中低速磁浮交通因?yàn)榫哂械驮肼?、爬坡能力?qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、與城市地形兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為發(fā)展公共軌道交通的重要可選方案。中低速磁浮交通采用F型軌道，車(chē)輛下部的懸浮電磁鐵與F軌構(gòu)成閉合磁路，它與軌道之間的電磁吸力垂向分量實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)接觸支撐，車(chē)輛過(guò)彎道或受側(cè)向力影響時(shí)，電磁鐵與軌道之間產(chǎn)生的電磁吸力水平分量形成被動(dòng)導(dǎo)向力，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)接觸的導(dǎo)向。車(chē)輛與軌道之間的關(guān)系如圖1所示，車(chē)輛“抱軌”貼地運(yùn)行，懸浮高度僅為8mm左右。

圖1 車(chē)輛與軌道的相互關(guān)系及走行部部分細(xì)節(jié)組成

一F軌的構(gòu)成、作用及其幾何參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目

　　與傳統(tǒng)輪軌交通的軌道有著明顯不同，中低速磁浮軌道主要包括水泥梁和軌排兩部分，其中兩根 F 型鋼軌通過(guò)工字形軌枕連接組成軌排。另外值得注意的是，F(xiàn) 軌外端面與軌道平面不是垂直的，而是成一個(gè)銳角，它影響軌道部分參數(shù)測(cè)量。如圖2、3所示，F(xiàn)軌由F形型鋼和鋁制反應(yīng)板組成，它與電磁鐵一起形成閉合磁路，承受著來(lái)自電磁鐵的懸浮力和導(dǎo)向力。它作為直線牽引電機(jī)的次級(jí)，與車(chē)載電機(jī)的短初級(jí)作用共同產(chǎn)生推進(jìn)力;它也是機(jī)械制動(dòng)作用的制動(dòng)面;當(dāng)懸浮控制失效時(shí)，可以作為應(yīng)急救援的液壓支撐輪的導(dǎo)軌;當(dāng)然，它也可以作為車(chē)輛落地時(shí)的著地滑塊的支撐面。因此，F(xiàn)軌在中低速磁浮交通中扮演著重要角色，它的幾何狀態(tài)緊密地影響著車(chē)輛的穩(wěn)定懸浮，影響著車(chē)輛運(yùn)行的的安全性和舒適性，適當(dāng)?shù)能壍谰S護(hù)是保持良好軌道狀態(tài)的手段之一，而軌道維護(hù)的基礎(chǔ)是軌道幾何參數(shù)測(cè)量。傳統(tǒng)輪軌交通的軌道幾何參數(shù)檢測(cè)已開(kāi)展數(shù)年，對(duì)軌道幾何參數(shù)檢測(cè)技術(shù)行了深入研究，目前，國(guó)內(nèi)外的軌檢車(chē)已經(jīng)發(fā)展到第六代。但是傳統(tǒng)輪軌交通的軌道檢測(cè)技術(shù)很難直接用于磁浮交通。

圖2 F型軌斷面                                   圖3 導(dǎo)軌與電磁鐵構(gòu)成的閉合磁路

　　磁浮軌道幾何參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目主要有：高低、軌向、軌距、水平、錯(cuò)牙、軌縫以及超高等。高低是指左右 F 軌分別沿縱向的垂向偏差，有左高低和右高低之分。軌向是指左右F軌分別沿軌道縱向的橫向偏差，也有左軌向和右軌向之分。高低和軌向是描述單股軌在空間分布上的表現(xiàn)出的變化，也可統(tǒng)稱(chēng)為不平順。軌距指軌道斷面左右軌兩磁極間中心點(diǎn)的距離，用于描述左右兩軌橫向相對(duì)位置關(guān)系。水平指軌道斷面左右兩軌的高差，用于描述左右兩軌垂向的相對(duì)位置關(guān)系的偏差。軌縫是指兩段軌排之間的間距大小。超高是指曲線段處的左右 F 軌平面與水平之間形成的夾角或位移。與傳統(tǒng)輪軌交通的軌道檢測(cè)相比，磁浮軌道幾何參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目偏重于軌縫、錯(cuò)牙、高低、軌向以及F軌四磁極面直線度等檢測(cè)。其中，四極面直線度是指左右F軌的四個(gè)磁極面應(yīng)處于同一直線上，以減少對(duì)懸浮架形成滾動(dòng)偏載。

圖4 F軌幾何參數(shù)的主要檢測(cè)項(xiàng)目

二中低速磁浮交通F軌幾何參數(shù)檢測(cè)儀

　　參照傳統(tǒng)輪軌軌道檢測(cè)維護(hù)方式，中低速磁浮交通F軌的檢測(cè)采用了動(dòng)態(tài)軌檢系統(tǒng)和便攜式軌檢儀相結(jié)合的方式，其中動(dòng)態(tài)系統(tǒng)可直接搭載在快速運(yùn)行的磁浮車(chē)輛上，對(duì)軌道幾何參數(shù)實(shí)現(xiàn)快速基于慣性基準(zhǔn)的檢測(cè)，有效篩選和預(yù)警軌道參數(shù)超差路段，它亦可與一輛獨(dú)立的車(chē)輛及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備組合，形成磁浮軌道檢測(cè)車(chē);便攜式軌檢儀可以利用手推或自帶動(dòng)力遙控方式，以較低的走行速度，利用弦測(cè)法的原理實(shí)現(xiàn)軌道幾何參數(shù)的檢測(cè)，一般與動(dòng)態(tài)軌檢系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)疑似超差路段進(jìn)行再次檢測(cè)確認(rèn)，或在維護(hù)過(guò)程中對(duì)維護(hù)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合不同，軌檢儀可以有H型和T型的結(jié)構(gòu)。

012.1 H型軌檢儀

　　它是一種人工推行在軌道安裝面上行走的推車(chē)型檢測(cè)設(shè)備，可一次性自動(dòng)測(cè)量并實(shí)時(shí)記錄軌道參數(shù)。為中低速磁浮軌道鋪設(shè)施工中提供測(cè)量幫助，方便施工隊(duì)伍在施工過(guò)程中及時(shí)修正存在的問(wèn)題并加以改進(jìn)。

圖5 國(guó)防科大研制的第一版H型軌檢儀

圖6 北京中低速磁浮S1線的H型軌檢儀

02H型軌檢儀的主要檢測(cè)項(xiàng)目及指標(biāo)

表1

檢測(cè)項(xiàng)目		測(cè)量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.8mm
水平	懸浮間隙檢測(cè)面	±10 mm	±1.5mm
軌 向		±200mm	±1.5mm	10m弦
高低	懸浮間隙檢測(cè)面	±10 mm	±1.5mm	10m弦
三角坑	懸浮間隙檢測(cè)面	±30 mm	±1.5mm	3m弦
四點(diǎn)直線度	F軌四磁極	±3.0mm	±0.8mm
錯(cuò)牙	垂面差	±10mm	±0.5mm

03T型軌檢儀

　　它是一種自帶動(dòng)力、通過(guò)遙控操作自行進(jìn)的軌道檢測(cè)設(shè)備，在行進(jìn)中自動(dòng)檢測(cè)單側(cè)軌道，通過(guò)間接推導(dǎo)或掉頭測(cè)量獲得另一側(cè)軌道參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)巡檢速度為3.6km/h，電池續(xù)航能力4h。它是H型結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化變體，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，是軌道日常巡檢的必備設(shè)備。

圖7 自帶動(dòng)力的T型軌檢儀

04T型軌檢儀的主要檢測(cè)項(xiàng)目及指標(biāo)

表2

檢測(cè)項(xiàng)目		測(cè)量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.8mm
水平	懸浮間隙檢測(cè)面	±10 mm	±1.5mm
軌 向		±200mm	±1.5mm	10m弦
高低	懸浮間隙檢測(cè)面	±10 mm	±1.5mm	10m弦
三角坑	懸浮間隙檢測(cè)面	±30 mm	±1.5mm	3m弦
錯(cuò)牙	垂面差	±10mm	±0.5mm

三中低速磁浮F軌幾何參數(shù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

　　根據(jù)功能及其載體不同，F(xiàn)軌幾何參數(shù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)共分為三部分：一是搭載在列車(chē)上的測(cè)量系統(tǒng)，它由測(cè)量架、傳感器組以及記錄儀等組成，主要完成對(duì)軌道狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和記錄;二是地面處理系統(tǒng)，包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一套處理軟件，軟件由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及應(yīng)用管理系統(tǒng)組成，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)處理、用戶(hù)編輯，報(bào)表報(bào)告生成，數(shù)據(jù)共享等;三是絕對(duì)里程標(biāo)識(shí)板，采用無(wú)損方式安裝在軌道上，為動(dòng)態(tài)軌檢系統(tǒng)提供里程校準(zhǔn)的基點(diǎn)。

　　測(cè)量系統(tǒng)搭載在中低速磁浮列車(chē)上，能夠在列車(chē)運(yùn)行中對(duì)F軌和接觸軌的幾何參數(shù)進(jìn)行在線式實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析、記錄、存儲(chǔ)，為日常維護(hù)和定期檢修提供依據(jù)。F軌幾何參數(shù)包括高低、水平、錯(cuò)牙、軌距以及軌向等;接觸軌幾何參數(shù)主要有高低、軌距以及磨耗?；緳z測(cè)方法是非接觸式慣性基準(zhǔn)法。另外，也可增加攝像頭，形成視覺(jué)巡檢系統(tǒng)，可人工查找軌道其它故障。

圖8 中低速磁浮F軌動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)

圖9 中低速磁浮F軌動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)搭載在車(chē)輛上

圖10 地面信息處理系統(tǒng)

圖11 絕對(duì)里程標(biāo)識(shí)板

01主要檢測(cè)項(xiàng)目及指標(biāo)

表3

檢測(cè)項(xiàng)目		測(cè)量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.3mm
水平	懸浮間隙檢測(cè)面	±300 mm	±1.0mm
軌 向		±30mm	±1.0mm
高低	懸浮間隙檢測(cè)面	±30 mm	±0.7mm
三角坑	懸浮間隙檢測(cè)面	±30 mm	±0.7mm	3m弦
錯(cuò)牙	垂面差	±10mm	±0.2mm
接觸軌高低	額定值700mm	±8mm	±1.5mm
接觸軌水平	額定值60mm	±6mm	±1mm
接觸軌磨耗		8mm	±1mm

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