中低速磁浮列车运用检修关键工艺设备研究

李经伟，龙建兵

（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430064；2.宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波 315000）

中低速磁浮列车运用检修关键工艺设备研究

李经伟1，龙建兵2

（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430064；2.宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波 315000）

以国内第一座磁浮车辆段的应用为例，通过对中低速磁浮列车悬浮原理、构造进行分析，研究中低速磁浮列车的维修要点。并结合车辆维修要点，分析适用于磁浮列车运用检修的轨道桥、悬浮架拆装小车、悬浮架综合实验台等关键工艺设备，为今后磁浮车辆段设备的设计提供有益参考。

中低速磁浮列车；检修；工艺设备；轨道桥；悬浮架拆装小车

1 中低速磁浮列车介绍

常导中低速磁浮轨道交通是一种新型的城市轨道交通制式，具有噪声低、半径小、爬坡能力强、运行平稳等优点，适合地形起伏较大、对环境要求高、中等客流的交通需求，是未来轨道交通系统的重要选择之一。

磁浮列车采用 DC1 500V 侧部受流接触轨供电，车体两侧均设置受电靴，分别为正负极（图1）。

与普通轮轨车辆相比，中低速磁浮列车主要区别在于走行部，即悬浮架，因此本节主要介绍悬浮架。

悬浮架相当于轮轨车辆的转向架，是实现列车悬浮、导向、牵引、制动的主要构件，是磁浮车辆的核心部件。

1.1 悬浮架结构

中低速磁浮列车每节车的悬浮架由 5 个悬浮模块组成，每个悬浮模块由左右 2 个子模块组成，左右子模块是采用螺栓、吊杆、关节轴承等连接而成的装配结构，通过 4 根抗侧滚梁连接起来。悬浮模块是直线电机、悬浮磁铁、悬浮传感器、空气弹簧等部件的安装基础，是悬浮架承载结构部件（图2）。

1.2 悬浮架工作原理

轨道与悬浮架关系如图3 所示。当电磁铁通电时，左右极板与F轨之间产生吸力，从而对列车产生悬浮力，推动列车悬浮升起。安装在悬浮架上的悬浮传感器能够检测电磁铁与F轨之间间隙，并反馈到悬浮控制器，悬浮控制程序根据间隙调节输出最合适的控制电流信号输出悬浮力。

图1 中低速磁浮列车

图2 悬浮模块结构示意图

图3 悬浮架与轨道关系图

磁浮列车牵引力由安装在悬浮架上的直线电机提供，F 轨表面的铝板与直线感应电机线圈产生电磁感应，感应磁场产生牵引力和电制动力，驱动列车前进和制动。

2 中低速磁浮列车修程修制简介

中低速磁浮列车的支撑与导向通过非接触的电磁力实现，与轮轨无机械摩擦，这一特性使得其运用维修模式和作业内容较轮轨列车简单，相对维修量小。

结合我国中低速磁浮列车的结构特征、检修工艺特点，并参考日本和韩国中低速磁浮列车修程修制和国内外轨道交通维修体系，提出中低速磁浮列车的维修方式为：计划预防修+状态修，车辆实行日检、周检、月修、定修、架修、厂修 6 级修程。各级修程的主要检修内容如表1 所示。

从上面内容中可以看出，磁浮列车与轮轨车辆的主要区别在于悬浮架，检修的重点内容也是悬浮架。因此，针对悬浮架的维护检修设备是研究的重点。

表1 中低速磁浮列车各级修程检修作业内容

3 中低速磁浮列车运用检修关键工艺设备

地铁列车的运用检修技术已经相当成熟，磁浮列车检修可以部分借鉴地铁的成熟经验，但因为结构和走行原理不同，运用检修技术也有相当大的差异，主要体现在悬浮架、悬浮控制器、直线电机等部件的检修上。下面就几个不同方面介绍中低速磁浮列车的关键工艺设备。

3.1 轨道桥

类似于地铁车辆段中的轨道桥功能，磁浮列车在库内进行检修作业时，需到车辆底部进行车辆走行部、车底电器的观察和检测。因此，轨道下方需要具备通透性和足够的作业空间。参照地铁轨道桥并结合磁浮轨道结构的特殊性，设计出以下轨道桥形式，如图4 所示。

图4 轨道桥平剖视图

轨道桥中 F 轨距地面标高为 1 800 mm，钢轨枕距离为 1 400 mm，每根钢轨枕下设 2 根混凝土支撑柱，柱式支撑之间净距为 600 mm，足以保证人员在轨面以下通行以及检查作业，并在支撑柱合适位置设置照明及动力插座，长沙磁浮检修库中轨道桥如图5 所示。

3.2 悬浮架拆装小车

磁浮列车采用抱轨设计，悬浮架抱在 F 轨两侧，对于悬浮架的拆解维修非常麻烦。需要设计一种在不吊装车体的情况下拆装单个悬浮架的装置。

悬浮架拆装设备平时作为轨道的一部分，支撑车辆通行，悬浮架拆解作业时，需将待拆解悬浮架准确停在拆装设备上，将悬浮架上空气簧与车体之间连接拆解后，拆装设备的丝杆机构将悬浮架下移，同时可通过自身小车将悬浮架由侧向移出。

图5 长沙磁浮车辆段检修库内轨道桥

悬浮架拆装设备主要由台架、锁闭装置、升降装置、走行装置及 F 轨排等组成。悬浮架拆装小车的结构及参数如图 6 和表 2 所示。

图6 悬浮架拆装小车

表2 悬浮架拆装小车参数表

3.3 活动轨枕

磁浮列车的牵引逆变器、辅助逆变器等电器大部件位于车体的下方、2 个悬浮模块之间。由于悬浮模块的阻挡，这些大部件的维修不能像地铁车辆一样从侧面进行拆解，只能从车底进行。但是由于库内轨道桥的特殊形式，钢轨枕的纵向间距为 1 400 mm，净间距约 1 200 mm，而车底电器部件最大尺寸为（L×D×H）1 450 mm×1 060 mm×635 mm，显然不满足拆装空间要求，需设计一套活动轨枕机构。

此机构作为轨道结构的一部分，由前后 4 个支座及 2 个丝杠固定钢轨枕，保证日常车辆正常通行需要，拆装时卸下支撑座降下丝杠，卸掉中间活动钢轨枕与F 轨的连接，将丝杆机构及钢轨枕移出即可留出大设备的拆卸孔位。大部件拆装工位的结构如图7 所示。

图7 大部件拆装工位

3.4 制动闸片及液压轮检修孔

车辆的机械制动采用液压制动闸片，详见图3，因液压制动闸片的一部分位于悬浮架内侧，不便于维修，需在轨道上制作特殊工艺孔，如图8 所示。

图8 闸片检修孔

液压轮作为车辆悬浮故障时的支撑装置，保证车辆出现悬浮失效后，维持列车运行到临近的车站。支撑轮装置具有耐磨、耐冲击、耐腐蚀等性能要求。液压轮的位置位于 F 轨内侧短柄处，维修存在困难，需要设置特殊工艺孔，工艺孔由 3 块连接板和 8 个连接螺栓组成（图9）。

图9 液压轮检修孔

3.5 整车间隙检测系统

中低速磁浮列车的悬浮间隙是保证车辆安全和稳定运行的重要因素，是检修测试中的一项关键参数，因此整车间隙检测系统非常必要。

整车间隙检测系统需安装在车辆段检修标准零轨轨道上，由传感器测量系统（激光位移传感器、微光测微计）、传感器驱动机构、传感器升起机构、测量控制系统、电控系统等部分组成。用于磁浮车辆走行部检修完工后，对电机气隙和电磁铁气隙进行检测，或对磁浮车辆出厂前的电机气隙和电磁铁气隙进行质量检测。

图10 整车间隙检测系统

3.5.1 主要技术参数

（1）直线电机气隙。直线电机下极面与 F 轨铝反应板之间在垂向（Z 向）的最小间隙，测量电机长度范围内（X 向，线路纵向）该间隙的变化情况。综合测量误差不大于 0.3 mm。

（2）电磁铁气隙。电磁铁磁极面与F轨磁极面之间在垂向（Z 向）的最小间隙，测量电磁铁长度范围内（X 向，线路纵向）该间隙的变化情况。综合测量误差不大于 0.3 mm。

（3）电磁铁横向距离。电磁铁外极板面到轨道中心线之间的横向（Y向，线路横向）距离。综合测量误差不大于 0.3 mm。

3.5.2 设备功能

（1）测量磁浮车辆落车和静浮时，电机极面到铝反应板之间的最小间隙。

（2）测量磁浮车辆落车和静浮时，电磁铁极面到F轨极面之间的最小间隙。

（3）测量磁浮车辆落车时，电磁铁相对于轨道的横向距离。

3.6 悬浮系统综合试验台

悬浮系统综合试验台是对中低速磁浮列车悬浮控制器和传感器的故障诊断、维修以及动态性能测试的专用装备，主要由以下单元组成：磁浮轨道、单转向架悬浮系统、二次悬挂系统、钢架、辅助电源、地面风机、故障检测定位仪、悬浮控制器、悬浮传感器（图11）。悬浮控制器是磁浮交通系统中的核心控制部件，在悬浮控制器和传感器装配到车辆前或使用了一段时间后都需要进行完整的故障隐患检测和动态性能测试，以保障车辆悬浮系统的安全性和可靠性。悬浮系统综合试验台参数如表3所示，具备以下功能。

图11 悬浮系统综合试验台

表3 悬浮系统综合试验台参数表

（1）实现悬浮小计算机箱的故障诊断和维护。

（2）实现悬浮大控制机箱的故障诊断和维护。

（3）实现悬浮控制器的动态性能测试。

（4）实现悬浮控制器的温升测试和电磁兼容测试。

（5）实现悬浮传感器的故障诊断和故障定位。

可以看出，轨道桥方便检修工人在车体下作业；悬浮架拆装小车和活动轨方便悬浮架及车体部件拆解；制动夹钳及液压轮设置检修工艺孔方便检修作业；整车间隙检测系统及悬浮系统综合实验台用于车辆和悬浮系统综合测试。以上设备均属于针对磁浮车辆特殊研制的工装，能保证中低速磁浮列车检修的安全、方便、准确。

4 小结

中低速磁浮列车具有转弯半径小、噪音低、磨耗低等优点，且我国拥有完全自主知识产权，在长沙磁浮工程中首次投入商业运营，关于中低速磁浮车辆的运用检修仍在研究探索中。运用检修工艺设备对保障中低速磁浮车辆安全运行起着至关重要的作用，本文介绍了中低速磁浮列车目前已研制使用的部分关键检修工艺设备，随着中低速磁浮系统应用逐渐成熟，可结合运营经验，研制更多适用于中低速磁浮车辆检修的工艺设备。

［1］ 彭奇彪，罗华军，佟来生，等.中低速磁浮车辆悬浮架的技术特征［J］.电力机车与城轨车辆，2012，35 （6）：7-11.

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［3］ 中铁第四勘察设计院集团有限公司.中低速磁悬浮系统研究报告［R］.湖北武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2013.

［4］ 中铁第四勘察设计院集团有限公司.中低速磁浮车辆修程修制研究报告［R］.湖北武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2015.

［5］ 中铁第四勘察设计院集团有限公司.中低速磁浮列车检修关键技术研究报告 ［R］.湖北武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2015.

［6］ 李经伟.某中低速磁浮线路救援方案研究［J］.城市建设理论研究，2014（34）：2791-2792.

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责任编辑 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

李经伟（1985—），男，高级工程师

2015-10-19