摘要：直线电机气隙检测装置能够动态监控L型车直线电机与感应板间的空隙，并通过报警系统避免特殊事件发生，有效降低人工成本，提高正线运营效果。该设备能产生较好的经济和社会效益，具有良好的推广性和发展前景，在直线电机车辆段安装具备可行性。

　　关键词：直线电机，感应板，气隙检测，可行性

　　1引言

　　随着城市轨道交通的不断深化，在老城区进行地铁建设经常会遇到地质情况复杂和土地征用困难等问题，从而导致车辆在隧道运行转向半径小并与高架线路行驶相结合等方式出现，这都给直线电机车辆带来了更大的发挥空间。目前世界上已将直线电机车辆投入使用的轨道交通系统见表1。

　　表1使用直线电机车辆轨道交通系统一览表 线路名称 开通年份 线路长度(km) 加拿大多伦多Scarborough线 1985 6.4 加拿大温哥华SkyTrain 1986 51 美国底特律DPM系统 1987 4.8 日本大阪市营地铁7线 1990 15 日本东京大江户线 1991 38.7 马来西亚吉隆坡PUTRA系统 1998 29.4 日本神户市营地铁海岸线 2002 7.9 美国纽约肯尼迪机场线 2003 13 广州地铁四号线 2006 68.96 首都机场线 2008 27.3 广州地铁五号线 2009 31.9 2直线电机车辆工作特点及原理

　　直线电机(linear induction motor)是轨道车辆的一种新型牵引方式，因其牵引力大,爬坡能力强;采用径向转向架，转弯半径小;整体噪音较小等特点, 近年来被各地城市轨道交通广泛使用，运用直线电机技术的轨道车辆在国内被称为L型车。L型车主要由车体、直线电机、转向架和集电靴等部件组成，再结合接触轨和感应板就构成了一套L型车辆运行系统。

　　直线电机系统相当于把一台旋转运动的感应电动机沿着半径方向剖开后展平，类似旋转电机定子的叫初级;类似旋转电机转子的叫次级。初级中通以电流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动，这时只要将其中一极固定，另一极就将在反作用力下运动，这就是直线电机车辆的工作原理。一般使用过程中，是将直线电机作为初级固定在电客车上，将感应板作为次级固定在两条轨道中央。

　　3气隙检测装置工作原理

　　直线电机与感应板之间的空气间隙是有严格要求的，气隙过大会使车的牵引力不足，增加电耗;气隙过小会使感应电流变大，容易烧坏电机。根据国内外相关数据显示，将直线电机与感应板之间的空气间隙控制在9--11mm能够发挥L型车的最佳牵引效果。车辆轮对镟修后必然导致气隙减小，更换新轮对会引起气隙增大，经常需要人工测量气隙高度后再调节悬挂梁高度来控制。为减少人工测量误差，降低劳动强度，必须开发一种设备来对气隙进行动态监控，这就是直线电机气隙检测装置。广州地铁四号线作为国内首条L型车线路，已率先考虑到这一问题，并与有关单位开发研制出一套直线电机气隙检测系统，并投入使用。

　　该系统能够动态测量计算出L型车直线电机与感应板间的气隙高度，并自动判别列车运行方向、计算车辆行驶速度、同时记录轴数，然后根据预先设定的判别模型，实现气隙值超限的预警。设备主要构成见图1。

　　图1直线电机气隙检测装置整体安装图

　　系统工作流程：

　　①当列车第一轴经过1号车轮传感器，系统自动识别出车辆将进入到检测区域，并自动初始化所有变量，程序进入接车准备状态，同时启动探测箱内压缩空气吹去激光位移传感器表面杂质。

　　②车辆第一轴经过2号车轮传感器，系统确认列车进入检测区间，自动启动天线和探测箱保护门，加载激光位移传感器电源，准备采集电机高度数据和车号信息。

　　③当安装在车底的车辆标签经过探测箱内的激光传感器(见图2)上方时，系统开始自动计算车速、采集高度数据，TFDS-RF供应数据传输器单元读卡标签开始采集车号信息。

　　图2激光位移传感器

　　④列车的最后一轴(预先设定轴数)通过3号车轮传感器，系统判断测量完毕，经过延时后系统关闭保护门和天线，开始进行数据处理：截取电机高度数据、计算高度数据及相关值、计轴、计辆、重签和错签处理、标签定位、高度警报识别、存盘并形成过车报文、传送数据到管理及发布中心。

　　4系统总体结构

　　广州地铁四号线车辆段内的直线电机气隙在线检测系统共有2个探测站，一个数据管理发布中心。探测站-1被安装在洗车线上，检测Line03轨道通过车辆，探测站-2被安装在检修库内，检测Line15、Line16、Line17轨道通过的车辆。探测站收集的数据传输给DCC室的数据管理发布中心。系统的基本结构框图如图3所示。

　　图3 气隙检测装置系统总体结构

　　综上所述，整套气隙检测装置应包括：探测站、空压机、探测箱、传感器、数据处理终端等设备。这些设备在直线电机车辆段设计和施工过程中应充分考虑，否则在日后新增该装置时必然会遇到网络敷设复杂、土建基础施工困难和设备空间布置选择等问题。

　　5结束语

　　直线电机气隙检测装置主要利用激光传感器来测量直线电机与感应板的间隙，并能够系统的将电客车数据传输到服务器上，技术人员可以直观、准确的同时对多列车辆气隙动态监控，若出现相关问题，系统会发出警示，有效避免特殊事件发生。经过上述分析，该装置的投入使用能够取得明显的经济效益和社会效益，有良好的推广价值，在直线电机车辆段安装具备较高可行性。目前类似设备已经处于快速发展阶段，今后在实际生产使用中必将得到不断更新和改进，可以期望在不久将来该设备有广阔的运用前景。

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