中低速磁浮车贯通道曲线性能改进设计和分析

杨航++王志俊++赵红军

摘 要：贯通道是轨道车辆上灵活可动的部分， 可以适应相邻的两个车厢之间的相对运动并提供乘客一个安全舒适的通道。本文介绍了磁浮车贯通道系统的对中方案的改进设计，通过对收紧绳方案、踏板分块结构、贯通道支撑接口等部分的改进设计，提高贯通道系统的通过曲线性能，降低乘客通过的安全隐患。

关键词：磁浮贯通道；踏板分块；对中；曲线性能

中图分类号：U237 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0030-02

中低速磁浮车辆采用特殊的抱轨设计，使列车“浮”于空中，车辆运行平稳，不会发生脱轨和侧翻现象，无摩擦、零排放、低噪音，被认为是未来城市轨道交通的发展趋势。这种新型绿色交通磁浮车辆不仅要安全可靠，最小转弯半径与地铁相比更小，仅75m，这就对贯通道的曲线通过能力提出了较高的要求。本文主要对磁浮车辆贯通道对中效果和曲线通过能力进行了研究，为今后的磁浮车辆贯通道的设计工作起到一定的指导作用。

1 现有磁浮贯通道方案

为适应较小的转弯半径，某磁浮车辆两车厢之间的端距增大到800mm。由于贯通道的跨距较大，贯通道自身重量和需承载的乘客重量都大幅提高，踏板支撑方式若采用B型地铁车辆类似的端墙承载自支撑结构，力和力臂过大，结构强度设计难度较大。一次采用类似A型地铁车辆中间安装带支撑的中间框结构，支撑上安装磨耗块，放置于车钩支撑板上，以此支撑贯通道及乘客载荷重量。侧护板采用带转轴机构的整体式柔性侧护板，可以适应恶劣的曲线工况，同时获得更好的美工效果。该结构在车辆曲线通过验证中，贯通道中间支撑骨架与两侧车厢的夹角有较大差异，贯通道对中效果不好，导致贯通道的踏板搭接结构两侧相对位移量不一致，踏板翘起问题严重，有很大的乘客磕碰绊倒的安全隐患。

通過车辆过曲线运行试验验证分析，主要原因有两点，一是目前踏板采用四块板结构，下踏板为斜面，上踏板搭在下踏板上，当在曲线上时，由于单块踏板过大，曲线内侧上踏板被下踏板挤压抬起，整块踏板无活动关节，所以另一侧上踏板随之上翘。二是，贯通道过曲线时，中间框的位置并未跟随曲线运动，两侧位移量不均匀，对中效果不佳。

2 踏板分块结构设计

2.1 现有踏板设计

磁浮车贯通道踏板采用四块分块结构，结构简单，单块踏板横向跨距较大，容易因一侧支撑，整块被翘起。如图1所示。

2.2 踏板分块改进设计

改进踏板的分块方式，增加活动折页结构并重新分块，将踏板更改为以下结构，由于折页是灵活转动的，增加踏板局部自由度，避免在过曲线时整块上踏板由于一侧受挤压，另一侧脱离下踏板翘起过高。同时在一侧两上踏板中间增加铰链连接，增加铰链的目的在于当中间踏板掀起时，中间有一定释放量。通过制造样件，并装车进行实验验证。如图2所示。

2.3 三角折页尺寸改进设计

通过验证分析，两分块踏板中间折页，在曲线状态下，作用不大，却增加了结构复杂度和重量，可以对此处分块折页进行简化设计。另一方面通过验证效果分析，为达到更好的效果，在满足结构支撑强度的前提下，更改踏板的分块型式，加长小三角形折页的尺寸，减小中间容易产生翘起的踏板的长度。最终踏板优化方案，如图3所示。

3 中间框对中结构设计

分析中间框不对中问题原因主要出在，现有折棚结构缺少对中功能，只在折棚门内侧下部有一根限位绳，只能在过极限位置时，才能起限位作用，在贯通道过曲线时，起不到收紧对中作用。为保证中间框在曲线上有良好的位置状态，需要增加相应的对中装置引导约束中间框的动作。

3.1 贯通道支撑方案改进

原方案贯通道支撑垫板上表面为平面，贯通道磨耗板可在其上水平自由滑动。车辆过曲线时，中间框的滑动没有任何约束，无法限制其跟随车钩摆角均匀摆动，这就很容易导致中间框运动不对称，过多偏向一侧车体，会支撑该侧上踏板翘起过高。

通过结合某A型车车钩支撑贯通道的接口关系，重新设计车钩支撑板外形。根据本项目贯通道支撑方式，在车钩支撑板上设计合适的带坡度的导向槽，将贯通道磨耗板落于垫板凹槽内，保证磨耗板的滑动自由度的同时，又可以起到一定的限制导向作用。使车辆过曲线时，贯通道中间框能够随车钩摆角转动，达到较好的对中效果。如图4所示。

3.2 收紧绳方案设计

为了解决折棚过曲线时不对中问题，结合A型车贯通道上下交叉的收紧绳结构形式，分析本项目贯通道最佳受力位置，调整收紧绳的结构，在折棚中间框上增加限位绳组件及延伸器，并根据贯通道相对运动时，两收紧点的距离，校核收紧绳的长度尺寸，使收紧绳在贯通道曲线运动时有足够的收紧力。

改进的折棚结构，已中间框为分界，将折棚分为左右两块，上下各安装一根限位绳，同时两限位绳之间通过一根延伸器进行固定，该延伸器为一个弹性体。限位绳一侧通过侧墙支座上固定到车端上，另一侧固定到安装座上，安装座通过螺钉与中间框进行固定。当折棚运动时，上下限位绳相互作用，通过延伸器限制，对贯通道中间框的水平的位置状态有足够的牵引或限制作用，保证折棚在任何曲线情况下都能居中复位。如图5所示。

4 结语

本文主要叙述了磁浮车辆带中间框的单体式贯通道的对中方案改进和曲线通过效果的优化，由于下踏板与中间框集成一体，中间框的位置状态直接影响踏板位置状态，进而影响贯通道在通过小曲线时是否会出现翘起、间隙等不利于乘客安全的隐患。在设计时主要考虑的以下几种因素：踏板分块结构、收紧绳方案、中间框支撑对中功能的实现等，通过借鉴地铁车辆贯通道的成熟应用，并试验分析验证改进设计，获得曲线性能更优的贯通道方案。

参考文献

[1]总体技术规范[S].

[2]李越.浅谈一体式贯通道在车辆上的应用[C].第九届世界轨道交通发展研究会年会，2012.

[3]中车唐山机车车辆有限公司.石家庄地铁1号线车辆技术规格书[G].