中北大学 036000
摘要：高速磁浮列车特殊的抱轨运行方式导致车体与轨道梁之间存在相对尺度很小的气隙流场，地面效应较高速列车更为显著，当列车运行速度达到600km/h以上时，气动升力急速增大，极端条件下甚至接近列车自身重量。过大的气动升力易导致列车悬浮系统失效，致使底部设备与轨道梁发生碰撞，进而影响到高速磁浮列车的安全运行。因此，气动升力是高速磁浮列车的关键气动设计指标之一，减小高速磁浮列车的气动升力成为列车空气动力学设计的重点和难点。本文基于高速磁浮车辆工程化制造技术研究展开论述。
关键词：高速磁浮车辆；工程化；制造技术研究
引言
高速磁浮车辆是整个高速磁浮交通系统的核心部件之一，其车辆产品特性与高速磁浮系统特性需求密切相关，这一特性决定了高速磁浮列车工程化研制技术的特殊性，通过对高速磁浮系统及车辆特性分析，初步实现高速磁浮车辆工程化研制的基本模式及关键制造技术的研究，完成了高速磁浮试验样车的生产试制及工艺制造技术阶段性验证，取得阶段性成果。
1车辆制造工艺规划
高速磁浮原理样车在系统功能、运用性能、气密强度、载荷变化、车轨耦合、轻量化设计等方面严格按照研制的要求，并因其特殊的车体、悬浮架、夹层结构，在磁浮轨道上落成的特殊装配结构形式，在制造资源配置及技术应用方面与既有轨道交通装备相比存在较大差异。将车辆研制工程化制造技术分为产品试制工艺技术和制造资源配置工艺技术两个方面，进行了前期高速磁浮项目的工程化研制新技术、新工艺、新装备等制造技术应用策略和方向的论证，确定了高速磁浮产品研制制造资源配置工艺规划方案。
2高速磁悬浮列车测速定位技术
列车的测速和定位系统在列车行车调度安全、列车行驶控制中起到非常重要的作用，精准无时延地检测出列车在某一时刻的速度和位置是确保整个列车系统安全运行的首要条件。传统轮式列车，主要依靠安装在车轮上的数字编码传感器，结合列车运行轨道电路来确定列车的速度和位置;而对于磁悬浮列车，由于其运行时车体与轨道是分离的，无法在车体和轨道间形成类似传统轮式列车轨道的电流回路，因此不能直接使用传统的轮式列车定位技术，必须研究出新型高速磁悬浮列车定位技术解决方案。磁悬浮列车的测速定位方法按照参考位置的不同，可分为相对测速定位方法和绝对测速定位方法。目前用于磁悬浮列车相对测速定位的方法主要包括:基于计数轨枕的测速定位技术、基于感应交叉回线的测速定位技术、基于长定子齿槽检测的测速定位技术;用于磁悬浮列车绝对测速定位的技术主要包括:脉宽编码感应式测速定位技术、微波测速定位技术。对于相对测速定位方法，其测试系统较为简单，成本较低，设备便于安装和后期维护，但是测试精度不高，产生的数据误差会随着时间的推移而不断累加，因此需要每隔一定的距离利用绝对测速定位方法对其进行修正。而对于绝对测速定位方法，其系统测试精度较高，实时性和准确性较好，但是由于测试点相对间隔较小、测试系统较为复杂、设备的安装以及后期的维护成本较大，所以不能大规模地使用。我国进入磁悬浮事业时间尚短，相关研究缺乏理论描述和经验指导，许多技术尚处于实验室研究阶段，没有在实际应用中得到体现。
3电磁铁模块组装技术
高速磁悬浮列车最大的特点是取消了传统轨道交通车辆的轮轨，依靠电磁吸力将车辆悬浮至一定高度，使车辆与地面轨道间无机械接触。运行时，高速磁浮列车由电磁吸力产生的悬浮力和导向力，由直线电机产生的牵引力驱动列车运行，不受轮轨车辆系统中接触黏着的限制。
电磁铁模块是高速磁浮车辆系统悬浮导向系统的基本模块，为全车提供悬浮力、导向力以及涡流制动力，是高速磁浮车辆系统的核心技术。悬浮系统主要由悬浮电磁铁、悬浮间隙测量单元和悬浮电磁铁控制单元组成，沿车辆纵向方向均布，与轨道长定子相对。导向系统主要包括导向电磁铁、导向间隙测量单元和导向电磁铁控制单元，每辆车有12个，分布于轨道左右两侧各6个。另外每辆车还有2个涡流制动电磁铁，分布在每辆车中部的左右两侧，在牵引系统失效或者其他紧急情况下，制动系统发挥作用，涡流制动和滑橇的摩擦制动合称为列车的安全制动。悬浮电磁铁和导向/制动电磁铁安装在相邻的两个托臂上，构成一个基本的电磁铁模块。电磁铁模块组装时，首先在托臂上安装相应的电磁铁连接件，其主要作用:在悬浮架与电磁铁之间传递作用力，提供悬浮架和电磁铁之间必要的运动自由度，并隔离电磁铁的高频振动。然后在电磁铁模块组装设备上依次组装导向/制动电磁铁、电磁铁模块附件和悬浮电磁铁，电磁铁模块附件组装主要为电磁铁模块裙板组装。电磁铁模块的组装难点在于平稳地对齐调整各连接部件接口，另外电磁铁组合模块众多，需合理区分。最后将组装好的电磁铁模块安装到整车上，与横梁框连接。
4与其他专业设计接口要点
与其他专业设计接口要点包括：（1）与线路（含轨道）专业的接口。定位标志板的具体里程位置由运控专业提出，线路（含轨道）专业在长定子安装座需要安装翼板的位置预留安装条件。（2）与站场专业。站场专业预留联锁道岔控制单元的安装条件。（3）与行车、牵引供电专业。牵引分区设置情况由行车、牵引供电专业共同确定，运控专业根据牵引分区数量及牵引变电所设置定点，确定运控设备布置方案。（4）与建筑、结构专业。运控设备房屋设计应符合运控设备布置、使用、电磁兼容等要求。（5）与暖通专业。运控设备房屋通风空调应满足运控设备环境温度、湿度等要求。（6）与电力专业。电力专业需满足运控设备用电量及用电要求、运控设备房屋防雷及接地要求等。并完成运控设备房屋共用接地装置与贯通地线的接地连接。（7）通信专业应提供中央控制系统与分区控制系统设备之间的光纤通道，无线覆盖范围内的数据传输链路设备。
结束语
高速磁浮系统运行速度不仅是速度在飞机和高铁之间，在磁浮车辆的设计模式、整体结构、制造和装配技术、制造装备、材料应用等方面均偏向飞机的制造模式，因此在工程化研制过程中与既有轨道交通装备的制造技术和资源配置存在明显差异。通过高速磁浮列车产品特性分析，充分考虑其系统结构耦合性和复杂性强、独特的装配工艺及流程与地面试验验证体系、全过程质量管控技术等要求，结合轨道车辆制造资源配置模式，制定了高速磁浮试验样车试制工艺技术准备及制造资源配置策略，并实现了高速磁浮试验样车的生产试制及过程初步验证，是既有轨道车辆工程化制造技术和生产模式的一次突破，为时速600km高速磁浮列车工程化研制提供了坚实可靠的技术保障。
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