浮架拆裝設備主要由臺架、鎖閉裝置、升降裝置、走行裝置及 F 軌排等組成。懸浮架拆裝小車的結構及參數如圖 6 和表 2 所示。

圖6 懸浮架拆裝小車

表2 懸浮架拆裝小車參數表

3.3 活動軌枕

磁浮列車的牽引逆變器、輔助逆變器等電器大部件位于車體的下方、2 個懸浮模塊之間。由于懸浮模塊的阻擋，這些大部件的維修不能像地鐵車輛一樣從側面進行拆解，只能從車底進行。但是由于庫內軌道橋的特殊形式，鋼軌枕的縱向間距為 1 400 mm，凈間距約 1 200 mm，而車底電器部件最大尺寸為（L×D×H）1 450 mm×1 060 mm×635 mm，顯然不滿足拆裝空間要求，需設計一套活動軌枕機構。

此機構作為軌道結構的一部分，由前后 4 個支座及 2 個絲杠固定鋼軌枕，保證日常車輛正常通行需要，拆裝時卸下支撐座降下絲杠，卸掉中間活動鋼軌枕與F 軌的連接，將絲桿機構及鋼軌枕移出即可留出大設備的拆卸孔位。大部件拆裝工位的結構如圖7 所示。

圖7 大部件拆裝工位

3.4 制動閘片及液壓輪檢修孔

車輛的機械制動采用液壓制動閘片，詳見圖3，因液壓制動閘片的一部分位于懸浮架內側，不便于維修，需在軌道上制作特殊工藝孔，如圖8 所示。

圖8 閘片檢修孔

液壓輪作為車輛懸浮故障時的支撐裝置，保證車輛出現懸浮失效后，維持列車運行到臨近的車站。支撐輪裝置具有耐磨、耐沖擊、耐腐蝕等性能要求。液壓輪的位置位于 F 軌內側短柄處，維修存在困難，需要設置特殊工藝孔，工藝孔由 3 塊連接板和 8 個連接螺栓組成（圖9）。

圖9 液壓輪檢修孔

3.5 整車間隙檢測系統

中低速磁浮列車的懸浮間隙是保證車輛安全和穩定運行的重要因素，是檢修測試中的一項關鍵參數，因此整車間隙檢測系統非常必要。

整車間隙檢測系統需安裝在車輛段檢修標準零軌軌道上，由傳感器測量系統（激光位移傳感器、微光測微計）、傳感器驅動機構、傳感器升起機構、測量控制系統、電控系統等部分組成。用于磁浮車輛走行部檢修完工后，對電機氣隙和電磁鐵氣隙進行檢測，或對磁浮車輛出廠前的電機氣隙和電磁鐵氣隙進行質量檢測。

圖10 整車間隙檢測系統

3.5.1 主要技術參數

（1）直線電機氣隙。直線電機下極面與 F 軌鋁反應板之間在垂向（Z 向）的最小間隙，測量電機長度范圍內（X 向，線路縱向）該間隙的變化情況。綜合測量誤差不大于 0.3 mm。

（2）電磁鐵氣隙。電磁鐵磁極面與F軌磁極面之間在垂向（Z 向）的最小間隙，測量電磁鐵長度范圍內（X 向，線路縱向）該間隙的變化情況。綜合測量誤差不大于 0.3 mm。

（3）電磁鐵橫向距離。電磁鐵外極板面到軌道中心線之間的橫向（Y向，線路橫向）距離。綜合測量誤差不大于 0.3 mm。

3.5.2 設備功能

（1）測量磁浮車輛落車和靜浮時，電機極面到鋁反應板之間的最小間隙。

（2）測量磁浮車輛落車和靜浮時，電磁鐵極面到F軌極面之間的最小間隙。

（3）測量磁浮車輛落車時，電磁鐵相對于軌道的橫向距離。

3.6 懸浮系統綜合試驗臺

懸浮系統綜合試驗臺是對中低速磁浮列車懸浮控制器和傳感器的故障診斷、維修以及動態性能測試的專用裝備，主要由以下單元組成：磁浮軌道、單轉向架懸浮系統、二次懸掛系統、鋼架、輔助電源、地面風機、故障檢測定位儀、懸浮控制器、懸浮傳感器（圖11）。懸浮控制器是磁浮交通系統中的核心控制部件，在懸浮控制器和傳感器裝配到車輛前或使用了一段時間后都需要進行完整的故障隱患檢測和動態性能測試，以保障車輛懸浮系統的安全性和可靠性。懸浮系統綜合試驗臺參數如表3所示，具備以下功能。

圖11 懸浮系統綜合試驗臺

表3 懸浮系統綜合試驗臺參數表

（1）實現懸浮小計算機箱的故障診斷和維護。

（2）實現懸浮大控制機箱的故障診斷和維護。

（3）實現懸浮控制器的動態性能測試。

（4）實現懸浮控制器的溫升測試和電磁兼容測試。

（5）實現懸浮傳感器的故障診斷和故障定位。

可以看出，軌道橋方便檢修工人在車體下作業；懸浮架拆裝小車和活動軌方便懸浮架及車體部件拆解；制動夾鉗及液壓輪設置檢修工藝孔方便檢修作業；整車間隙檢測系統及懸浮系統綜合實驗臺用于車輛和懸浮系統綜合測試。以上設備均屬于針對磁浮車輛特殊研制的工裝，能保證中低速磁浮列車檢修的安全、方便、準確。

4 小結

中低速磁浮列車具有轉彎半徑小、噪音低、磨耗低等優點，且我國擁有完全自主知識產權，在長沙磁浮工程中首次投入商業運營，關于中低速磁浮車輛的運用檢修仍在研究探索中。運用檢修工藝設備對保障中低速磁浮車輛安全運行起著至關重要的作用，本文介紹了中低速磁浮列車目前已研制使用的部分關鍵檢修工藝設備，隨著中低速磁浮系統應用逐漸成熟，可結合運營經驗，研制更多適用于中低速磁浮車輛檢修的工藝設備。

［1］ 彭奇彪，羅華軍，佟來生，等.中低速磁浮車輛懸浮架的技術特征［J］.電力機車與城軌車輛，2012，35 （6）：7-11.

［2］ Q/CYBGMJ003.1-2009.中低速磁浮車輛檢修規程［S］.

［3］ 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.中低速磁懸浮系統研究報告［R］.湖北武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2013.

［4］ 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.中低速磁浮車輛修程修制研究報告［R］.湖北武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2015.

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［6］ 李經偉.某中低速磁浮線路救援方案研究［J］.城市建設理論研究，2014（34）：2791-2792.

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［8］ 徐銀光，蔡文鋒.中低速磁浮交通工程建設核心技術研究［J］.鐵道工程學報，2015（7）：82-87.

責任編輯 凌晨

Study on Key Maintenance Equipment for Mid and Low Speed Maglev Train

Li Jingwei， Long Jianbing

Taking the fi rst maglev train depot in China for an example the paper studies the main features of maintenance for mid and low-speed maglev train through analyzing the principle and structure.Based on the main factors of train maintenance， it explores the key maintenance equipment for mid and low-speed maglev train， including track bridge，dismantling and assembly trolley with suspension frame and integrated test bench， providing references for the design of equipment for future mid and low speed maglev train.

mid and low-speed maglev train， maintenance，technical equipment， track bridge， dismantling and assembly trolley with suspension frame

U237

李經偉（1985—），男，高級工程師

2015-10-19