中低速磁浮交通因為具有低噪聲、爬坡能力強、轉彎半徑小、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軌構成閉合磁路，它與軌道之間的電磁吸力垂向分量實(shí)現車(chē)輛無(wú)接觸支撐，車(chē)輛過(guò)彎道或受側向力影響時(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)導向力，從而實(shí)現車(chē)輛無(wú)接觸的導向。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)系及走行部部分細節組成

一F軌的構成、作用及其幾何參數檢測項目

　　與傳統輪軌交通的軌道有著(zhù)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 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測量。如圖2、3所示，F軌由F形型鋼和鋁制反應板組成，它與電磁鐵一起形成閉合磁路，承受著(zhù)來(lái)自電磁鐵的懸浮力和導向力。它作為直線(xiàn)牽引電機的次級，與車(chē)載電機的短初級作用共同產(chǎn)生推進(jìn)力;它也是機械制動(dòng)作用的制動(dòng)面;當懸浮控制失效時(shí)，可以作為應急救援的液壓支撐輪的導軌;當然，它也可以作為車(chē)輛落地時(shí)的著(zhù)地滑塊的支撐面。因此，F軌在中低速磁浮交通中扮演著(zhù)重要角色，它的幾何狀態(tài)緊密地影響著(zhù)車(chē)輛的穩定懸浮，影響著(zhù)車(chē)輛運行的的安全性和舒適性，適當的軌道維護是保持良好軌道狀態(tài)的手段之一，而軌道維護的基礎是軌道幾何參數測量。傳統輪軌交通的軌道幾何參數檢測已開(kāi)展數年，對軌道幾何參數檢測技術(shù)行了深入研究，目前，國內外的軌檢車(chē)已經(jīng)發(fā)展到第六代。但是傳統輪軌交通的軌道檢測技術(shù)很難直接用于磁浮交通。

圖2 F型軌斷面                                   圖3 導軌與電磁鐵構成的閉合磁路

　　磁浮軌道幾何參數檢測項目主要有：高低、軌向、軌距、水平、錯牙、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出的變化，也可統稱(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(xiàn)段處的左右 F 軌平面與水平之間形成的夾角或位移。與傳統輪軌交通的軌道檢測相比，磁浮軌道幾何參數檢測項目偏重于軌縫、錯牙、高低、軌向以及F軌四磁極面直線(xiàn)度等檢測。其中，四極面直線(xiàn)度是指左右F軌的四個(gè)磁極面應處于同一直線(xiàn)上，以減少對懸浮架形成滾動(dòng)偏載。

圖4 F軌幾何參數的主要檢測項目

二中低速磁浮交通F軌幾何參數檢測儀

　　參照傳統輪軌軌道檢測維護方式，中低速磁浮交通F軌的檢測采用了動(dòng)態(tài)軌檢系統和便攜式軌檢儀相結合的方式，其中動(dòng)態(tài)系統可直接搭載在快速運行的磁浮車(chē)輛上，對軌道幾何參數實(shí)現快速基于慣性基準的檢測，有效篩選和預警軌道參數超差路段，它亦可與一輛獨立的車(chē)輛及相應的數據處理設備組合，形成磁浮軌道檢測車(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，利用弦測法的原理實(shí)現軌道幾何參數的檢測，一般與動(dòng)態(tài)軌檢系統配合，實(shí)現對疑似超差路段進(jìn)行再次檢測確認，或在維護過(guò)程中對維護結果進(jìn)行確認。根據應用的場(chǎng)合不同，軌檢儀可以有H型和T型的結構。

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)型檢測設備，可一次性自動(dòng)測量并實(shí)時(shí)記錄軌道參數。為中低速磁浮軌道鋪設施工中提供測量幫助，方便施工隊伍在施工過(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(xiàn)的H型軌檢儀

02H型軌檢儀的主要檢測項目及指標

表1

檢測項目		測量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.8mm
水平	懸浮間隙檢測面	±10 mm	±1.5mm
軌 向		±200mm	±1.5mm	10m弦
高低	懸浮間隙檢測面	±10 mm	±1.5mm	10m弦
三角坑	懸浮間隙檢測面	±30 mm	±1.5mm	3m弦
四點(diǎn)直線(xiàn)度	F軌四磁極	±3.0mm	±0.8mm
錯牙	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)的軌道檢測設備，在行進(jìn)中自動(dòng)檢測單側軌道，通過(guò)間接推導或掉頭測量獲得另一側軌道參數，標準巡檢速度為3.6km/h，電池續航能力4h。它是H型結構的一種簡(jiǎn)化變體，體積小，結構簡(jiǎn)單，拆裝方便，是軌道日常巡檢的必備設備。

圖7 自帶動(dòng)力的T型軌檢儀

04T型軌檢儀的主要檢測項目及指標

表2

檢測項目		測量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.8mm
水平	懸浮間隙檢測面	±10 mm	±1.5mm
軌 向		±200mm	±1.5mm	10m弦
高低	懸浮間隙檢測面	±10 mm	±1.5mm	10m弦
三角坑	懸浮間隙檢測面	±30 mm	±1.5mm	3m弦
錯牙	垂面差	±10mm	±0.5mm

三中低速磁浮F軌幾何參數動(dòng)態(tài)檢測系統

　　根據功能及其載體不同，F軌幾何參數動(dòng)態(tài)檢測系統共分為三部分：一是搭載在列車(chē)上的測量系統，它由測量架、傳感器組以及記錄儀等組成，主要完成對軌道狀態(tài)數據采集和記錄;二是地面處理系統，包括一臺計算機和一套處理軟件，軟件由數據處理系統以及應用管理系統組成，自動(dòng)完成數據處理、用戶(hù)編輯，報表報告生成，數據共享等;三是絕對里程標識板，采用無(wú)損方式安裝在軌道上，為動(dòng)態(tài)軌檢系統提供里程校準的基點(diǎn)。

　　測量系統搭載在中低速磁浮列車(chē)上，能夠在列車(chē)運行中對F軌和接觸軌的幾何參數進(jìn)行在線(xiàn)式實(shí)時(shí)檢測、分析、記錄、存儲，為日常維護和定期檢修提供依據。F軌幾何參數包括高低、水平、錯牙、軌距以及軌向等;接觸軌幾何參數主要有高低、軌距以及磨耗?；緳z測方法是非接觸式慣性基準法。另外，也可增加攝像頭，形成視覺(jué)巡檢系統，可人工查找軌道其它故障。

圖8 中低速磁浮F軌動(dòng)態(tài)檢測系統的測量系統

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

圖10 地面信息處理系統

圖11 絕對里程標識板

01主要檢測項目及指標

表3

檢測項目		測量范圍	精度	備注
里程		0-9999km	±3‰
軌距		2205-2235mm	±0.3mm
水平	懸浮間隙檢測面	±300 mm	±1.0mm
軌 向		±30mm	±1.0mm
高低	懸浮間隙檢測面	±30 mm	±0.7mm
三角坑	懸浮間隙檢測面	±30 mm	±0.7mm	3m弦
錯牙	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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