中低速磁浮交通系統(tǒng)是一種新型的軌道交通方式。中低速磁浮列車是中低速磁浮交通系統(tǒng)的核心，其結(jié)構形式、工作原理、受力方式等與傳統(tǒng)輪軌交通車輛有很大的不同。為確保設計結(jié)構滿足運行的要求，需對中低速磁浮列車進行動應力測試，分析其重點結(jié)構受力狀況。

車輛結(jié)構簡介

中低速磁浮列車采用全動車編組方式，車輛與車輛之間采用半*久牽引桿連接。每輛車安裝5個轉(zhuǎn)向架，每個轉(zhuǎn)向架與車體之間安裝2個縱向拉桿。每個轉(zhuǎn)向架通過4個滑動臺上的空氣彈簧支撐車體，空氣彈簧通過橫向拉桿與轉(zhuǎn)向架之間連接，轉(zhuǎn)向架依靠電磁力與軌道保持無接觸的懸浮狀態(tài)。車輛端部2個轉(zhuǎn)向架各安裝一套轉(zhuǎn)向機構。

轉(zhuǎn)向架結(jié)構由鋁合金擠壓型材電機箱梁與鑄造鋁合金托臂組成，通過螺栓組合在一起形成一個模塊，左右2個模塊通過4組防側(cè)滾梁及吊桿組成一個轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向架的每個空氣彈簧都與橫向拉桿相連接。

車輛受力分析

中低速磁浮列車與輪軌列車的結(jié)構差異較大，受力情況較為復雜，主要受力情況分析如下：

縱向力。包括車輛與車輛之間通過半*久性牽引桿傳遞的力、通過縱向拉桿傳遞的車體與轉(zhuǎn)向架之間的力、轉(zhuǎn)向機構作用于鋼絲繩的拉力、支撐滑塊落地時與軌道產(chǎn)生的摩擦力等。

橫向力。包括通過橫向拉桿傳遞的空氣彈簧與轉(zhuǎn)向架之間的力、上下滑動臺之間運動產(chǎn)生的阻力等。

垂向力。包括車輛作用于轉(zhuǎn)向架上的垂向力、支撐滑塊落地時軌道作用于轉(zhuǎn)向架的沖擊力等。

車輛正常運行或故障運行時，各種作用力相互作用和疊加，受力狀態(tài)非常復雜，有時仿真計算并不能真實反映各個部位的受力情況。因此，為了研究中低速磁浮列車在實際線路運行中的受力狀態(tài)，有必要通過實驗手段對列車進行動載荷、動應力測試。

測試工況

動載荷、動應力測試主要是研究中低速磁浮列車在各種運行工況下關鍵部件所承受的載荷及結(jié)構關鍵部位的應力，為后續(xù)車輛的設計和改進提供技術支持。因此，試驗前要對測試工況進行設計，測試工作在2輛編組的中低速磁浮列車上進行。

為盡可能多地獲得測試數(shù)據(jù)進行比較分析，測試工況考慮了不同的線路情況、不同的運行速度、不同的載荷、不同的制動方式、不同的故障運行條件以及上述各種因素的組成情況。

線路情況包括：直線段運行、曲線段運行、坡道運行。

運行速度包括：列車啟動并運行至20Km/h、40Km/h、60Km/h、80Km/h后制動停車。

載荷工況包括：AW0+AW3工況（頭車空車重量+尾車超員重量）、AW3+AW3工況（頭車超員重量+尾車超員重量）。

制動方式包括：常用制動、快速制動、緊急制動。

故障運行條件包括：利用支撐輪運行、單車牽引、懸浮掉單點、懸浮掉1個模塊、懸浮掉1個轉(zhuǎn)向架、落車等。

測點選取

動載荷測點包括：半*久性牽引桿、縱向拉桿、橫向拉桿、轉(zhuǎn)向鋼絲繩。

動應力測點包括：轉(zhuǎn)向架托臂、防側(cè)滾梁等強度關鍵部位，共布置單向應變片9片、直角應變花3片。

數(shù)據(jù)標定

為測得半*久性牽引桿、縱向拉桿、橫向拉桿上的力的大小，首先在實驗室拉力試驗機上對半*久性牽引桿、縱向拉桿、橫向拉桿進行標定。應變片分別布置在上述各部件的中間部位的圓截面上下對稱位置，在橫向及周向分別布置單向應變片各1片。然后，在半*久性牽引桿、縱向拉桿、橫向拉桿兩端分別施加一定的載荷，獲取載荷與應變的曲線，作為實車測試的分析依據(jù)。

動應力測試流程

儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JHDY多通道動態(tài)應變儀，軟件式操作、多功能測量。在進行磁浮列車線路運行測試時，將動態(tài)應變儀放置在被測試車輛內(nèi)部，應變片通過導線與動態(tài)應變儀連接。每個工況分別測試3次并采集數(shù)據(jù)。各個工況的測試流程：1在車輛靜止狀態(tài)下動態(tài)應變儀清零；2在車輛啟動、穩(wěn)定速度運行、制動狀態(tài)下，分別進行各工況動載荷、動應力測試；3車輛制動停止，測試結(jié)束。

下圖顯示了縱向拉桿在某一工況下的載荷-時間歷程曲線，表明了縱向拉桿在這一工況下車輛從靜止、啟動、惰行、制動到停車過程中受力變化的情況。

數(shù)據(jù)處理及分析

通過對測試數(shù)據(jù)的處理和分析，得出相關部位的受力情況如下：

1. 縱向拉桿的*大拉伸載荷是21.8KN，出現(xiàn)在AW3+AW3工況，以60KM/h速度運行、懸浮掉1個轉(zhuǎn)向架且施加常用制動時；*大壓縮載荷為-49.4KN，出現(xiàn)在AW3+AW3工況、以60KM/h速度運行、懸浮掉1個模塊且施加常用制動時。

2. 橫向拉桿*大拉伸載荷為7.8KN，出現(xiàn)在AW0+AW3工況，以30KM/h速度通過R100m曲線且不落車施加緊急制動時；*大壓縮載荷為-13.3KN，出現(xiàn)在AW0+AW3工況，以60KM/h速度運行、懸浮掉1個模塊且施加常用制動時。

3. 轉(zhuǎn)向鋼絲繩的*大拉伸載荷為3.7KN，出現(xiàn)在AW3+AW3工況、以60Km/h速度運行時、懸浮掉1個轉(zhuǎn)向架且施加常用制動時。

4. 半*久性牽引桿*大拉伸載荷為35.3KN，出現(xiàn)在AW3+AW3工況、單車牽引、以60Km/h速度運行、落車并施加緊急制動時；*大壓縮載荷為-54.7KN，出現(xiàn)在AW0+AW3工況、以40Km/h速度運行、落車并施加緊急制動時。

5. 所有測點的*大應力為58.8MPa，出現(xiàn)在AW3+AW3工況，以60Km/h速度運行、懸浮掉1個轉(zhuǎn)向架并施加常用制動時，測點在托臂外側(cè)；所有測點的最小應力為-87.6MPa，出現(xiàn)AW0+AW3工況、以60Km/h速度運行、懸浮掉1個轉(zhuǎn)向架且施加常用制動時，測點在托臂內(nèi)側(cè)。所測應力均低于材料的許用應力。

結(jié)論

1. 中低速磁浮列車轉(zhuǎn)向架動應力測試結(jié)果及縱向拉桿、橫向拉桿、半*久性牽引桿、轉(zhuǎn)向鋼絲繩動載荷測試結(jié)果表明：中低速磁浮列車轉(zhuǎn)向架強度具有較大的安全余量；實驗結(jié)束后，縱向拉桿、橫向拉桿、半*久性牽引桿、鋼絲繩狀態(tài)完好。因此，轉(zhuǎn)向架及拉桿等關鍵部件可以滿足安全運行的需要。

2. 在故障情況下，縱向拉桿所受動載荷遠大于計算分析施加的載荷，應在結(jié)構設計和計算時充分考慮這一因素。

3. 半*久性牽引桿*大壓縮載荷僅為-54.7KN，而且波動較小，說明中低速磁浮列車的縱向沖動非常小，其乘坐的舒適性也很好。