我国世界上第一条商业用途的直线电机地铁线路诞生在加拿大,随后许多国家都开始采用直线电机驱动的地铁系统,而不同国家的直线电机悬挂方式的发展历程也是各不相同,这里主要介绍日本与我国的发展状况和水平。80894

早期,日本的地铁车辆均采用轴悬式电机悬挂。该结构最大的问题是电机完全成为簧下质量,增加了轮轨间的相互作用力,另外经过轴箱传递的牵引力极大地影响了轮对通过曲线时的径向摇头角,降低了轮轨间的动力学性能。随着时代的发展,日本的地铁车辆开始使用架悬式电机悬挂,这种电机悬挂方式把电机放置在转向架构架上,电机通过几根吊杆悬挂于构架的前后横梁上。该结构减小了簧下质量,改善了动力学性能,但是位于构架上的电机会与构架一同振动,增大了电机线圈与感应块的气隙,此外气隙会与外界振动一起变化,增加了运行能耗,降低了电机工作效率,使得地铁车辆的驱动和制动性能大幅下降。虽然这两种电机悬挂方式存在不足,但它们仍然是日本目前地铁车辆运用最广泛的悬挂方式。[2]

从二十世纪七十年代起,我国的直线电机开始发展和应用。在七十年代直线电机还是一个新事物,到了八十年代后期直线电机就已经初步应用,随着时代的发展和技术的成熟,目前国内涌现了一批研究直线电机的队伍,如广州市地下铁道总公司、青岛四方机车车辆有限公司、株洲电力机车研究所、中国南车集团公司以及铁科院等等。这些队伍是国内直线电机领域创新和发展的中坚力量,他们积极推进直线电机车辆关键核心部件的自主化及产业化工作,历经多年的技术发展和革新,采用产学研用相结合的方式将直线电机车辆的转向架、车钩系统、网络控制系统以及牵引制动系统实现我国的自主生产化。[3]论文网

国内目前使用直线电机的地铁线路有广州地铁四、五、六号线以及北京的国际机场线等等。一个是牵引电动机直接和动轮轴连接,称为轴悬挂式或者半悬挂方式。运用这个悬挂,车轮通过轨道的冲击和振动的冲击将直接传递到牵引电动机,所以车轴电机悬架的结构速度小于120 km / h的机车。另一种是框架悬挂(或全悬挂),使用架悬式结构时牵引电机是固定在转向架框架上的,因此为了减小电机的振动,需要在牵引电机轴和所以齿轮之间加入各种弹性连接件之间。架悬式结构的电机被安装在转向架构架上,属于簧上质量,所以采用电机架悬式结构的列车速度通常高于120公里/小时。[4]

 发展趋势

目前世界上的地铁线路还是以旋转电机驱动为主,但是发展趋势是利用直线电机来驱动的地铁系统,因为传统的以旋转电机作为驱动力的地铁系统的相比较,直线电机地铁系统有着许多优点,比如它的转弯半径较小,有着很强的爬坡能力,隧道土建的工程量轻,维护检修较为简便以及它的牵引和制动是非粘着的等等;而在电机的悬挂方式上,主流的发展趋势是以架悬式甚至是车悬挂式为主,这是由于电机悬挂点的位置越接近地铁车辆的二系悬挂,悬挂点受到的载荷是越小的,从而可以避免因为电机悬吊杆断裂而导致的地铁车辆无法正常运行甚至发生脱轨这类严重的安全问题,而且采用架悬的悬挂方式能够有效减小一系弹簧的簧下质量从而降低轮轨动作用力来改善车辆的曲线通过性能以及加快车辆的运行速度,保证了地铁车辆运行的安全性、舒适性和经济性。

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