高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构，包括，0#、2#、6#、8#点间道岔梁，根据直线‑缓和曲线‑圆曲线‑缓和曲线‑直线道岔线形要求，由五个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线，0#设置回转台车，6#驱动点移设在5#位，2#、4#位为从动台车，驱动台车布设在1#、2#、5#、8#位，对道岔梁提供侧向力，强制道岔钢梁发生弹性变形，使道岔各支点达到系统要求的预定位置，使整根道岔曲线形状满足系统要求。优点：一是本实用新型专利技术由确定关键台车布置位置、是确定转辙时序关键要素、是转辙时序控制的基础；二是道岔关键台车布置位置，保证了列车过岔的舒适性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构
本技术涉及一种既能够有效提高道岔结构的使用寿命，降低了驱动电机功率，又能够改善了道岔阶梯销受力大状况的高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构，属于城市轨道交通

技术介绍
（1）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。该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。本文献所列5个方案，只是对主动支点进行简单组合，没有对主动支点的核心设计方法和原理进行研究，没有对主动支点的驱动时序进行研究，驱动时序将影响道岔梁的驱动功率和转辙应力。文献中没有涉及道岔转辙时序设计结构。（2）张宏君.高速磁浮线路道岔钢梁移位过程及其数值分析[J].城市轨道交通研究，2010(7):32。该文献介绍了高速磁浮线路道岔主体结构为一连续箱形截面钢梁。采用端部刚接和铰接两种支座条件、梁单元和壳单元两种计算模型,从结构受力角度对道岔切换方案进行了数值计算,并对计算结果进行了比较分析。在进行计算时，如果不要求得到截面上的细部结果,可用梁模型进行计算；如果要得到截面上的细部结果，就必须采用壳模型进行计算，获取相应的数据。文献只是对其所列一种驱动方式进行了有限元计算，主要研究了梁单元和壳单元在计算中的影响，研究了端部刚接和铰接的区别。文献中未涉及道岔转辙时序设计结构。专利
技术实现思路
设计目的：避免
技术介绍
中的不足之处，设计一种既能够有效提高道岔结构的使用寿命，降低了驱动电机功率，又能够改善了道岔阶梯销受力大状况的高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构。设计方案：高速磁浮道岔分为高速道岔和低速道岔两种，均为可挠道岔，道岔梁长度在道岔梁体在台车作用力下发生弹性变形至理论线形。驱动台车的运动时序结构的排布对驱动台车功率、道岔梁使用寿命、台车轮运行轨迹有很大影响。（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。由静力学可知集中载荷作用下道岔梁横向弯曲计算简图如图2所示，用内力分析截面法计算道岔梁任意位置处的剪力及弯距，2#~6#间假设距2#点距离为X的任意位置截面，则该截面内弯矩为，其中L1为0#-2#之间的距离。又由弯曲状态下梁轴线弯矩与曲率的关系公式：对于2#~6#之间为圆曲线，即曲率半径为一定值，抗弯刚度相对于道岔梁为一常量，所以有：从而可得P0=P2，同理可得P6=P8根据材料力学分析，1#~4#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。根据以上分析可知，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。（2）确定转辙时序关键控制要素：通过对高速磁浮道岔梁的理论研究和设计验算发现，在既定的驱动台车布置方案下，不同的转辙时序对道岔梁体的应力、台车驱动功率、台车运行轨迹有很大影响。道岔梁体的最大应力随着转辙过程不断变化，不同的转辙时序产生不同的最大应力值，直接影响道岔的使用寿命，所设时序必须满足道岔的疲劳应力幅值。台车的驱动功率由转辙过程中台车最大反力决定，道岔转辙过程中时序不同会导致台车最大反力值不同，尽可能选取台车反力值较小的转辙时序，便于降低驱动功率。台车运行轨迹尽可能偏于圆曲线，便于生产制造。（3）转辙时序控制方法：如图3所示，根据转辙时序关键要素对比计算确定2#-5#-8#台车驱动方案，道岔在0#支点固定，位于支1#、2#、5#、8#处的驱动台车对道岔施加侧向力，强制道岔钢梁发生弹性变形，使道岔1#、2#、5#、8#支点达到要求的预定位置，同时3#、4#、6#、7#点到达锁定装置允许的偏差范围内，满足下一步锁定的要求。根据转辙时序关键控制要素，确定道岔变形过程、驱动力要求和梁体应力等关键数据。道岔转辙时，支点1#、2#、5#、8#通过驱动电机提供驱动力，0#支点固定，其余支点从动，其中在6#点处设置车档，以更好的满足道岔驱动到位时的线形。由于道岔设计线形只是在通车时才会有用，因此道岔的转换过程可以有多种形式，将其转辙时序设定如下：时间平均法—单位时间内各驱动点同时启动、匀速前进、同步到达;分布启动平均法--在满足总转换时间要求的情况下，分步启动、匀速前进、同步到达;点位差补法--按线形形成的过程、差补中间关键点，要求各关键点同时到位;主动跟随法--通过8#台车部位作为主驱动，其余各点跟随运动，在最后1#、2#、5#驱动到位;而上述的方法中，点位差补法由于驱动系统软件编制难度大、电机运行时间短，不足以体现其优点；主动跟随法在最后驱动受力大不予考虑。上述驱动方案的优化目的为道岔运动过程驱动功率、梁内应力不超过设计值、台车运行轨迹基本保持圆形，以利轨道部分设计。（4）计算和优化确定转辙时序和锁销锁定时序根据上述四种转辙时序控制方法进行分析，考虑到驱动力和驱动系统软件编制问题，确定时间平均法和分布启动平均法为计算优化对象。时间平均法：支点1#、2#、5#、8#在相同的时间内，同时到达设定位置，计算在此过程过程中道岔的最大应力、台车驱动力、台车走行轮轨迹。分布启动平均法：为了降低整体电机启动总功率，将驱动台车进行分布启动，根据道岔转辙特点，按以下先后次序进行时序布置计算对比；1）1、2、5、8三个支点分步开始启动，5支点比8支点延迟，1、2支点比5支点延迟（5#支点启动前跟随道岔梁随动）；2）1、2、5、8三个支点分步开始启动1、2、5支点同步，均比8支点延迟（5#支点启动前跟随道岔梁随动）；3）1、2、5、8三个支点分步开始启动，1、2支点比8支点延迟，5支点比1、2支点延迟（5#支点启动前跟随道岔梁随动）。采用有限元软件建立道岔梁模型，划分网格，设置载荷步控制，按既定方案施加位移荷载，计算在此过程中道岔的最大应力、台车驱动力、台车走行轮轨迹。将上述方案的计算结果进行对比和优化，依据转辙时序关键确定道岔转辙时序和锁销锁定时序。技术方案：一种高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构，包括，0#、2#、6#、8#点间道岔梁，根据直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线道岔线形要求，由五个分段函数组成的平面组合来拟合道岔钢梁的弯曲曲线，0#设置回转台车，6#驱动点移设在5#位，2#、4#位为从动台车，驱动台车布设在1#、2#、5#、8#位，对道岔梁提供侧向力，强制道岔钢梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构，包括，0#、2#、6#、8#点间道岔梁，其特征是：根据直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线道岔线形要求，由五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即缓和曲线、圆曲线、缓和曲线、组成的变形曲线，0#设置回转台车，6#驱动点移设在5#位，2#、4#位为从动台车，驱动台车布设在1#、2#、5#、8#位，对道岔梁提供侧向力，强制道岔钢梁发生弹性变形，使道岔各支点达到系统要求的预定位置，使整根道岔曲线形状满足系统要求；道岔转辙时，支点1#、2#、5#、8#通过驱动电机提供驱动力，0#支点固定，其余支点从动，其中在6#点处设置车档，以更好的满足道岔驱动到位时的线形。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速磁浮道岔转辙控制时序排布结构，包括，0#、2#、6#、8#点间道岔梁，其特征是：根据直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线道岔线形要求，由五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即缓和曲线、圆曲线、缓和曲线、组成的变形曲线，0#设置回转台车，6#驱动点移设在5#...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛均宽，李利军，余锋，吉敏廷，张宁，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61