兩種直線電機吊掛形式對直線電機地鐵車輛動力學(xué)性能影響的比較研究.pdf

1、自1985加拿大多倫多市建立了世界上第一條商用直線電機地鐵線路以來，目前包括中國、日本、美國、馬來西亞等越來越多的國家開始采用直線電機驅(qū)動的地鐵系統(tǒng)。與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動的地鐵系統(tǒng)相比，直線電機地鐵系統(tǒng)具有非粘著牽引和制動、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強、隧道土建工程量小和維修簡便等優(yōu)點。
　　與采用旋轉(zhuǎn)電機的傳統(tǒng)地鐵車輛相比較，采用直線電機的地鐵車輛最大不同是電機的懸掛，由此所引起的對車輛動力學(xué)性能的影響與傳統(tǒng)車輛存在較大的不同，同時不同

2、直線電機懸掛之間對車輛動力學(xué)性能的影響也有所不同。
　　目前直線電機地鐵轉(zhuǎn)向架廣泛采用的電機懸掛方式有三種:構(gòu)架懸掛、車軸懸掛和副構(gòu)架懸掛。不同直線電機懸掛形式，所形成的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)之間變化很大，因此它們對地鐵車輛動力學(xué)性能的影響也不盡相同。加拿大龐巴迪公司早期研制的車輛均采用車軸懸掛方式，優(yōu)點是電機氣隙垂向波動較小，一系彈簧剛度適中，乘客舒適度較高。日本商業(yè)運營直線電機車輛全部采用構(gòu)架懸掛，優(yōu)點是簧下質(zhì)量小，故輪軌作用力小，易于徑

3、向通過曲線。龐巴迪后期生產(chǎn)的直線電機較多采用副構(gòu)架懸掛形式，對該種懸掛方式，由于能查找到的相關(guān)資料和參數(shù)有限，本文未作進一步研究。
　　與旋轉(zhuǎn)電機相比，直線電機存在靜態(tài)和動態(tài)四種邊端效應(yīng)，且這四種邊端效應(yīng)對電機輸出的力特性存在一定影響。電機輸出的三向力中，縱向力用于牽引或制動、橫向力有利于轉(zhuǎn)向架對中運行，具有一定的導(dǎo)向功能，垂向力則對輪重產(chǎn)生影響。不管采用哪種直線電機懸掛方式，其特點是電機不同方向的懸掛涉及到不同的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，這與傳

4、統(tǒng)電機懸掛有本質(zhì)不同，直線電機三個方向的作用力，對轉(zhuǎn)向架不同部件的反作用力又可視為是對這些部件以及對自身的外部激勵。當(dāng)電機不工作時，電機本身的懸掛對動力學(xué)有影響，當(dāng)電機工作時還要在此影響的基礎(chǔ)上，再疊加由于三向力激勵產(chǎn)生的額外影響，因此直線電機懸掛不僅復(fù)雜，且對其本身和車輛的動力學(xué)性能又會產(chǎn)生較大影響?；谝恍┖侠砑僭O(shè)和簡化的基礎(chǔ)上，本文建立了直線電機的等效電路模型，并據(jù)此給出了直線電機三向力的計算公式。結(jié)合某一地鐵用直線電機的具體電氣

5、參數(shù)，給出了直線電機的三向力的輸出特性曲線。
　　在考慮上述直線電機力動態(tài)特性的情況下，全面比較了車軸懸掛和構(gòu)架懸掛兩種電機懸掛形式的地鐵車輛直線和曲線工況下的車輛穩(wěn)定性、安全性以及直線電機自身特性等動力學(xué)性能。
　　仿真結(jié)果表明:1）對于電機而言，軸懸式電機的振動要明顯大于架懸式，但軸懸式電機的氣隙要小于架懸式，這有利于提高直線電機地鐵車輛的牽引效率;2）對于車體而言，車體的橫向性能指標(biāo)基本相同，而垂向性能指標(biāo)如輪重減載率