直線電機車輛技術(shù)

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1、摘要闡述直線電機車輛具有爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小等優(yōu)點，介紹國內(nèi)外直線電機車輛的技術(shù)特點和現(xiàn)狀，對直線電機車輛轉(zhuǎn)向架設計、電氣牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等方面進行詳細介紹，指出直線電機車輛在國內(nèi)的未來應用和發(fā)展趨勢。關鍵詞直線電機;車輛;轉(zhuǎn)向架;牽引控制系統(tǒng);制動系統(tǒng)1直線電機車輛概述直線電機車輛是當今世界先進的城市軌道交通移動裝備，因其采用直線電機牽引技術(shù)而得名。直線電機車輛的原理是固定在轉(zhuǎn)向架的定子(一次線圈)通過交流電流，產(chǎn)生移動磁場，通過相互作用，使固定在道床上的展開轉(zhuǎn)子(二次線圈、通常稱為感

2、應板)產(chǎn)生磁場，通過磁力(吸引、排斥)，實現(xiàn)軌道車輛的運行和制動。相對于旋轉(zhuǎn)電機車輛，直線電機車輛具有以下優(yōu)勢:1)直線電機牽引屬于典型的非粘著驅(qū)動，不受輪軌之間粘著限制，具有良好的爬坡能力，常規(guī)的旋轉(zhuǎn)電機坡度一般不超過30‰～40‰，而直線電機爬坡可達60‰～80‰，且不易受雨雪天氣的影響。2)直線電機為扁平設計，車輪只起車體的支撐作用，輪徑較小，車輛的輪廓尺寸可以減小，隧道斷面小，可節(jié)省工程投資。3)方便采用自導或迫導型徑向轉(zhuǎn)向架，允許車輛通過半徑小的曲線，為軌道線路設計提供了較大的選擇范圍，避免

3、了地面建筑物或地下管線的大量拆除和重建的費用。4)直線電機牽引無需減速齒輪等裝置，輪緣力和輪軌磨耗等性能指標大大減低。我國地域遼闊，丘陵起伏，大江大河縱貫全國，如建設坡度超過30‰以上的城市軌道交通線路，就特別適合選擇直線電機車輛。2國內(nèi)外直線電機車輛現(xiàn)狀2．1國外現(xiàn)狀目前，直線電機車輛技術(shù)在國外已經(jīng)有30多年的運用經(jīng)驗，總運用里程超過200km。直線電機運載系統(tǒng)在國外是技術(shù)成熟、安全可靠的軌道交通運載系統(tǒng)。國外直線電機輪軌車輛系統(tǒng)均屬于中小運量，車輛的載客量和尺寸都不大。國外應用情況見表1。國外直線

4、電機車輛的主要制造廠商有龐巴迪、川崎重工等公司。加拿大是世界上最早采用直線電機車輛技術(shù)的國家，其直線電機車輛為龐巴迪公司制造。為滿足線路的靈活性以及高架車站總體規(guī)模、客流因素等需要，一般采用小編組、高密度、小運量系統(tǒng)。龐巴迪公司制造的車輛寬2．65m，車輛適合于小編組的輕軌系統(tǒng)，額定載客量大都在200人/車以下，多倫多采用此類型MKI和JFKMKII直線電機車輛。日本是世界上擁有直線電機車輛線路最多的國家。為便于線路通過，日本一般采用2．5m寬窄體車，大編組、載客量更小的小型化系統(tǒng)，以降低土建價格。東

5、京大江戶線12-000型車輛和福岡地鐵3號線3000型車輛都是此類型車輛。2．2國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)早在20世紀80年代就開始研究直線電機驅(qū)動方式的運載系統(tǒng)。2005年12月國內(nèi)第1條城市軌道交通直線電機車輛線路在廣州開通運營，2008、2009年首都國際機場線直線電機車輛線路和廣州地鐵5號線直線電機車輛線路相繼開通運營，2011年廣州地鐵5號線增購具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化直線電機車輛和廣州地鐵6號線直線電機車輛相繼下線。到目前為止，國內(nèi)運用直線電機車輛的線路總里程近150km。國內(nèi)直線電機車輛生產(chǎn)廠商主要是

6、南車青島四方和長春客車股份。南車青島四方為國內(nèi)直線電機車輛交付數(shù)量最多、品種最全的企業(yè)，將為廣州地鐵4～6號線設計制造中大運量的直線電機車輛共696輛，直線電機車輛累計運營超過3000萬km，單車最高運行里程超過85萬km;長春客車股份為首都國際機場線設計制造了中等運量直線電機車輛40輛。國內(nèi)應用情況見表2。2．2．1廣州地鐵直線電機車輛系列產(chǎn)品廣州地鐵4號線直線電機車輛是世界上第1列中大運量的直線電機車輛，它的開通標志著我國基本掌握了直線電機軌道交通系統(tǒng)的設計和制造技術(shù)，填補了國內(nèi)直線電機車輛技術(shù)的

7、空白，有力地推動了直線電機運載系統(tǒng)國產(chǎn)化及產(chǎn)業(yè)化的進程，為我國推廣直線電機運載系統(tǒng)起到了良好的示范作用。圖1～圖3為廣州地鐵直線電機車輛，圖4為首都國際機場線直線電機車輛。廣州地鐵正線坡度達到55‰，車場線和輔助線坡度達到60‰，最小平面曲線半徑正線150m(車場線60m)。車輛的主要技術(shù)參數(shù)見表3。表3廣州地鐵直線電機車輛的技術(shù)參數(shù)2．2．2首都國際機場線直線電機車輛2008年首都國際機場線直線電機車輛投入運營。全線正線線路總長28．1km，地下線9．3km，U型槽1．2km，地面線2．4km，高架

8、線15．2km，最小平面正線曲線半徑200m(車場線70m)，最大縱坡35‰。首都機場線直線電機車輛的主要參數(shù)見表4。3直線電機車輛技術(shù)現(xiàn)狀影響行車安全的鋁合金車體設計制造、轉(zhuǎn)向架設計制造及電氣系統(tǒng)集成是直線電機車輛的核心技術(shù)。3．1鋁合金車體技術(shù)采用鋁合金車體是車輛輕量化的保證。直線電機車輛車體可以按照JIS標準進行鋁合金車體焊接制造，也能按照歐洲EN標準進行鋁合金車體焊接制造。廣州直線電機車輛按照JIS標準進行鋁合金車體焊接制造，采用大型擠壓結(jié)構(gòu)鋁合