高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法

摘要

本发明涉及一种高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法，由起始直线段L0、缓和曲线段L1、圆曲线段L2、缓和曲线段L3、直线段L4依次连接构成，起始直线段L0末端与缓和曲线段L1起始连接端为0#点为固定点，缓和曲线段L1末端与圆曲线段L2起始连接端为集中载荷力作用下的移动点1#，圆曲线段L2末端与缓和曲线段L3起始连接端为集中载荷力作用下的移动点2#，缓和曲线段L3末端与直线段L4起始连接点为移动点3#，移动点在集中载荷力的作用下发生移动。优点：一是实现了组合线形的成形，解决了车辆高速通过道岔的问题；二是实现了道岔线形连续，保证了车辆平稳通过道岔；三是实现了线形使得道岔梁不用专门设置超高，减少了道岔制造难度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种满足车辆过岔舒适性、平稳性要求的高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法，属高速磁浮道岔制造领域。

背景技术

本申请人所有在先专利CN 103132404B、名称“关节可挠型道岔挠曲装置的道岔线形”，包括道岔固定端、活动端侧线位置及活动端直线位置，其特征是：挠曲装置采用凸轮拉杆串行联接的驱动形式实现导向板和稳定面板的同步弯曲，导向板和稳定面板通过铰制孔连接于双叉头拉杆两端，双叉头拉杆与从动组件连接，从动组件再与圆柱凸轮机构接触相连，上方的两相邻圆柱凸轮机构之间以及上下对应的两圆柱凸轮机构之间通过连杆相连，当电动推杆启动推拉时；双叉头拉杆带动导向板实现横向同步移动，从而完成导向板的横向的横向弯曲；道岔线形考虑到了两端混凝土梁影响，挠曲线形采用了缓和曲线+圆弧曲线+缓和曲线的组合方式，道岔固定端与圆弧曲线之间为缓和曲线，圆弧曲线与活动端侧线位置之间为缓和曲线，车辆在活动端侧线位置进出道岔冲击和缓变化，不会出现剧烈冲击，降低了线路与车辆间的相互作用，提高乘客的舒适性。

背景技术是通过数节梁侧面板靠机构作用弯曲变形，数节弯曲板叠加后拟合成的道岔线形，即技术背景中所列挠曲线形为数段线，每段线都发生弯曲变形后拟合成的一种曲线线形，因而线形不连续，车辆过岔的舒适性和平稳性不理想。

发明内容

设计目的：在本申请人所有背景技术的基础上，设计一种满足车辆过岔舒适性、平稳性要求的高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法。

设计方案：为了实现直线+缓和曲线+圆曲线+缓和曲线+直线组成的道岔线形，本发明经过对道岔线形的分析，结合直线、缓和曲线、圆曲线的特点，缓和曲线是由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线必不可少的曲线段。其作用是：曲率渐变，线形顺适，便于行车；离心加速度逐渐增减，缓和以至避免车辆在曲线运动时产生侧向冲击；作为曲线超高、加宽所需要且性质一致的过渡段。

圆曲线可以有效降低道岔线形的长度，提高列车通过时的平稳性。

实现的技术手段：线形具体方案如图1所示，L0为直线段，L1为缓和曲线段，L2为圆曲线段，L3为缓和曲线段，L4为直线段；为了实现道岔线形，在线形对应点上设置集中载荷力，具体分布如图2所示，其中0#点位固定点，其余1#、2#、3#点在集中载荷力的作用下可以发生移动，并且弯曲成图1所示线形。在实际工程中，根据车辆对道岔刚度、频率等指标要求，可以在各点之间增加支承点，以提高道岔的整体刚性和特性。

本发明“直段线+缓和曲线段+圆曲线段+缓和曲线段+直线段”是挠曲线形为一根整体线，通过施加外力后整体发生挠曲变形。

即挠曲线形为一根整体线不存在连接问题，只是在不同长度处形成的线形特征而已，在实际产品中可能由于线形较长，无法按照线形整体制造，根据结构设计进行分段，然后通过螺栓刚性连接成为一个整体。

实现的方法：根据目前铁路及公路设计规范和相应的研究成果，缓和曲线一般可考虑采用以下三种曲线函数来模拟：回旋线、三次抛物线型缓和曲线、正弦曲线型缓和曲线。但由于磁浮道岔的结构及受力特点（道岔梁为集中荷载作用下的弹性梁），按梁变形近似微分方程可知其任意两支座间的位移曲线是三次多项式（考虑水平方向上，梁在侧向移位过程及终点工况下仅在限位点受集中荷载作用）。因而缓和曲线只能是三次抛物线型。

缓和曲线的微分方程式及积分两次后三次抛物线的方程为：

用内力分析截面法可得出道岔梁任意位置处的剪力及弯距，1#—2#点间假设距1#点距离为X的任意位置截面，则该截面内弯矩为

M（X）=-F

其中L1为0—1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1#-2#点之间为圆曲线，即曲率半径ρ为一定值，抗弯刚度EIZ相对于道岔梁为一常量，所以有：

从而可得F0=P1。

同理可得F2=F3

根据材料力学分析，1#—2#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。

技术方案：一种高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法，由起始直线段L0、缓和曲线段L1、圆曲线段L2、缓和曲线段L3、直线段L4依次连接构成，起始直线段L0末端与缓和曲线段L1起始连接端为0#点为固定点，缓和曲线段L1末端与圆曲线段L2起始连接端为集中载荷力作用下的移动点1#，圆曲线段L2末端与缓和曲线段L3起始连接端为集中载荷力作用下的移动点2#，缓和曲线段L3末端与直线段L4起始连接点为移动点3#，移动点在集中载荷力的作用下发生移动。

本发明与背景技术相比，一是实现了组合线形的成形，解决了车辆高速通过道岔的问题；二是实现了道岔线形连续，保证了车辆平稳通过道岔；三是实现了线形使得道岔梁不用专门设置超高，减少了道岔制造难度。

附图说明

图1 是高速磁浮道岔挠曲线形示意图。

图2 是图1中线形对应点上设置集中载荷力示意图。

图3是支撑点的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-3。一种高速磁浮道岔挠曲线形的实现方法，是由起始直线段L0、缓和曲线段L1、圆曲线段L2、缓和曲线段L3、直线段L4依次连接构成，起始直线段L0末端与缓和曲线段L1起始连接端为0#点为固定点，缓和曲线段L1末端与圆曲线段L2起始连接端为集中载荷力作用下的移动点1#，圆曲线段L2末端与缓和曲线段L3起始连接端为集中载荷力作用下的移动点2#，缓和曲线段L3末端与直线段L4起始连接点为移动点3#，移动点在集中载荷力的作用下发生移动。

集中载荷作用力的大小和线形转辙距离以及所对应的梁体结构特征有关系。具体的技术手段是在移动点上有驱使实现挠曲变形的机构，通过电机提供动力，机构之间互相传动驱使挠曲变形。

在固定点和移动点之间及移动点与移动点之间设置支承点。支承点具体结构如图3所示。支撑点具体结构如下：线形与支撑架垂直安装，走行轮支撑支撑架，在线形挠曲时可在走行轨上移动。

缓和曲线为三次抛物线型，

缓和曲线的微分方程式及积分两次后三次抛物线的方程为：

用内力分析截面法可得出道岔梁任意位置处的剪力及弯距，

1#—2#点间假设距1#点距离为X的任意位置截面，则该截面内弯矩为

M（X）=-F

其中L1为0—1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1#-2#点之间为圆曲线，即曲率半径ρ为一定值，抗弯刚度EIZ相对于道岔梁为一常量，所以有：

从而可得F0=P1，

同理可得F2=F3

根据材料力学分析，1#—2#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。

道岔线形作为道岔转辙到位后的最终状态，可以通过增加锁定来保持道岔最终线形，满足车辆通过。

将道岔做成横向可以弯曲的杆件可以实现该种线形。

通过在线形转化交点处设置动力机构作为集中载荷驱动道岔梁实现挠曲变形，最终实现道岔线形。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。