阅读说明：本技术 大刚度高速磁浮道岔支撑点布置结构及布置方法 (Large-rigidity high-speed magnetic suspension turnout supporting point arrangement structure and arrangement method ) 是由 李利军 牛均宽 余锋 吉敏廷 张宁 于 2020-04-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种既解决了道岔梁刚度低、易共振等相关问题,又能满足时速600Km高速磁浮系统的大刚度高速磁浮道岔支撑点布置结构及布置方法,由直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线构成不间断高速磁浮道岔,且直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线之间的连接点为线形转换点,该线形转换点即为驱动台车支撑点。优点：发明提出了大刚度高速磁浮道岔支撑点布置,并通过有限元法对道岔竖向刚度和横向刚度进行计算分析和优化,满足大刚度的使用要求。该布置方法大幅度提高了道岔梁刚度,并且将提高了道岔转辙后线形的精度,改善了道岔因刚度低而引起共振的问题。(The invention relates to a high-rigidity high-speed magnetic suspension turnout supporting point arrangement structure and an arrangement method which not only solve the problems of low rigidity, easy resonance and the like of a turnout beam, but also meet the requirement of a high-speed magnetic suspension system with the speed per hour of 600 Km. The advantages are that: the invention provides arrangement of high-rigidity high-speed magnetic suspension turnout supporting points, and the vertical rigidity and the transverse rigidity of the turnout are calculated, analyzed and optimized by a finite element method, so that the use requirement of high rigidity is met. The arrangement method greatly improves the rigidity of the turnout beam, improves the linear precision of the turnout after switching, and solves the problem of resonance of the turnout caused by low rigidity.)

大刚度高速磁浮道岔支撑点布置结构及布置方法

技术领域

本发明涉及一种既解决了道岔梁刚度低、易共振等相关问题，又能满足时速600Km高速磁浮系统的大刚度高速磁浮道岔支撑点布置结构及布置方法，属于城市轨道交通技术领域。

背景技术

目前，上海线高速磁浮道岔的刚度设计值参考德国高速磁浮规范进行取值，列车荷载作用下竖向刚度设计值为L/4800，横向刚度值为L/15000，但是无法满足时速600km高速磁浮列车对刚度值和横向刚度值的要求。

CN 101007538 B、名称“磁悬浮车的转辙装置”，其包括：一可横向于行驶方向弯曲的、设有行车道元件或设备零件的梁；一横向于行驶方向设置的轨道；一横向于行驶方向设置的齿条和一支承所述梁的支架，该支架以一滚轮支承在轨道上并且具有一驱动机构，它包括一嵌入齿条的齿轮和一为其驱动确定的电机。按照本发明，梁、支架和驱动机构构成一相互固定连接的组合部件，其沿行驶方向作为整体相对于轨道和齿条可移动地设置，其中，滚轮在轨道上和齿轮在齿条中能平行于行驶方向移动。本文献对转辙装置的结构进行描述和说明，但是未涉及台车的布置对刚度梁的刚度影响研究，未涉及台车的布置及布置方法。

朱志伟.高速磁浮线高速道岔驱动布置的研究[J].城市轨道交通研究，2011(5):83。文献介绍了世界上首副电机驱动、齿轮齿条传动的高速磁浮线高速道岔的驱动方案。通过几何非线性分析，对不同驱动布置方案下的高速道岔转辙过程的特性进行对比，得到了支点到位位置偏差小，线形、主梁应力和驱动力变化平缓，经济性好的布置方案。该 本文献对既有台车布置方案进行主动支点组合，对不同支点作为驱动点的转辙过程的特性进行对比，但未涉及台车的布置对刚度梁的刚度影响研究，也未涉及台车的布置及布置方法。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既解决了道岔梁刚度低、易共振等相关问题，又能满足时速600Km高速磁浮系统的大刚度高速磁浮道岔支撑点布置结构及布置方法。

设计方案：本发明以时速600km高速磁浮列车为设计对象，对道岔梁的刚度进行设计，而提高道岔梁的刚度由两种方法：一是增大截面抗弯模量；二是设计支撑点布置。然而增大截面模量刚度会增大道岔梁的驱动功率。为此，本发明在大荷载作用下，通过对道岔线性和驱动进行研究，通过对台车支撑点布置来提高道岔刚度的设计要求。

通过设计大刚度高速磁浮道岔支撑点布置，解决道岔梁刚度低、易共振等相关问题，满足时速600Km高速磁浮系统的设计要求。

本发明通过对道岔线形研究，提出道岔台车布置理论方法，通过计算列车竖向荷载和横向荷载作用下道岔梁的刚度，结合道岔台车布置原则提出了一组8跨大刚度高速磁浮道岔的台车布置方案。

本发明的主要技术特征为：依据道岔的线形、定子布放、梁的刚性进行综合确定，在线形转换点位置布置关键台车，确保线形的准确；定子排放符合规律；结合刚度计算确定非关键台车的支撑位置，形成大刚度高速磁浮道岔支撑点布置。

（1）关键台车布置位置：如图1所示，根据道岔线形要求“直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线”，由5个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线，道岔梁要在集中载荷驱动下须达到如上三段曲线（缓和曲线-圆曲线-缓和曲线）组成的变形曲线。

根据材料力学分析，2#~6#点间道岔梁横截面上剪力为零，而弯矩为常量，于是此段为纯弯曲，截面只有正应力而无剪应力，弯曲曲线为纯圆曲线。

关键驱动台车布置时必须位于线形转换点上，这样才能保证道岔梁要在集中载荷驱动下达到如上三段曲线（缓和曲线-圆曲线-缓和曲线）组成的变形曲线，保证了列车过岔的舒适性和安全性。

如图2所示，共设立四个支撑点（台车），其中0#、2#、6#、8#台车安置在线形转换点上，以保证四个支撑点到位后道岔梁的线性满足曲线要求。

（2）支撑台车布置：支撑台车的布置位置需考虑定子、功能件的位置，道岔梁内定子布置在兼顾侧线通车的情况下采用直线布置的方式，即定子沿功能件腹板轴线直线布置，同一功能件上定子下底面保持在同一平面内。功能件的作用在于提供定子铁的安装基础、车辆滑橇面的支撑、侧面导向能力，因此该部位的结构尺寸应按照车辆、定子的形式尺寸进行设计；材料的选用除机械性能的考虑外应考虑其材料自身的滞磁性能。

结合前步的设计情况功能件的理论长度应为定子铁长度的整数倍，同时相邻功能件定子间的间隙满足道岔弯曲状态缩短量的要求，因此中间圆弧部位功能件的理论长度应为2064、1032mm两种规格之一；在选用上采用2064mm的规格进行统一布置。道岔梁两端因定子间的间隙变化量小，同时含有道岔的直线段，因此两端按标准功能件长度3096mm进行设计。

综上所述，道岔的直线段，按标准功能件长度3096mm进行设计；道岔的圆曲线段，按功能件长度2064mm进行设计；道岔的缓和曲线段，按功能件长度1032mm进行设计；

根据刚度计算结果，结合定子和功能件的布置要求，可在0#、2#、6#、8#相邻台车之间布置一定数量的支撑台车提高道岔梁刚度。

技术方案1：一种大刚度高速磁浮道岔支撑点布置，由直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线构成不间断高速磁浮道岔，且直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线之间的连接点为线形转换点，该线形转换点即为驱动台车支撑点。

技术方案2：一种大刚度高速磁浮道岔支撑点布置方法，关键台车布置位置：根据直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线直线道岔线形要求，由5个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线，道岔梁要在集中载荷驱动下须达到缓和曲线-圆曲线-缓和曲线三段曲线组成的变形曲线；设立四个台车支撑点，其中0#、2#、6#、8#台车安置在线形转换点上，以保证四个支撑点到位后道岔梁的线性满足曲线要求；支撑台车布置：支撑台车的布置位置需考虑定子、功能件的位置，道岔梁内定子布置在兼顾侧线通车的情况下采用直线布置的方式，考虑道岔梁中部功能件间弯曲变化量，梁制造、拼接精度、道岔梁的制造长度影响，道岔选用定子铁为EE型定子、EA型定子两种，根据刚度计算结果，结合定子和功能件的布置要求，可在0#、2#、6#、8#相邻台车之间布置一定数量的支撑台车提高道岔梁刚度。

本发明与背景技术相比，本发明提出了大刚度高速磁浮道岔支撑点布置，该布置方法大幅度提高了道岔梁刚度和自振频率，并且将提高了道岔转辙后线形的精度，改善了道岔因刚度低引起的共振问题。具体体现在：一是满足对道岔梁有大刚度需求的道岔设计；二是提高了列车过岔的舒适性和安全性；三是在不增加道岔转辙功率的同时大幅度增大道岔刚度；四是提高道岔自振频率；五是道岔转辙到位后线形更加精确；六是具有设计效率高、灵活性强的特点；七是本发明可扩展应用在各类大刚度可挠道岔的台车布置设计中（中低速磁浮、跨座式单轨、悬挂式单轨、旅游观光轻轨等领域）。

附图说明

图1 是高速磁浮道岔线形示意图。

图2 是高速磁浮道岔转辙驱动台车布置图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1和2。一种大刚度高速磁浮道岔支撑点布置，由直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线构成不间断高速磁浮道岔，且直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线之间的连接点为线形转换点，该线形转换点即为驱动台车支撑点。

缓和曲线、圆曲线之无间断连接点为2#驱动台车，圆曲线、缓和曲线之间无间断连接点为6#驱动台车，缓和曲线直线之间无间断连接点为8#驱动台车。

在由直线、缓和曲线、圆曲线、缓和曲线和直线构成的2#、6#、8#相邻台车之间布置一个或多个支撑台车。

支撑台车和道岔梁通过支撑座连接，支撑座上端连接道岔梁的腹板，支撑座下端连接支撑台车架。支撑台车由台车架、走形轮、锁定装置等组成。

驱动台车和道岔梁通过支撑座连接，支撑座上端连接道岔梁的腹板，支撑座下端连接支撑台车架。驱动台车由台车架、走形轮、锁定装置、驱动装置等组成。

（EE型定子、EA型定子在道岔梁内，安装在F轨上，和支撑台车没关系的。）

功能件长度根据道岔线型区域进行选取，道岔的直线段，按标准功能件长度3096mm进行设计；道岔的圆曲线段，按功能件长度2064mm进行设计；道岔的缓和曲线段，按功能件长度1032mm进行设计。

实施例2：在实施例1的基础上，一种大刚度高速磁浮道岔支撑点布置方法，关键台车布置位置：根据直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线直线道岔线形要求，由5个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线，道岔梁要在集中载荷驱动下须达到缓和曲线-圆曲线-缓和曲线三段曲线组成的变形曲线；设立四个台车支撑点，其中0#、2#、6#、8#台车安置在线形转换点上，以保证四个支撑点到位后道岔梁的线性满足曲线要求；支撑台车布置：支撑台车的布置位置需考虑定子、功能件的位置，道岔梁内定子布置在兼顾侧线通车的情况下采用直线布置的方式，考虑道岔梁中部功能件间弯曲变化量，梁制造、拼接精度、道岔梁的制造长度影响，道岔选用定子铁为EE型定子、EA型定子两种，根据刚度计算结果，结合定子和功能件的布置要求，可在0#、2#、6#、8#相邻台车之间布置一定数量的支撑台车提高道岔梁刚度。

例：具体涉及大刚度高速磁浮道岔支撑点布置。其主要技术特征为：依据道岔的线形、定子布放、梁的刚性进行综合确定，在线形转换点位置布置关键台车，确保线形的准确；定子排放符合规律；结合刚度计算确定非关键台车的支撑位置，设计出大刚度高速磁浮道岔支撑点布置。

（1）关键台车布置位置：如图1所示，根据道岔线形要求“直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线”，由5个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线。在0#、2#、6#、8#位置处设置关键台车，其中0#点为回转台车。

（2）支撑台车布置：如图2所示，在L1和L3缓和曲线段，采用1032mm的定子和功能件进行布置，在L2圆曲线段采用2064mm的功能件进行布置。按图2所示进行初步布置，采用有限元软件进行道岔竖向刚度和横向刚度计算。通过调整1#、3#、4#、5#、7#的布置，符合定子、功能件布置、基础板布置的前提下，满足道岔梁的大刚度要求。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。