直线电机在轨道交通中的应用与关键技
术综述
摘要：轨道交通目前已经成为改善城市交通拥堵的有效方式，在大规模建设和发展的同时，也涌现出很多新的技术问题。作为轨道交通中重要组成部分，直线电机的应用结构较为复杂，实际运行中容易受到诸多因素影响和干扰，进而威胁到轨道交通的安全运行。因此，本文重点探究轨道交通中直线电机的应用原理，并分析其中的关键技术，积累经验进一步推动直线电机的实践应用。
关键词：轨道交通；直线电机轮轨；直线电机；交通安全
城市化进程加快带动了交通事业发展，作为交通事业发展的重要组成部分，轨道交通凭借其快速、安全、稳定的优势特点，受到了人们的青睐和支持。在轨道交通中，其中集合了诸多复杂、先进的技术，为了保证轨道交通列车安全行驶，应进一步加强核心技术的管控力度。由于轨道交通列车运行速度提升和运行安全的要求不断提升，因此要求轨道交通车辆具备更强的爬坡能力和全天候运行能力。由于直线电机结构简单，呈现非黏着驱动的优势特点，更适合磁悬浮列车的发展需要，有助于进一步增强列车的爬坡和转弯能力。因此，
1轨道交通车辆中直线感应电机的应用
直线感应电机多呈现为单边型，铝板和钢板构成了结构的复合次级。初级置于车上或沿轨道铺设，具体划分为长初级以及短初级两种。
1.1短初级直线感应电机
对于轨道交通车辆而言，选择短初级直线感应电机，具有鲜明的特点：①初级在车辆上，其供电原理为受流靴经过接触网供电；②刺激属于复合型，结构简单，直接敷设在轨道上，总体造价不高；③接触轨供电方式一定程度上限制轨道交通车辆运行速度。
1.1.1直线电机轮轨车辆
直线电机轮轨车辆行驶中，在转向架上设置初级悬挂，配备两台电机，一台逆变器供电，有别于旋转电机配合齿轮箱传动形式，优势更为突出[1]。传递牵引力，可以规避钢轨和车轮黏着因素不良影响，提升车辆整体运行性能，具体表现在爬坡性能和转弯性能；精简轴箱定位结构，基于柔性定位方式赋予轨道交通车辆灵活的线路规划能力；直线电机不需要齿轮箱传动装置支持，因此结构约束适当的宽松，隧道断面是以往轨道车辆60%左右，土建工程造价可以大幅度下降。此类车辆仍然选用传统的轮轨系统，直线电机驱动来产生牵引力。直线电机轮轨车辆可以显著增强车辆性能，表现在电机的直驱方面。所以，直线电机轮轨车辆方案实用性较强，并且可以降低投资成本，值得广泛推广应用。
图1 直线电机轮轨车辆
直线电机轮轨车辆的刺激拓扑结构设计要点表现在横向边缘效应，刺激损耗大大降低，直线电机的运行效率得到显著提升。刺激沿线路铺设需求度较大，还需要综合考量造价成本问题。
从冷却方式来划分，包含强迫风冷与自然风冷。如，广州的4号线和5号线，相数3，极数8，额定电压1100V，最大电流162A，推力25kN，功率120kW，总重1480kg，自然风冷方式。强迫风冷直线感应电机，体积小、质量小，功率密度较大。通过增设风机、风道与辅助变流器模块，为轨道交通车辆运行提供电源支持。自然风冷直线感应电机体积大、质量大，高电压、小电流驱动设计，功率密度小，系统维护便捷。直线电机轮轨车辆功率因数和效率偏低，电机效率大概为70%～80%，能耗较之常规感应电机更高。究其根本，直线感应电机气隙大，受到纵向边端效应影响不可避免降低电机整体使用性能。
1.1.2中低速磁悬浮列车
基于直线感应电机驱动方式，轮轨关系约束被淘汰，其优势表现在转弯半径小、爬坡能力大，适合在城市轨道交通车辆运营中推广应用。此中电机初级在转向架上安装，自然风冷占用空间面积小，便于后期管理和维护。单量车辆驱动系统配备10台直线电机，均匀分布在车体转向架两侧。选择矢量控制方式来保持滑差频率恒定不变，尽可能降低法向力波动，实现轨道交通车辆可靠控制。
1.2长初级直线感应电机
部分场合不适合轨道交通车辆配备驱动系统，主要是由于轨道交通车辆运行环境安全性要求较高，此类情况适合应用长初级直线感应电机。此种形式的电机特点表现在以下几点：①铺设轨道，地面牵引变流器为车辆提供电力支持，不需要接触网，成本造价较高；②短次级悬挂置于车下，体重轻，结构简单，维护便捷；③要求不高的场合环境，实行间隔分段设置来降低成本，分段分时供电。
2高速磁悬浮列车中电励磁直线同步电机的应用
2.1常导直线同步电机
轨道交通车辆的车轮和轨道之间约束关系，齿轮箱、旋转电机和轮对来共同完成车辆牵引，此种牵引方式属于机械范畴。如图2，T型轨两侧下放安装长初级，采用车抱轨形式，轨道交通出车辆的运行安全系数大大提升。悬浮臂底部安装次级磁极，悬浮臂中部位置安装导向磁铁，实现车体和悬浮臂牢固连接。
列车三维空间电磁约束下确保列车和轨道始终保持一定距离，发挥导向作用来引导列车正常行驶[2]。次级次级上配备齿谐波直线发电机，列车运行供电方式为无接触式。
2.2无铁心超导直线同步电机
无铁心超导直线同步电机，应用在高速磁浮列车中，轨道设计为U型，形成轨抱车的状态。轨道车辆车体两侧安装电机次级超导磁体，U型轨道两侧上安装初级。轨道上的无铁心初级，同车体两侧次级次级之间形成牵引力驱动轨道车辆行驶，发挥牵引功能；感应涡流促使8字线圈励磁为磁体，带给列车下排斥力和上吸引力，通过作用力影响下令列车悬浮。轨道车辆行驶期间发生偏移，车体两侧超导磁体会产生吸引力与排斥力，帮助车辆位置回归到正常位置。
结论：
综上所述，轨道交通车辆结构复杂，直线电机的实际应用类型多样，结合实际情况灵活运用。为轨道车辆安全行驶提供支持同时，减少车辆行驶损耗，尽可能减少客观因素不良影响，助力轨道交通事业高水平发展。
参考文献：[1]王秀平,李岩,曲春雨.基于Halbach分布的磁障耦合永磁轨道交通驱动直线电机的推力分析[J/OL].电源学报，2021，28（05）:1-14.
[2]周开磊,蔡吴斌,池茂儒,罗贇.直线电机地铁车辆铝基复合材料制动盘动力学性能分析[J].机车电传动,2021(01):53-58.
城市轨道交通作业直线电机的原理、特点及在城市轨道交通的应用 学号: 20116831 姓名: 周翼 二零一四年四月 1
【内容摘要】： 文章介绍了直线电机的工作原理、特点以及城轨方面应用特点及实例，表明了直线电机在城市轨道交通上的广阔发展前景。 关键词：直线电机、原理、特点、城市轨道交通 城市轨道交通发展造就直线电机 一般电动机工作时都是转动的．但是用旋转的电机驱动的交通工具需要做直线运动，用旋转的电机驱动机器的一些部件也要做直线运动，这种传动形式往往会带来结构复杂，重量重，体积大，啮合精度差，且工作不可靠等缺点。这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置，能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装置，人们就提出了这个问题，现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机。 直线电动机的原理 与旋转电动机不同，直线电动机是能够直接产生直线运动的电动机，但它却可以看成是从旋转电动机演化而来。设想把旋转电动机沿径向剖开，并将圆周展开成直线，就得到了直线电动机。旋转电动机的径向、周向和轴向，在直线电动机中对应地称为法向、纵向和横向；旋转电机的定子、转子在直线电机中称为初级和次级。 当直线电机初级的多相绕组中通入多相电流后，同旋转电机一样，也会产生一个气隙基波磁场，只不过这个磁场的磁通密度波Bδ是沿直线运动的，故称之为行波磁场，显然，行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是一样的，我们用V s表示，称之为同步速度。 V s=2fτ cm/s 2
3 式中，τ——为极距(cm)； f ——为电源频率(Hz)。 在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势和电流，所有导条的电流和气隙磁场相互作用，便产生切向电磁力。如果初级是固定不动的，那么次级就顺着行波磁场运动的方向作直线运动。若次级移动的速度用V 表示，则滑差率s 为： s s V -V s V = s (1)2(1)V -s V f s τ==- 可以看出，直线感应电动机的速度与电机极距及电源频率成正比，因此改变极距或电源频率都可改变电机的速度。 与旋转电机一样，改变直线电机初级绕组的通电相序，可改变电机运动的方向，因而可使直线电机作往复直线运动。 直线电机的优点 基于直线电机的工作原理，它比城轨传统的旋转电机有以下优点： 采用直线电机驱动的传动装置，不需要任何转换装置而直接产生推力。它可以省去中间转换机构，简化了整个装置或系统，而且运行可靠、效率提高、易于维护、降低成本。 普通旋转电机由于受离心力的作用，其圆周速度受到限制，而直线电机运行时，它的直线速度可以不受限制。
直线电机与城市轨道交通 通常，电动机是旋转型的。定子包围着圆筒形的转子，定子形成磁场，在转子中流过电流，使转子产生旋转力矩。而直线电机则是将两个圆筒形部件展开成平板状，面对面，定子在相应于转子移动的长度方向上延长，转子通过一定的方式被支承起来，并保持稳定，形成转子和定子之间的空隙。直流电机、感应电机、同步电机等都可做成直线电机，但是，直流电机在结构上无法做成无整流子型，所以，直线电机一般为感应电动机和同步电动机。这些交流电动机的1次侧有作为定子侧的，也有作为转子侧即移动体侧的。例如，超导磁悬浮中，同步电动机的定子(地上)是1次侧，旋转磁场在地上移动；而地铁的直线电机，感应电动机的旋转磁场装在车上，2次侧固定在地上。前者的空隙靠左右导向线圈保持，而后者靠车轮保持。产生推进力的原理与电动机产生力矩的原理一样，在直线电机地铁中，安装在转向架上的直线电动机沿前进方向产生移动磁场。让面对该磁场、安装在地上的反作用板(相当于2次线圈)中通过2次电流(涡电流)，由这个2次电流切割磁场产生的力作为反作用力，安装在转向架上的直线电动机得到推进力。直线电机的基本缺点是很难将定子与转子空隙做成象旋转式电机那么小，旋转式是无限循环的，而直线电动机是有端头的。为此，泄漏磁通多，电气一机械能量转换的效率低，如果要得到相同的输出，逆变器的容量需要比旋转式大。 直线电机如同将旋转电机的转子与定子展开成直线形状，相当予把一个旋转电机沿旋转方向切开后平铺而成，在理论上，可以把它看成具有无限大半径的传统的旋转电机。直线电机的驱动根据定子、转子安装的位置可分为两种应用方式：一种为长定子直线电机，定子安装在轨道上，转子安装在车辆上；另一种为短定子直线电机，转子安装在轨道上，定子安装在车辆上。 在使用旋转式电机的电动车中，一般是通过齿轮减速将旋转力矩转换为列车的牵引力，同时也受到轮轨间粘着的限制。直线电机电动车的推进力和制动力都利用直线电机，如上所述，有1次侧在车上和地上2种。1次侧在车上时，要将VVVF逆变器和直线电机装载在车上，使车辆重量增加，车辆价格高；但在地面上的设备仅只有反作用板，又降低了建设费用。1次侧在车上的方式已在一部分地铁得到了实际应用。在直线电机的电动车中，推进力由铺设在钢轨间的反作用板直接传递，所以不受粘着的限制，有可能从滑行和空转产生的各种问题中解脱出来，有利于通过大坡道(最大坡度可达60％～80％)和小半径曲线(最小半径为50 m)的线路。此外，由于直线电机无转动部件，所以不需要轴承和润滑机构，使之结构简单，延长寿命，这是其最大的特点。在旋转电动机中，旋转力矩与其直径的平方成正比，所以要得到大的旋转力矩，电动机的直径就要增大，在直线电机中，这相当于将相应的部分在长度方向延长，而高度方向可以减小。在大型电机中，如果是1级齿轮减速，车轮直径也必须加大；而在直线电机驱动中，则不必如此，所以，可以减小车轮的直径，这将使车辆的地板面的高度降低。以上的优点就是小断面地铁采用直线电机电动车的理由。但是，直线电机的效率低，与相同的地铁比，电力的消耗量多，除这个缺点外，上述的优点也有不能充分发挥的时候。因为不受粘着限制，所以在牵引时，线路的坡度可以取大；但是，在制动时，如果电气制动失效，就必须依赖于机械制动，这受粘着控制，所以，线路的坡度又不能太大。此外，由于直线电机是扁平状的设备，车辆地板面的高度可以降低，这时车轮的直径也可以减小。但直径小的车轮磨耗会加快，所以实际上不能太小。由于扁平状直线电机的长度可以加长，一台转向架装一台电机即可，这就是现在的直线电机地铁为全动车编组的理由之一。
直线电机交通模式及技术经济特性 1、引言 从1825年世界第一条铁路出现算起，轨道交通已有近180年的历史。特别是上个世纪中叶以来，随着科技的进步，轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革。快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、电力牵引等阶段，目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式，包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。该交通方式目前正在迅速发展，将来会成为本世纪的主要交通方式之一。 本文介绍以直线电机作为牵引方式的新型客运交通方式，主要包括技术原理和技术经济分析，最后对我国发展轨道交通系统提出发展建议。 2. 直线电机及分类 2.1 直线电机原理 传统的轮轨接触式铁路，车辆所获得的牵引力（或称驱动力）、导向力和支承力均依靠轮轨相互作用获得，电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传统的旋转电机。直线电机交通系统不使用传统的旋转电机而使用直线电机(liner motor)来获得牵引动力。可以想象将传统的旋转电机从转子中心向一侧切开并且展直，这样旋转电机则变为直线电机。或者认为直线电机是半径无限大的旋转电机。这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场，车辆将随着直线电机磁场的移动而向
前运动。 2.2直线电机分类 直线电机可以根据磁场是否同步、定子长度及驱动方式等因素进行分类。 2.2.1 按直线电机定子长度划分 根据定子长度的不同，直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电机。 长定子直线电机的定子（初级线圈）设置在导轨上，其定子绕组可以在导轨上无限长地铺设，故称为“长定子”。长定子直线电机通常用在高速及超高速磁悬浮铁路中，应用在长大干线及城际铁路领域。 短定子直线电机的定子设置在车辆上。由于其长度受列车长度的限制，故称为“短定子”。短定子直线电机通常用在中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交通中，用在城市轨道交通领域。 2.2.2 按直线电机的磁场是否同步划分 导轨磁场与车辆磁场可以同步运行，也可以不同步运行。据此可以将直线电机划分为直线同步电机和直线感应电机两大类型。 直线同步电机LSM(Liner Synchronous Motor)一般采用长定子技术，定子线圈（初级线圈）安装在导轨上，而转子线圈（次级线圈）安装在车辆上。导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行，控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车的运行速度。高速、超高速磁悬
直线电机的工作原理及应用 摘要：直线电机是一种应用广泛的直线运动轴，它具有无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点，在自动化生产和交通工具上得到广泛应用。本文概括介绍了直线电机的构造、工作原理和应用，以及其优势和局限性。 关键词：直线电机、无接触、高精度、高速度、高加速度、长寿命 正文：直线电机是一种使用电磁力来产生直线运动的电动机，它与传统的旋转电动机不同，可以实现无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点。直线电机的工作原理是利用电磁力的作用来使电机运动，当电流通过电线时，就会在电线周围产生一个磁场，当磁场与其他磁场发生相互作用时，就会产生电磁力，从而使电机产生直线运动。 直线电机主要分为两类，一类是利用固定磁铁和线圈之间的作用来产生运动，另外一类是利用电流在直线电机内部形成强大的磁场，从而使电机产生运动。其中，利用磁铁和线圈之间作用的直线电机类似于传统的电动机，结构相对简单，速度和力矩较小，主要应用于较小的装置上。利用内部磁场形成直线运动的直线电机，结构相对复杂，但可以实现高速度、高加速度等高性能。 直线电机具有广泛的应用，最常见的是在自动化生产线上，利用其高精度和高速度的特点来实现准确的运动控制。例如，在半导体制造过程中，直线电机可以用于自动化装配设备来保证
产品质量和生产效率。此外，直线电机还可以应用于交通工具中，例如磁悬浮列车、磁浮飞车等。 尽管直线电机具有很多优点，但也存在其局限性。例如，直线电机需要特殊的导轨和磁铁来实现运动，造价相对较高；此外，在高负载情况下，直线电机会产生较大的热量，导致设备损坏或性能下降等问题。 综上所述，直线电机是一种先进的电动机，具有很多优点，但在实践应用中还需要针对具体情况进行优化和改进。未来，随着科技水平的不断提高，直线电机将会在更广泛的领域中得到应用。在当前的制造业和自动化生产中，直线电机的应用越来越广泛。它可以对生产效率进行优化，并且减少了劳动力成本，并实现了生产环境的安全和人员安全性，因此具有重要的优点和应用前景。在此，本文将进一步介绍直线电机在工业领域中的应用。 在精度和速度方面，直线电机堪称不二之选。由于其高精度和快速性，它常常被用于生产易受损的细小物品，如电子片、针头、小型机械部件等。同时，在生产线上，直线电机可以确保高度的重复精度，这在大规模生产过程中特别重要。与传统的旋转电动机相比，直线电机的加速度更高，这使其特别适合于需要快速解决重负载的任务，如组装、定位和精密工作。此外，大多数直线电机具有超静音性，因此它们非常适合于环境噪音是一个要素的制造或组装过程中使用。 除了在生产过程中的应用外，直线电机还被广泛应用于交通工
摘要阐述直线电机车辆具有爬坡能力强、转弯半径小等优点，介绍国内外直线电机车辆的技术特点和现状，对直线电机车辆转向架设计、电气牵引系统、辅助系统、制动系统等方面进行详细介绍，指出直线电机车辆在国内的未来应用和发展趋势。 关键词直线电机; 车辆; 转向架; 牵引控制系统; 制动系统 1直线电机车辆概述 直线电机车辆是当今世界先进的城市轨道交通移动装备，因其采用直线电机牵引技术而得名。直线电机车辆的原理是固定在转向架的定子( 一次线圈) 通过交流电流，产生移动磁场，通过相互作用，使固定在道床上的展开转子( 二次线圈、通常称为感应板) 产生磁场，通过磁力( 吸引、排斥) ，实现轨道车辆的运行和制动。 相对于旋转电机车辆，直线电机车辆具有以下优势: 1) 直线电机牵引属于典型的非粘着驱动，不受轮轨之间粘着限制，具有良好的爬坡能力，常规的旋转电机坡度一般不超过30‰～40‰，而直线电机爬坡可达60‰～80‰，且不易受雨雪天气的影响。 2) 直线电机为扁平设计，车轮只起车体的支撑作用，轮径较小，车辆的轮廓尺寸可以减小，隧道断面小，可节省工程投资。 3) 方便采用自导或迫导型径向转向架，允许车辆通过半径小的曲线，为轨道线路设计提供了较大的选择范围，避免了地面建筑物或地下管线的大量拆除和重建的费用。 4) 直线电机牵引无需减速齿轮等装置，轮缘力和轮轨磨耗等性能指标大大减低。我国地域辽阔，丘陵起伏，大江大河纵贯全国，如建设坡度超过30‰以上的城市轨道交通线路，就特别适合选择直线电机车辆。 2国内外直线电机车辆现状 2．1国外现状 目前，直线电机车辆技术在国外已经有30 多年的运用经验，总运用里程超过200 km。直线电机运载系统在国外是技术成熟、安全可靠的轨道交通运载系统。国外直线电机轮轨车辆系统均属于中小运量，车辆的载客量和尺寸都不大。国外应用情况见表1。
绪论 一、城市轨道交通车辆电气系统 就像人的心脏和神经系统对于人体的作用一样，城市轨道交通车辆的电气系统直接影响着车辆运行的可靠性、舒适性、安全性和经济性等。 城市轨道交通车辆电气系统由电力牵引供电系统供电，电能从直流牵引变电所经馈电线、接触网(架空式1500V或接触轨式750 V )输送给电动列车，再从电动列车经钢轨、回流线流回直流牵引变电所，如图0.1所示。 城市轨道交通车辆电气系统是一个统一的总体，车辆从接触网获得电能，由牵引电动机将电能转变为机械能而驱动车辆运行。 采用电传动技术的城轨电动列车，为了实现能量的传输与变换，电气系统不可缺少的硬件设备有三个部分:①高压设备，包括受电弓…第三轨受流器)、高速断路器、防止大气过电压的装臵(如避雷器、放电间隙)和电流检测装臵。这部分设备的基本功能是保证通过触网(轨)动态接触，使电动车组从牵引变电所获得可靠供电。②变流设备，主要包括直一交逆变器，以及相关的附加设备。如通风机、压缩机、泵等。它们的任务是实现电能形式的变换。以满足变频变压的要求。③转向架中的机电能量变换装臵。也就是牵引电动机。一般地.在转向架中还装力的传递机构。如齿轮减速器、万向节空心轴传递装臵等，直线电机牵引系统除外。
二、城轨动车电力驱动 用于干线铁路机车车辆与城轨动车车辆的电机，通常称之为牵引电机。它包括驱使机车或动车行驶的牵引电动机及供给牵引电动机电能的主发电机和其他 辅助用电设备 牵引电动机有许多类型.如直流牵引电动机、脉流牵引电动机、单向整流子 牵引电动机、交流异步旋转牵引电动机、交流同步旋转牵引电动机、直线异步电动机及直线同步电机等。早期的城市轨道交通车辆中应用较广泛的是直流牵引电动机，因为其具有优良的牵引和制动性能。而调节端电压和励磁电流，就可以方便地进行调速。但是，直流牵引电动机的换向器结构尚存在一些缺点:电机换向 困难和电位条件恶化、结构复杂、工作可靠性较差、制造成本高和维修麻烦。特别是在高电压大功率时，换向变得困难，电位条件恶化，使电机的工作可靠性降低。随着大功率晶闸管，特别是近年来全控型电力电子器件的迅速发展，可调压调频的逆变装臵已经成功解决了交流电动机的调速问题。交流电动机没有换向器，其作为牵引电动机消除了由此引起的一连串问题，而且具有结构简单、维修方便、体积小、质量轻、转速高、功率大、能自动防滑等一系列优点。所以交流电动机是一种较理想的牵引电动机，在城市轨道交通领域正在迅速取代直流牵引电动机近年来，作为最有实用价值的非猫着骆动方式，直线牵引电动机在城市轨道交通车辆中的应用越来越受到各国的重视。直线牵引电动机无旋转部件，呈扁平形，可降低车辆的高度.从而缩小地铁隧道直径，降低工程成本。直线牵引电动 机运行不受默着限制，可得到较高的加速度，噪声较小，这些都是适合城市轨道交通车辆应用的突出优点 牵引电动机是城轨电动列车电气系统的重要部件之一，它安装在转向架上，
直线电机在轨道交通中的应用与关键技 术综述 摘要：轨道交通目前已经成为改善城市交通拥堵的有效方式，在大规模建设和发展的同时，也涌现出很多新的技术问题。作为轨道交通中重要组成部分，直线电机的应用结构较为复杂，实际运行中容易受到诸多因素影响和干扰，进而威胁到轨道交通的安全运行。因此，本文重点探究轨道交通中直线电机的应用原理，并分析其中的关键技术，积累经验进一步推动直线电机的实践应用。 关键词：轨道交通；直线电机轮轨；直线电机；交通安全 城市化进程加快带动了交通事业发展，作为交通事业发展的重要组成部分，轨道交通凭借其快速、安全、稳定的优势特点，受到了人们的青睐和支持。在轨道交通中，其中集合了诸多复杂、先进的技术，为了保证轨道交通列车安全行驶，应进一步加强核心技术的管控力度。由于轨道交通列车运行速度提升和运行安全的要求不断提升，因此要求轨道交通车辆具备更强的爬坡能力和全天候运行能力。由于直线电机结构简单，呈现非黏着驱动的优势特点，更适合磁悬浮列车的发展需要，有助于进一步增强列车的爬坡和转弯能力。因此， 1轨道交通车辆中直线感应电机的应用 直线感应电机多呈现为单边型，铝板和钢板构成了结构的复合次级。初级置于车上或沿轨道铺设，具体划分为长初级以及短初级两种。 1.1短初级直线感应电机 对于轨道交通车辆而言，选择短初级直线感应电机，具有鲜明的特点：①初级在车辆上，其供电原理为受流靴经过接触网供电；②刺激属于复合型，结构简单，直接敷设在轨道上，总体造价不高；③接触轨供电方式一定程度上限制轨道交通车辆运行速度。
1.1.1直线电机轮轨车辆 直线电机轮轨车辆行驶中，在转向架上设置初级悬挂，配备两台电机，一台逆变器供电，有别于旋转电机配合齿轮箱传动形式，优势更为突出[1]。传递牵引力，可以规避钢轨和车轮黏着因素不良影响，提升车辆整体运行性能，具体表现在爬坡性能和转弯性能；精简轴箱定位结构，基于柔性定位方式赋予轨道交通车辆灵活的线路规划能力；直线电机不需要齿轮箱传动装置支持，因此结构约束适当的宽松，隧道断面是以往轨道车辆60%左右，土建工程造价可以大幅度下降。此类车辆仍然选用传统的轮轨系统，直线电机驱动来产生牵引力。直线电机轮轨车辆可以显著增强车辆性能，表现在电机的直驱方面。所以，直线电机轮轨车辆方案实用性较强，并且可以降低投资成本，值得广泛推广应用。 图1 直线电机轮轨车辆 直线电机轮轨车辆的刺激拓扑结构设计要点表现在横向边缘效应，刺激损耗大大降低，直线电机的运行效率得到显著提升。刺激沿线路铺设需求度较大，还需要综合考量造价成本问题。 从冷却方式来划分，包含强迫风冷与自然风冷。如，广州的4号线和5号线，相数3，极数8，额定电压1100V，最大电流162A，推力25kN，功率120kW，总重1480kg，自然风冷方式。强迫风冷直线感应电机，体积小、质量小，功率密度较大。通过增设风机、风道与辅助变流器模块，为轨道交通车辆运行提供电源支持。自然风冷直线感应电机体积大、质量大，高电压、小电流驱动设计，功率密度小，系统维护便捷。直线电机轮轨车辆功率因数和效率偏低，电机效率大概为70%～80%，能耗较之常规感应电机更高。究其根本，直线感应电机气隙大，受到纵向边端效应影响不可避免降低电机整体使用性能。
地铁直线电机工作原理 地铁直线电机是一种应用于地铁系统的关键部件，其工作原理是基于电磁感应和磁力作用的原理。地铁直线电机通过电流和磁场的相互作用来实现动力传递，从而驱动地铁车辆运行。 地铁直线电机的工作原理可以简单地理解为：当电流通过电磁绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生电磁力。这个电磁力驱动地铁车辆沿轨道线性移动。地铁直线电机采用了永磁体和电磁绕组之间的相互作用，使车辆在轨道上进行平稳高效的运行。 具体来说，地铁直线电机由电源、电磁绕组和永磁体组成。电源提供电流，通过电磁绕组产生磁场。而永磁体则提供一个恒定的磁场。当电流通过电磁绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生一个力，使车辆沿轨道线性运动。 地铁直线电机的工作原理可以通过以下步骤来解释： 1. 电源提供电流：地铁直线电机通过电源提供所需的电流。这个电流可以是直流电流或交流电流，具体取决于地铁系统的设计和要求。 2. 电流通过电磁绕组：电流通过电磁绕组，形成一个磁场。这个磁场的大小和方向取决于电流的大小和方向。 3. 磁场与永磁体相互作用：电磁绕组产生的磁场与永磁体的磁场相互作用。根据洛伦兹力定律，当两个磁场相互作用时，会产生一个
力。这个力的大小和方向取决于磁场的强度和方向。 4. 产生电磁力：磁场与永磁体相互作用产生的力称为电磁力。这个电磁力会驱动地铁车辆沿轨道线性移动。 地铁直线电机的工作原理基于电磁感应和磁力作用的原理。通过电流和磁场的相互作用，地铁直线电机能够提供足够的动力，使地铁车辆在轨道上平稳高效地运行。地铁直线电机的应用不仅提高了地铁系统的运行效率，还减少了对环境的影响，是现代城市交通系统中不可或缺的一部分。
轨道交通中的直线电机 摘要：近年来城市轨道交通高速发展，对缓解城市交通压力起到了重要作用。直线电机牵引系统由于结构简单、系统能耗小、造价低等优点，在轨道交通中得到越来越广泛的应用。本文简单介绍了直线电机的原理和常见种类，对直线电机在轨道交通中的应用情况作了概括。 关键词：轨道交通，直线电机 0 引言 城市交通在城市的发展过程中愈来愈重要，甚至成为制约城市发展的瓶颈。轨道交通系统作为现代化大都市的标志之一，是城市客运的骨干系统，将引导城市空间布局的演化，在城市交通中占据突出位置。随着科技的进步，轨道交通不仅在速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且牵引方式也发生了巨大的变革。直线电机牵引系统因造价低、线路适用性强、养护维修简单、噪音低等优点，在轨道交通中得到了广泛应用。 1 直线电机的原理 直线电机是将旋转电机的定子和转子纵向剖开并横向展平，定子在相应于转子移动的长度方向上延长，转子通过一定的方式被支承起来，并保持稳定，形成转子和定子之间的空隙。旋转电机的定子和转子分别对应于直线电机的初级和次级。在实际应用中，为了保证在整个行程初级和次级的耦合不变，一般将初级和次级制造成不同的长度。与旋转电机类似，直线电机通入三相交流电后，会在初级和次级的气隙中形成磁场，如果不考虑端部效应，这个磁场在直线方向应当是成正弦分布的，只是每个磁场是平移而不是旋转的，所以有的成为行波磁场，行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，这就是直线电机的工作原理。 图1 直线电机原理示意图
2 轨道交通中直线电机的主要形式 直线电机的初级和次级分别对应着旋转电机的定子和转子。按初级和次级结构形式等的不同，轨道交通中直线电机的常见结构可以分为4类：短初级单边直线电机、短次级单边直线电机、短初级双边直线电机和短次级双边直线电机。其中短初级是将电机初级放在车上，次级放在地面上，而短次级则是把电机初级放在地面上，次级放在车上。单边是指一台电机有一个初级绕组，双边是指一台电机有两个对称的初级绕组。 （a）短初级单边电机（b）短次级单边电机 （c）短初级双边电机（d）短次级双边电机 图2 直线电机的结构示意图 短初级直线电机的初级安装在车上，和短次级直线电机相比具有一定的优势，主要体现在以下几点：1) 短初级电机功率吸收较好；2) 短初级电机运行耗能较小；3) 短初级电机中，次级可以制作成一块导电金属板，结构简单，造价低，维修方便。 在轨道交通的应用上，单边直线电机又相对双边直线电机具有优势，主要体现在以下方面：1) 单边直线电机水平安装，在横向上可以自由移动，简化了车辆和轨道间的转辙问题，而双边直线电机为垂直次级（反应轨结构），在道路交叉口和转辙点灵活性较差，活动范围较小。2) 单边电机的气隙宽度有一定波动范围，控制相对简单；而双边电机在电机运行时，两边的气隙宽度必须严格控制，以免影响推力等特性量，增加了系统控制的难度。3) 单边电机具有导轨垂直方向的作用力，如果有效利用可以抵消部分车体重量，双边电机的结构对称，不存在导轨垂直方向的作用力。因为上述原因，在实际交通系统中，大多采用单边短初级直线电机。 3 直线电机驱动系统的优势 和传统的旋转电机牵引系统相比，直线电机牵引系统具有以下的优势： 1)爬坡能力强 直线电机牵引属于非粘着驱动，牵引系统的钢轮仅起支撑和导向作用，
直线电机轨道交通的轨道结构 内容摘要：摘要对国外直线电机轨道交通主要采用的轨道结构形式进行分析,针对直线电机轨道交通轨道结构形式的力学特点,就我国在发展该种轨道交通时在轨道结构设计与施工中需要研究的关键技术进行初步探讨。 摘要对国外直线电机轨道交通主要采用的轨道结构形式进行分析,针对直线电机轨道交通轨道结构形式的力学特点,就我国在发展该种轨道交通时在轨道结构设计与施工中需要研究的关键技术进行初步探讨。 关键词直线电机轨道交通轨道结构无缝线路无碴轨道 直线电机轨道交通作为一种全新的城市轨道交通技术[1,2],在我国还没有运营先例。其具有的大坡道、小半径适应能力对发展我国城市轨道交通具有很重要的应用价值。直线电机轨道交通是采用直线感应电机驱动技术,介于磁悬浮与轮轨系统之间的轨道系统,区别于传统轨道交通牵引模式。其轨道结构是轨道交通系统行车的基础,非常复杂,轨道结构感应板要在轨道道床(或轨枕)上安置,与钢轨、道床(或轨枕)以及三轨的尺寸链关系至为重要[2,3]。因此,为了进一步在国内应用该项技术,有必要对轨道结构的力学特性进行分析,并结合国外的直线电机应用情况,有针对性地进行轨道相关问题的研究,从而为合理地进行轨道结构的设计及施工、保证系统的安全性及可靠性奠定良好的基础。1直线电机轨道交通轨道结构的力学特性作为一种新型的轨道交通形式,直线电机轨道交通的轨道结构,其力学特性与传统的轨道结构有较大的不同。 (1)轨道结构承受来自车辆的随机动荷载作用,在走行轨上承受轮轨垂直动荷载、横向水平荷载、纵向轮轨滚动摩擦力、梁轨
纵向附加力、安装在轨道上的供电轨造成的附加外弯矩等。在载荷的反复作用下,轨道强度方面会受到影响,钢轨在轮轨接触处,由于巨大的接触应力可能会导致钢轨的损伤,在曲线侧向切削力等作用下又会使这种损伤加剧;由于温差存在,坡道及小半径的影响,无缝线路会发生失稳、断轨等问题。 (2)作为新型的城市轨道交通形式,车载直线电机本体与安置在道床结构上的感应板还存在着一定的相互作用,牵引力的作用点在轨道中心,而不是在走行轨上。除了感应板与电机间作用力及气隙的要求会对轨道结构的形式、设计参数等有一定的影响以外,轨道结构的性能也会对直线电机正常安全的使用有重要的影响,轨道结构的形式、设计参数、设计方法及安装工艺、养护维修水平等将成为影响该系统能否正常使用的关键。为了进一步说明轨道结构的特性,这里就国外主要采用的轨道结构形式分析如下。2国内外轨道结构使用情况目前采用直线电机轨道交通的国家,其轨道结构与传统的轨道结构型式基本相同,但要在道床中间安设感应板。这里针对直线电机的特点,以加拿大及日本直线电机系统所采用的轨道结构为主进行分析。2.1钢轨在轨道结构中,钢轨是主要的部件。随着地铁车辆轴重的加大、年通过总质量的增长及列车速度的提高,目前各国地铁都有选用重型钢轨的趋势[2]。但就直线电机轨道交通而言,国外一般采用50kg/m的钢轨,有的也采用60kg/m钢轨。2.2扣件及垫板扣件种类从连结形式上分,可分为分开式和不分开式。不分开式扣件具有结构简单、零部件少、造价低的特点,但不便于调高,一般用于有碴道床。目前日本及加拿大两种形式均有,另外为了提高轨道结构的减振性能在一些地段还采用了一些高弹性的扣件。2.3道床形式直线电机轨道交通轨道结构主要以整体道床轨道结构为主,仅在车场线有少量的有碴轨道(见图1)。加拿大温哥华以高架线为主的直线电机轨道系统采用直联式轨道结构;日本地下线的直线电机轨道结构是采用预埋长轨枕式整体道床;在马来西亚吉隆坡地铁,正线地
直线电机车辆技术选型分析 直线电机车辆技术选型分析 直线电机车辆技术选型分析 要：通过对比的方式，对国外的直线电机车辆技术特点进行分析， 机车辆。ＭＫⅡ车型在１９９８年在吉隆坡ＰＵＴＲＡ的首次应用以来，各项技术不断完善，已成为庞巴迪直线电机车辆的主流产品。日本各公司曾先后开发过１２ｍ、１６ｍ和 目前，世界上只有加拿大和日本拥有直线电机车辆的核心技术和相关运营经验。整体上看，加拿大车辆注重技术的先进性和良好的景观效应，而日本车辆性能指标一般，更追求经济实用。国内广州地铁４、５号线是加拿大和日本２种车辆技术的组合。 结合国内广州地铁４号、５号线的应用，提出一些关于我国直线电机车辆技术选型的建议。 关键词：轨道交通；直线电机车辆；直线电机；反应板 ２０ｍ三种车型，但仅有１６ｍ车型投入商业运营。表１为国内外９种直线电机车辆的主要技术参数。 从表１可知如下几个特点。（１）车辆容量不断增大。最初 １．１直线电机车辆的主要技术特点 目前，加拿大庞巴迪共推出过ＭＫⅠ和ＭＫⅡ两种车型的直线电 表１直线电机车辆的主要技术参数 转向架、直线电机和反应板是直线电机轨道交通的３项核心技术。加之ＶＶＶＦ、制动和列车控制等主要设备，构成了一套完整的直线电机车辆系统。下面对车辆的主要技术特点、直线牵引电机和反应 李志远：北京交通大学电气学院，硕士研究生，北京１０００４４ MODERN URBAN TRANSIT3/2021现代城市轨道交通 直线电机车辆技术选型分析李志远等 （４）车辆相对重量减轻。 从数据上看，车辆的自重是增加的，但车辆载客量也是增加的。因此引入人均车重，人均车重＝车辆自重／
由图１可知，日本直线电机车辆的人均车重保持在０．２５ｔ／人左右；庞巴迪车辆 的人均车重０．１～０．１５ｔ／人，而且ＭＫⅡ车型在控制车重方面优势明显。 直线电机车辆被定位在中小运量的等级，一般每辆车１２０～１５０人。ＭＫⅡ车型 载客量提高到每辆车１７０～２２０人。广州４号、５号线的每辆车载客量可达２４２人，已经达到大中型客运量。 （２）全动车配置。传统城轨的每辆动车可同时配备４台旋转电机，每台电机容量可 达２００～３００ｋＷ；而每辆直线电机车辆最多只能安装２台直线电机，每台电机容量 为１００～２００ｋＷ，单车的牵引容量明显低于传统城轨车辆。因而为了满足大坡道时 所需的牵引力，目前的直线电机车辆均采用全动车配置。 （３）车辆的供电方式不同。庞巴迪最初生产的车辆采用双轨道供电方式，供电系统 复杂，后来逐渐采用传统ＤＣ７５０Ｖ第三轨供电。日本车辆则一直延续着ＤＣ１５００ Ｖ上部柔性接触供电的特点。第三轨供电并具有良好的景观效应等优点；ＤＣ１５００Ｖ 电压等级则可以减少牵引变电所的数量，降低工程成本。综合考虑二者优点，广州４号、 ５号线车辆在国际上首次采用ＤＣ１５００Ｖ钢铝复合第三轨供电（车辆段采用上部受电 弓受电）。 ０．３０．２５人均车重／ｔ．人－１ ０．１５温哥华ＭＫＩ０．１０．０５０ 吉隆坡ＭＫＩＩ 温哥华ＭＫＩＩ 表２４种直线牵引电机的主要技术参数 １．２直线牵引电机 直线牵引电机（ＬＩＭ）的技术选型应满足机械、电等多方面的要求。表２列出了３ 种车辆上使用的直线牵引电机的主要技术参数。严格地说，感应电动机的初级。 图２ＭＫⅡ车辆使用的直线牵引电机 可以减小隧道截面，降低工程造价，气、热力学和环境 图３日本车辆使用的直线牵引电机 这里所指的直线牵引电机只是直线正常工况时强迫冷却和自然冷却均能满足温控要求；超载条件下，采用自然冷却的电机达到温度上限的时间较长，电机过载余量较大，因而采 用自然冷却优势较大。但自然冷功率的限制。国外厂商研究认为，自然冷却的电机达到小 时制１５０ｋＷ已经到限，如要再增加功率必须采用强迫风冷，否则其重量将急剧上升。
直线电机在轨道交通系统中的应用 Ap I a in on a o o b nMasT「n ipitfLie「MtriU「asastco n Z e gL n hn o g Abta t W i n ito u t no h m il n p la in src t a rd ci ft epicpea da pi t h n o c o on a tri h n h iMa IvDe o sr t n Liea du——fl ermoo Saga gemn tai nrinon bn masta s。t i pp rdsu sst epo I so c le n a S「n i hs a e icse h rbe c ut d i t mtep we u py ssea a d te p emiay s It n frd - h o rs p I y t, n h rl n r oui o e n i o cesn h n eia c n eli n h ta u「n . raig tel er s n ea drcamigt esryc ret i s t Ke r s I e rmoo, u b n n ywod i a tr ra ® ns se a yt n ta st p we u py rn i, o r sp I Auh r sa d es S a g a i TrfcEq ime tDe dO一to1 d rs h n h i I af up n v p Ra imei C丄d,2 0 4, h n h i hn r o, t. 0 0 1 S a g a.C ia t 图2同步长定子直线电机原理示意图 直线电机如同将旋转电机的转子与定子展开成直线形状，相当予把一个旋转电机沿旋转方向切开后平铺而成，在理论上，可以把它看成具有无限大半径的传统的旋转电机。直线电机的驱动根据定子、转子安装的位置可分为两种应用方式：一种为长定子直线电机，定子安装在轨道上，转子安装在车辆上；另一种为短定子直线电机，转子安装在轨道上，定子安装在车辆上。图2车上与轨道上元件的横截面图 1直线电机在磁浮项目中的应用上海磁浮示范运营线是一种长定子同步直线电机系统。其轨道梁上装有直线电机的定子线圈，与车辆上的转子线圈一起构成同步直线电机。同2〕步电机的转子安装在列车悬浮架的下部，磁铁及线圈面朝上水平排列。这些磁铁同时产生列车的悬浮磁场（因此也称为悬浮磁铁或支撐磁铁）。同步电机的定子是集成在轨道
城市轨道交通直线电机车辆通用技术条件 一、引言 城市轨道交通直线电机车辆是一种以直线电机为驱动装置的城市轨道交通工具，它具有高效、环保、安全等优点，在城市快速交通领域具有广泛的应用前景。本文将对城市轨道交通直线电机车辆的通用技术条件进行探讨。 二、车辆性能指标 1. 极限速度：城市轨道交通直线电机车辆的极限速度通常应在200km/h以上，以满足城市快速交通的需求。 2. 加速度：车辆的加速度应适中，以保证乘客的舒适性和安全性，一般要求在1.2m/s²左右。 3. 制动距离：车辆的制动距离应尽量短，以确保紧急情况下的安全停车。制动距离要根据车辆的设计速度和制动系统的性能来确定。 4. 容载量：车辆的容载量应根据城市交通需求来确定，一般要求每节车厢的最大乘客数不少于300人。 5. 过载能力：车辆的过载能力应满足城市交通高峰期的需求，以确保乘客能够正常乘坐。 6. 噪音：车辆的噪音应尽量降低，以减少对沿线居民的影响。 7. 能耗：车辆的能耗应尽量低，以提高运营效率和降低运营成本。 三、车辆控制系统
1. 速度控制：车辆的速度控制是实现稳定、安全运行的关键。采用先进的电子控制技术，通过控制直线电机的电流和电压，实现精确的速度控制。 2. 制动控制：车辆的制动控制应具有快速、稳定的特点。采用电磁制动器和再生制动技术，能够实现快速停车，并将制动能量回馈给电网。 3. 故障诊断：车辆的故障诊断系统应具备自动检测、自动报警和自动处理的功能，能够及时发现并排除故障，提高车辆的可靠性和安全性。 4. 通信系统：车辆的通信系统应能够实现与控制中心和其他车辆的信息交换，以实现列车间的协调运行和故障处理。 四、车辆设计 1. 结构设计：车辆的结构设计应符合轻量化、高强度的原则，以提高运行效率和安全性。车辆的车身采用铝合金材料制造，具有重量轻、强度高的特点。 2. 空调系统：车辆的空调系统应能够满足车内乘客的舒适需求，采用先进的变频技术，能够根据车内温度和人员数量进行自动调节。 3. 照明系统：车辆的照明系统应能够提供良好的照明效果，以确保乘客的安全和舒适。 4. 座椅设计：车辆的座椅设计应考虑乘客的舒适性和安全性，采用可调节高度和倾斜角度的座椅，提供充足的腿部空间。
直线电机在城市轨道交通系统中的应用 赵青峰;程晓民 【摘要】简要介绍直线电机驱动系统的工作原理,概述其在城市轨道交通系统应用中的优势.根据发展过程,详细阐述直线电机在国内外城市轨道交通中的应用情况.随后,通过分析实际运用情况,探讨直线电机在我国城市轨道交通系统运营中出现的问 题及解决办法.最后提出,直线电机城市轨道交通系统作为一种独特的制式,在未来的城市交通中具有一定的应用前景. 【期刊名称】《现代城市轨道交通》 【年(卷),期】2017(000)010 【总页数】4页(P54-57) 【关键词】城市轨道交通;直线电机;优势;应用 【作者】赵青峰;程晓民 【作者单位】长安大学材料科学与工程学院,陕西西安 710064;宁波工程学院材料 工程研究所,浙江宁波 315016 【正文语种】中文 【中图分类】U264.1+4 随着社会的发展，中国城市人口越来越多，引起了严重的交通问题。由于载客量大、行驶不拥堵、方便等特点，地铁已成为城市中不可缺少的交通工具，也是一种绿色交通[1]。在传统城市轨道交通系统中，列车采用旋转电动机驱动。这种驱动模式 依赖于轮轨之间的粘着力，因此，列车的速度、加速度及爬坡能力等都受到一定的
限制，同时，传统驱动模式还具有车型大、噪声高等一系列缺点，逐渐不能适应新的交通模式[2]。而直线电机驱动模式取消了中间的传动机构，电磁力直接作为牵 引力驱动车辆运行，是一种完全非粘着驱动系统。因此，相对传统驱动模式，直线电机驱动是一种新型的驱动方式。 直线电机驱动与旋转电机驱动不同，它取消了中间的传动环节，直接将电能转换成运动所需的机械能。直线电机可分为直线同步电机和直线感应电机（直线异步电机），在城市轨道交通系统中，一般使用直线感应电机作为驱动电机[3]。 直线电机可看作由旋转电机沿圆周方向展平而来[4]，其工作原理与旋转电机相似。直线电机的电磁铁和绕组作为定子安装在车辆转向架上，感应板则作为转子固定在轨道中间，当电磁铁通电时，产生的行波磁场和感应板相互作用，该作用产生的力即为列车运动所需的牵引力，若改变通入的电流方向，列车则反方向运行[3]。 直线电机驱动系统依靠电磁力直接驱动，是一种完全非粘着驱动系统，与传统粘着系统相比，具有以下一系列优势。 直线电机驱动的城市轨道交通车辆不再受轮轨粘着限制，电磁力直接作为列车运行的牵引力，具有较好的启动、制动及加速等特性，爬坡能力更强。直线电机城市轨道交通系统的坡度可达 60%～80%，是传统城市轨道交通坡度的2倍，这有利于线路设计，大大减少工程造价[3，5-7]。 由于直线电机驱动便于采用径向转向架，使线路曲线半径从传统的 300m 降低到80m，这可避开地上及地下设施，有利于线路选择。采用直线电机驱动的径向转 向架还具有磁迫导作用，电磁场使得直线电机定子时刻对正感应板，有效抑制了车辆的蛇形运动，车辆可更快速地通过曲线[8-9]。 直线电机驱动的城市轨道交通，车轮与钢轨间的粘着作用噪声减少，而且直线电机驱动系统没有中间传动环节，也消除了这部分噪声，所以，城市轨道交通可以穿过人口密集区而不会引起噪声污染[6，10]。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.doczj.com/doc/fc19219036.html, 都市快轨交通·第19卷第1期2006年2月机电工程 URBAN RAP ID RA IL TRANS IT 广州地铁4号线直线电机车辆 庞绍煌高伟 (广州市地下铁道总公司广州510030) 摘要通过对广州地铁4 号线直线电机车辆的介 绍,阐明直线电机车辆的技术性能和特点。 关键词广州地铁直线电机车辆技术 1车辆及其主要技术规格 广州市轨道交通4号线直线电机车辆是由南车四 方、川崎重工、伊藤忠联合体设计、制造的,每一列车由 四节全动车组成。列车编组为A B B A,其中A车 为带司机室的车辆,B车为不带司机室的车辆。 车辆由第三轨DC 1 500 V供电,采用铝合金车体、 径向柔性转向架、微机控制的电空架控的制动系统、空 调机组系统、电动塞拉门系统、乘客广播和信息显示系 统等世界先进技术。车辆采用直线电机牵引的交流传 动系统;采用IGBT元件和脉宽调制技术的牵引VVVF 逆变器,实现牵引和再生、电阻、高转差率、反接制动控 制,正常状态可不使用机械制动。采用IGBT元件的辅 助逆变电源系统,实现对列车交流负载、直流负载供电 及对蓄电池充电;采用微机网络通信控制的列车控制 管理系统,实现列车的控制、故障诊断、子系统监控;设 有ATC装置,实现列车的自动保护、自动操作和自动监 视;设有ATO自动控制功能,其中单辆车的载客量为同 类型车的世界之首,直线电机功率亦为同类车型之最。 采用无线通信装置,实现与地面的通讯联络等,具有爬 坡能力强、通过小曲线半径能力好低、噪声等优点。 线路条件: 最大坡度:正线60‰,车辆段70‰ 最小平面曲线半径:正线R150 m,车辆段R60 m 供电电压: DC 1 500 V 受电方式:车辆段为柔性接触网 隧道内、高架线路区段为第三轨 收稿日期: 2006 01 16 修回日期: 2006 01 23
直线电机交通模式与技术经济特性 随着城市化的不断发展，市民的出行需求与日俱增。交通拥堵和环境污染已成为困扰城市发展的问题之一。因此，提高城市轨道交通系统的发展和效率，成为了城市可持续发展的重中之重。在这一过程中，直线电机技术因其卓越的性能和经济特性而逐渐受到市场的关注。本文将从交通模式和技术经济角度分析直线电机应用于城市轨道交通系统中的优势。 一、交通模式的较优性 城市轨道交通分成地铁、轻轨和城市快速交通三种，由于城市快速交通技术相对落后，二者中我们选取地铁和轻轨作为比较对象。 地铁是一种基于轨道的城市地下交通系统，优点是线路长、运量大、人流稳定、运营时间长，但由于隧道长度、土方开挖量、车站数量等因素会带来巨大的建设和运营成本。 轻轨则是基于地面、高架或地下的城市轻型铁路系统。作为快速、大容量的城市交通系统，轻轨相对于地铁，基建成本较低、建设周期较短，适合城市中、低密度地区。但由于受地形、交通流量等因素的制约，它的运输能力相对于地铁有一定的局限性，需建设大量系统来完善城市交通网络。 直线电机交通模式的区别在于其线路形状和驱动/制动方式。直线电机驱动的轨道公司，使用设计合理的外形、结构新颖的车辆，可实现大幅度提升运输能力，适合承接高强度、高
效的城市轨道交通需求。在具体应用中，直线电机技术还可以根据需求灵活设计线路、站点，为城市交通系统提供更加完善的服务。 二、技术经济特性的优越性 1、节能性 直线电机应用在城市轨道交通系统中具有优秀的节能特性。根据专家研究数据显示，直线电机驱动的车辆在运行过程中，由于动力系统的优缺点表现迥异，有效能耗比传统轨道交通低约20%。 2、维护成本 直线电机使用非接触式线性电机技术，起动扭矩大、启动平稳，具有自愈能力，使得维护成本相对其它轨道交通模式而言极低。同时，其技术有利于运用现代化信息技术实现故障诊断和监测，以降低事故发生的风险。 3、环保性 直线电机的应用使城市轨道交通系统更加环保。根据国内研究机构提供的统计数据，使用直线电机技术的交通系统，100%从能源、减排、噪音约为传统轨道交通的70%。 总结：直线电机技术的优秀特性使其在城市轨道交通系统中发挥巨大作用。在未来城市发展之中，直线电机技术将成为城市轨道交通系统发展的核心动力和选用的理性选择。