直线电机与城市地铁列车

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 nZ 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 nrinonbn masta s。

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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。

中国城轨列车车型简介目录1.概述 (2)2.A型车 (2)3.B型车 (3)4.C型车 (4)5.L型车 (4)世界各地轨道交通车型没有标准，往往是按照某个地方的地铁所需量身定制，比如纽约地铁的A系统和B系统。

在我国，城市轨道交通(地铁、轻轨)车辆类型则往被分为A、B、C三种型号以及L型。

2.A型车标准A型车车宽3米，车高3.8米，车体有效长度22.1米，一般为8者6节编组，轴重16t，单向小时最大客运量4.5-7.5万人。

代表车型：上海地铁1、2、3、4、7、9、10、11、12、13、14、16号线列车，广州地铁1、2、8、11、12、13号线列车，石家庄地铁1、3号线列车。

目前最新下线的列车最大载客量为3456人;每辆无司机室车厢车钩连接中心点间距标准B型车车宽2.8米，车体有效长度19.8米，多数为6节编组，少部分4节编组，轴重14t，单向小时最大客运量3-5.5万。

代表车型：北京、天津地铁宽体车(实际上是鼓型，是利用既有限界条件下的加宽车体，应该算作准B型车)，广州地铁3、7、9、10、14、21号线、广佛线列车。

目前6B车型，是我国应用最广的地铁车型，多数的地铁城市和路线采用的就是该车型列车。

B型车按照受流方式不同还可分为B1型车和B2型车，B1型车为第三轨(接触轨)供C型车标准车宽2.6m，车长与B型车差不多19m、轴重11t、编组一般为2-4节，单向小时最大客运量1～3万人。

所以我们提到C型车一般指轻轨车型，如长春轻轨4号线采用的就是国标C型轻轨电动车，长60米，车体宽2.65米，每列车可载客500人~6005.L型车L型列车即直线电机列车，L型地铁列车:长16米，宽2.8米【L(B2)】或3.2米【L(A)】。

直线电机运载系统是一个专用系统，不能与传统的城市地铁交通系统通用。

所以目前L 型列车服役的线路不多，仅4条：广州地铁4号线、5号线、6号线【L(B2)】、北京地铁机场线【L(A)】。

直线电机地铁转向架的若干方面思考1 直线电机系统的工作特点直线电机系统的工作原理是将旋转电机展开，转子展开后安装在轨道上，形成感应板；定子展开后安装在车辆转向架上，形成直线电机。

通过感应电流磁化的车载磁铁产生排斥和吸引，对车辆实现驱动和制动[ 1]。

直线电机系统是介于磁悬浮与轮轨系统之间的一种轨道系统，并区别于传统轨道交通牵引模式。

它既有传统轮轨系统的安全可靠性，又有磁悬浮系统非粘着的特点，非常适合城轨车辆。

直线电机的驱动具有如下特点：（1）直线电机与传统的旋转电机不同，是由直线运动来代替旋转，因此它是一种非粘着的驱动方式，不受粘着系数的限制。

具有较强的爬坡能力（最大坡度可达80%），有利于线路断面设计，有利于选线和避开地下建筑物，同时有利于地下至地面、高架线的过渡，降低线路制造成本。

（2）取消了旋转电机和齿轮箱，减少了噪声，转向架内部空间可用来安置自导向或迫导向机构，使转向架更趋于简化。

（3）圆形电机取消后，轮径可以减小，从而提高轮对的蠕滑导向能力，有效地降低车辆地板高度，实现车辆的小型化，进而减小隧道的空间。

（4）取消旋转电机后，可以实现构架内置，从而减小转向架重量。

（5）直线电机对气隙要求高，气隙是指直线电机与感应板之间的间隙，间隙小会引起碰撞，间隙大会导致传动效率降低。

从直线电机的特性上来看，励磁无功功率与气隙成正比，其功率和功率因数也要比普通电机稍差些，所以希望气隙要小一些；但考虑到感应板的制造、铺设施工精度和运行中的变动，气隙不可能太小，一般多设定在10 mm ～12 mm 。

2 直线电机转向架的基本结构地铁车辆转向架为二轴转向架，每台转向架由1台直线电机驱动，转向架结构示于图1。

直线电机通过悬挂梁采用全悬挂方式安装在转向架轴箱上，悬挂结构如图2所示。

直线电机与转向架之间以及车体和转向架之间的纵向作用力的传递通过纵向牵引杆来实现。

构架俯视呈“目”形结构，采用箱形全钢板焊接结构。

构架侧梁由U 形断面压型的上下盖板组焊而成，为中间下凹的鱼腹箱形结构，以保证侧梁的抗弯、抗扭性能。

新型城市轨道交通主讲刘景军2010年3月上海工程技术大学城市轨道交通学院新型城市轨道交通第五讲直线电机轨道交通1、直线电机的发展历史2、直线电机的基本原理3、直线电机轨道交通的特点4、直线电机轨道交通的应用情况直线电机的由来o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（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动，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。

概述o直线电机结构可以根据需要制成扁平型、圆筒型或盘型等各种型式。

它与其他非直线电机驱动的装置相比，具有以下优点：Ø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。

Ø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。

Ø直线电机是通过电能直接产生电磁推力的，其运动可以无机械接触，大大减小了机械损耗。

Ø旋转电机通过钢绳、齿条、传动带等转换机构转换成直线运动，噪声是不可避免的，而直线电机是靠电磁力驱动装置运行的，噪声很小或无噪声。

Ø直线电机结构简单，初级铁心在嵌线后可用环氧树脂等密封成整体，可在潮湿、腐蚀或有害和高低温环境中使用。

Ø直线电机散热效果好，特别是常用的扁平型短初级直线电机，初级的铁心和绕组端部，直接暴露在空气中，同时次级很长，热量容易散发，热负荷可取较高值，不需要附加冷却装置。

o直线电机主要有两方面不足：Ø与同容量旋转电机相比，直线电机的效率和功率要素要低，尤其是在低速时比较明显。

主要原因：一是直线电机初、次级气隙一般比旋转电机的气隙要大，因此所需的磁化电流较大，使损耗增加；二是由于直线电机初级铁心两端开断，产生了所谓的边端效应，从而引起波形畸变等问题，也导致损耗增加，但从整个系统来看，直线电机省去中间传动装置，系统的效率有时还会比旋转电机的系统高。