接觸軌安裝精度對中低速磁浮列車受流的影響

董懂

中鐵十一局集團電務工程有限公司 湖北武漢 430074

磁浮列車與其他軌道的行駛的交通工具相對比，其具有非常的獨特的特點，如安全、快速、節能、環保等。屬于一種比較新型的、與地面非接觸式的軌道型交通方式，另外，中低速磁浮列車與其他的以電力為主的交通方式存有相同的行駛特點，它們都是順著固定的軌道進行運動，都是通過地面電網供電的方式來完成驅動，通過接觸軌和受電器的的供電系統可以明顯看出，接觸軌道的安裝精度和軌道的順滑性，對磁浮列車的平穩運行造成直接影響，不僅使其的行駛速度受到限制，還在一定程度上影響了接觸軌和滑靴的消損程度。本篇文章主要是深入研究軌道的安裝精度對于中低速磁浮類車受流的可靠性影響[1]。

1 中低速磁浮列車的運作狀況

中低速磁浮列車是一個與地面非接觸式的空間自由體，其主要是通過電磁吸力與軌道間相互作用所產生的力來進行控制的，磁浮列車在空間運行的過程中有六個度的自由空間。通過多個電磁鐵的共同作用來完成空間炫富的，如果磁浮列車采用分散控制的方式，那么每一對電磁鐵都會有獨立的自由控制度。由此可以看出，對于列車的懸浮控制問題來講，可以將其作為是對單獨的電磁鐵的懸浮控制，中低速類型的磁浮列車是由車體本身的電磁鐵與鋼軌之間的相互吸引來完成車體的導線和懸浮，以直線感應的方式來完成列車的驅動工作，而直線電機主要是安裝在懸浮架的側面，通過間隙傳感器來實施懸浮監控，并且以主動控制的方式來完成恒定懸浮。

2 中低速磁浮列車的相關理論分析

由圖一可以看出，行駛過程中的小汽車在遇到陡坡時，車輪和地面之間的接觸壓力會隨之增大，促使汽車行駛在陡坡上，車輪和地面的接觸壓力與陡坡的傾斜率以及車輛行駛的速度有關，陡坡越短或者越高，汽車的形式速度就會越快，那么，汽車的驅動速度也會加快，F=ma，m 為車的質量，a 代表著汽車行駛的加速度，當m 變大時，a 就會隨之增大，那么輪胎與地面的基礎壓力也會變大，在陡坡比較高時，就容易形成凹陷，就會使汽車在運動中沒有得到平穩的受力點，運動到凹陷處時就會產生一種沖擊力，然而，在汽車經過下一個下坡路時，車輛和地面的接觸力又會隨之變小，最終使得汽車本身的重力成為其運動的驅動力，輪胎與地面的接觸壓力的與陡坡的傾斜率、形式速度有關，坡越短、溝越深、行駛速度越快，迫使汽車下行的速度就會加快，最終就會出現汽車離地的現象[2]。

靴軌的受流情況與汽車的行駛原理是一樣的，供電軌道由于安裝和制造誤差，就會使其呈現出波紋曲線的形態，隨之也會增加靴軌之間的接觸壓力，最終導致電軌道的曲線狀態和列車的行駛速度發生改變。靴軌的動態接觸壓力為P，其既可以精準的判斷出軌道接觸的可靠性，還可以準確的判斷出受流其的穩定性，靴軌壓力的增大，會使機械磨損程度增加，相反，比如壓力太小，靴軌接觸電阻的壓力就會增大，隨之增加電蝕的磨耗程度；由此可以看出，靴軌的正壓力必須要完全處于一個最為合適的位置，這樣才能讓行駛中的列車得到平穩的受流。

3 正壓力的計算方式

順著X 軸的方向可以看出，供電軌的具體形態為波紋狀，由基礎的理論知識可以看出，采集型值點可以順著x 軸的方向，將其模擬成曲線的狀態，任意形式的曲線都能轉換為各諧波分量的累積，幅值和波長是正弦函數中的兩個要種的組成參數，假設A 為軌道的幅值，L 為波長，那么正弦波的變化規律將呈現出曲線的形態。將入橫向安裝的精度為±bmm，D 代表著支座的安裝距離，m 順著軌道的縱向延伸，那么三條軌道將呈現出波紋線的形態，以上這些可以為數學建模提供便利，最終可以全面掌握和了解軌道精度對受流情況的影響，通常情況下，軌道的實際安裝精度不會參照正弦波的變化來進行設定，但從具體的實踐中可以得到結論：軌道的安裝精度直接影響著列車受流可靠性的變化。從上文中的數據和理論分析可以詳細的列出三軌的波紋曲線方程：

（2）式中，V 代表著列車形式的速度。那么受流器動力學的方程式為：

4 接觸軌安裝精度的計算及動力學仿真

將b 的數值設定為3 毫米，那么就可以的得出接觸軌的安裝精度為△y=3sin（wt），在不同的波長范圍內，靴軌接觸正壓力的變化結果如圖2 所示。

圖2 靴軌接觸正壓力變化圖

5 結語

其實，在目前中國還沒有一條正式的中低速磁浮列車的形式軌道，然而供電系統的設計都是依據城市軌道的供電系統來設計的，本篇文章主要通過對靴軌接觸正壓力的動力學模型，取得了以下結論：在控制總體精度不超差的狀態下，需要將兩支撐點之間的誤差控制在最小范圍內，適宜誤差在±2 毫米以內，這樣既可以保證軌面的平坦性，還可以為接觸軌道系統的安裝和設計提供有力的理論支持。