中低速磁浮列车抗侧滚梁分析

中低速磁浮列车抗侧滚梁分析

闫壮

同济大学，上海市 200092

摘要：科技技术的不断发达，加快了我国交通业、工业的发展。由此可见，需要着重分析中低速磁浮列车的抗侧滚梁架构、受力情况、连接情况以及曲线通过情况等，从而提高列车的功能性。基于此，文章围绕抗侧滚梁的设计方法展开了探讨。

关键词：中低速磁浮；抗侧滚梁；曲线

一、引言

磁浮列车是一种基于无接触磁浮、导向而设计的地面交通工具，它突破了过轮轨列车运行的弊端，其运行速度快、耗能低、爬坡效果较好，提高人们的生活质量。其中，抗侧滚梁维系着磁浮列车的解耦功能，稳定左右模块的曲线经过功能，能避免磁浮列车不规律滚动而造成的负面影响。

二、连接悬浮模块、抗侧滚梁的方法

磁浮列车的主要由磁浮系统模块、推进区域和导向功能三部分功能。其中，推进、导向系统离不开悬浮架模块。其中，滑台、牵引拉杆、弹簧是该系统的主要构成配件，需采用如图1所示的连接模式进行连接：

图1 抗侧滚梁构成模型

上述模型中，抗侧滚梁部分断面结构基础是铝金架构，且这一基础架构中有减重孔作用。通过增设减重孔，能够在不改变零件的功能、外观、强度的过程中，降低铝合金的重量。另外，模板的安装座上都设计有高质量的关节轴承（一般为2个），将2个关节轴承组合后，能提高安装座、轴承之间的稳定性。此外，模板设计中还需要采用吊耳连接的形式连接抗侧滚梁，不仅有利于提高沿杆的弹性性能，还能控制模块之间的角度在一定范围内，进而控制模块错位、点头的发生几率^[1]。最后，通过对不同模块配件进行解耦，能够避免线路不同、扭曲的发生率，也能保障抗侧滚梁的曲线通过率。总之，各模块之间零件的刚性功能需要结合悬浮架的刚性、载荷、扭曲效果进行汇总，能提高零件的基础功能。

三、安装座与抗侧滚梁的关系

中低速磁浮列车行使过程中，直线行使与曲线行使的距离是不同的，主要原因是由于磁浮列车的内、外轮轴的滚动半径是不同的，尤其是曲线行使时，列车需要多行使一段错位量。通过模拟可发现列车的行使情况如图2所示。

图2 列车左右轮轴行使特点

其中，X1、X2分别为前、后抗侧滚梁的安装位置，通过采用系统的安装模式，能够稳固不同滑位的连线情况。另外，T形导轨的上、下伸臂可通过增设感应钢板减少感性电流的影响，所以需要保证导轨之间安装座至少有10mm的间隙，使间隙与车辆性能平衡，也能让车辆平稳的在导轨上行使。所以，需要通过计算图2中的各项参数，分析出导轨的错位量和错位角度，探究1~3模块悬浮架的功能。具体如下（β=L/R）：

其中，D为导轨左、右两端之间的间距（单位：米）、L为安装座的模块的净长（单位：米）、R为行车的曲线半径（单位：米）。通过模拟后可以发现，当D、L、R的参数分别为2、2.8、50时，可以算出X1=2.25m，X2=1.12m。所以，磁浮列车的行车曲径为50米时，可发现模块之间的错位参数较大。当安装过程无法满足这一要求时，可能会引发较大的操作问题，故需要保证安装座转动正常，才能确保错位的合理性^[2]。

四、抗侧滚梁左右模块解耦效果及实现

抗侧滚梁能在行车过程中形成解耦，即可以在模块错位的过程中，形成一定量的扭曲，且此类扭曲可以使模块的更为稳固。具体需要从以下两方面进行实现：

（一）、模块扭转时的抗侧滚梁

当行车区域由曲线转化为直线区域时，能够使直线区域轨道均匀的转化为曲线部分。通过转化，能让曲率随函数发生变化，进而使曲线部分的参数变为常数项。发生原因是行车会受到“超高”的影响，尤其是磁浮列车经过曲线时，定需要通过扭转而发生一定位移。由此可见，需要控制其位移参数在合理范围内，确保行车在经过曲线时，能够联动模块部分和扭转模块的功能。另外，假设列车在进行扭转时，能够使悬浮模块的位移随着轨道两侧的侧滚梁行使参数发生变化，具体如下：

△Z=

其中，h、S的参数分别出线路超高参数及曲线距离参数。通过采用模拟计算，可以发现当h、S、LR的参数值分别为0.2、60、2.5时（单位：米），可以得到垂直位移的拜年话参数在8.2mm左右。为了巩固列车的扭转参数在合理范围之内，需要根据侧滚梁的追至参数计算出列车的运动情况，同时利用侧滚梁的形变情况，得到可靠的运行数据。

（二）、模块侧滚时抗侧滚梁

抗侧滚梁的扭转效果是不可约束的，需要重点考虑此项参数对行车的影响，所以需要控制行车的运动余量，保证其参数能够有效抑制侧滚模块的负面影响，使运动间隙参数满足如下条件：

△≈

其中，Lm为磁铁左右之间的间距参数（单位：毫米）。通过计算可以发现，当△的变化参数在0.64毫米左右时，发现磁铁对悬浮的影响最小，也能控制扭转过程中的垂直位移在额定要求内。总之，设计中需要满足设备的刚度要求，能提高约束模块的基础功能，还能抑制模块发生运动异常的情况，具体如图3所示。

图3 吊耳模块安装模式

通过吊耳安装的流程可以发现，抗侧滚梁（左）会受到拉力、压力两种受力模型，若受力中可满足吊杆的弹性形变时，可以使其伸缩量在合理范围之内。当列车悬浮后（通电源），可增加磁铁区域的引力和斥力，进而使轨道产生一个逆向运动模式^[3]。当吊杆满足运行的刚性要求时，可发现其转动参数也会发生一定改变，具体呈抑制状态。

五、结束语

综上所述，中低速磁浮列车行车过程中，需要注意分析抗侧滚梁的运行情况，根据抗侧滚梁的曲线运动情况分析出安装座的转动效果，能够让列车模块运转在合理范围之内。另外，需要提升抗侧滚梁的吊耳功能，具体操作需分析弹簧配件的刚性功能和操作中所使用的弹簧模型，分析出弹簧的垂直方向的受力特点，得到满足行车载荷、曲率、扭曲效果的功能参数，有利于提高行车的稳定性。

参考文献：

[1]赵志军.中低速磁浮线路标准箱梁水化热温度测试及分析[J].铁道科学与工程学报,2018,v.15；No.98(05):143-150.

[2]耿杰.中低速磁浮交通简支轨道梁设计研究[J].铁道建筑技术,2018,304(11):19-23+74.

[3]朱丽媛,梁继云.中低速磁悬浮列车牵引计算及特性分析[J].内燃机与配件,2018,000(021):51-52.

作者简介：闫壮（1995-2月-9日），民族：汉，性别：男，籍贯：山东省高密市，工作单位：同济大学，学历：硕士，研究方向：中低速磁浮列车