大学城市轨道交通车辆新技术PPT课件

1、现代城轨车辆的主要特点 现代城轨车辆集诸多现代高新科学技术于一体，现代城轨车辆集诸多现代高新科学技术于一体， 其涉及机械、电气其涉及机械、电气( (强电、弱电强电、弱电) )、计算机技术、计算机技术、 声学与光学技术领域声学与光学技术领域. .主要特点有：主要特点有： 现代的设计理念：现代的设计理念：轻量化、集成化、讲究性轻量化、集成化、讲究性 能优良的同时，更注重安全、舒适、以人为能优良的同时，更注重安全、舒适、以人为 本，尽力追求低生命周期成本；本，尽力追求低生命周期成本； 现代的设计、制造手段：现代的设计、制造手段：计算机辅助设计及计算机辅助设计及 制造制造( (、等、等) )，三维立，

2、三维立 体设计、仿真计算、有限元应力分析等；体设计、仿真计算、有限元应力分析等； 现代的检测、试验手段：现代的检测、试验手段：计算机技术、计算机技术、 激光技术以及自动化技术的应用，全天激光技术以及自动化技术的应用，全天 候环境模拟试验、电磁兼容性试验等手候环境模拟试验、电磁兼容性试验等手 段；段； 新材料、新工艺、新设备的应用：新材料、新工艺、新设备的应用：大型大型 中空铝型材、薄型不锈钢板材、高强度中空铝型材、薄型不锈钢板材、高强度 玻璃钢、焊接铆接新工艺，大量采用玻璃钢、焊接铆接新工艺，大量采用 加工中心机床设备等；加工中心机床设备等； 严密的质量保证体系：严密的质量保证体系：满足可靠性

3、、可满足可靠性、可 使用性、可维护性、安全性。使用性、可维护性、安全性。 城市轨道交通车辆新技术综城市轨道交通车辆新技术综 述述 为适应城市轨道交通运输特点，近年来， 城市轨道交通车辆主要采用了以下新技术： 单轨交通技术； 磁浮轨道交通； 直线电机车辆； 转向架新技术独立旋转车轮独立旋转车轮、内侧轴箱 悬挂、橡胶轮车辆、单轴转向架单轴转向架等； 车体新技术新材料车体、碰撞吸能车体 等； 重点介绍 独轨交通技术独轨交通技术 独轨交通（Monorail Transit）是一种轨道为 一条带形梁体，车辆跨座于其上或悬挂于其 下行驶的交通系统。可分为跨座式单轨和悬 挂式单轨两种 跨跨 座座 式式 悬悬

4、 挂挂 式式 中国单轨交通系统中国单轨交通系统 我国第一条跨座单轨交通线：重庆轻轨一期，较（场口）新（山村），首 期开通较场口动物园； 该线车辆由日本日立和北车集团长客股份公司提供； 单轨交通的优点 行驶速度快，运量大； 爬坡能力和曲线通过能力好； 建设周期短，造价低； 占地面积小，空间利用率高； 安全舒适； 环境污染小； 对居民区干扰少； 单轨交通的缺点单轨交通的缺点 事故救援困难；事故救援困难； 橡胶车轮大阻力引起大能耗；橡胶车轮大阻力引起大能耗； 需要严格防止部件松脱；需要严格防止部件松脱； 道岔系统复杂。道岔系统复杂。 跨座式单轨车辆转向架跨座式单轨车辆转向架 跨座式单轨车辆转向架为无

5、摇枕特殊结 构的跨座式两轴转向架，每辆车有两台， 动力转向架的每根轴由一台交流牵引电 动机驱动。转向架采用中心牵引装置； 构架是钢板焊接结构，具有足够的强度 和刚度。转向架与车体之间的悬挂装置 为空气弹簧，并装有横向减振器有良好 的动力性能，轴重小于 11 t。 走行轮，导向轮，稳定轮均为橡胶轮胎。走行轮系无内胎钢丝橡胶轮胎， 内充氮气，每台转向架有 4 个走行轮胎；导向轮、稳定轮内充压缩空气。 走行轮泄气时由安装在转向架两端梁上的实心轮胎作为辅助车轮。水平车 轮中，有位于上方的 4 个导向轮和位于下方的 2 个稳定轮，都是带有尼 龙丝的橡胶轮胎。 转向架构架由侧梁、横梁、端梁及 导向、稳定车

6、轮的支承架构成，构 架内部作空气弹簧辅助空气室。走 行轮轴和水平轮轴均为单悬臂式。 采用 2 级减速直角齿轮传动方式， 电机到齿轮箱的联轴节为弹性连轴 节，齿轮采用飞溅润滑方式。基础 制动机构采用盘形制动 直线电机驱动城市轨道交通车直线电机驱动城市轨道交通车 辆辆 直线电机结构相当于将旋转电机切割展开成直 线状。 城市轨道交通用的直线电机(LIM)定子（初级 线圈）设置在车辆上的直线电机里、转子（次 级线圈）设置在轨道上的感应板内。 直线电机一般分为直线同步电机和直线 感应电机。城市轨道交通中一般使用直 线感应电机，简称直线电机。 分类分类1 1：按直线电机磁场是否同步分：按直线电机磁场是否同

7、步分： 直线同步电机LSM(Linear Synchronous Motor) 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 ，德国的运捷TR和日本的ML 系统均使用这种直线同步电机。 直线感应电机LIM(Linear Induction Motor) 转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称 为直线异步电机，中低速磁悬浮铁路及直线电机 轮轨交通一般使用该种电机。 分类分类2 2：按驱动方式分：按驱动方式分： 列车的运行工况（牵引、惰行、制动）及运行速度完列车的运行工况（牵引、惰行、制动）及运行速度完 全由定子绕组中的移动磁场控制。全由定子绕组

8、中的移动磁场控制。 按照直线电机的初级线圈（定子线圈）的安设位置不按照直线电机的初级线圈（定子线圈）的安设位置不 同，直线电机牵引的铁路可以划分为同，直线电机牵引的铁路可以划分为导轨驱动导轨驱动和和车辆驱动车辆驱动 两种类型。两种类型。 直线电机城市轨道车辆基本原直线电机城市轨道车辆基本原 理理 利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。 但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱 动，定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置 在感应轨上，工作原理与HSST系统基本相同。 车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左 右。 直线电机驱动轮轨车辆在中国

9、的运直线电机驱动轮轨车辆在中国的运 用用 广州地铁47号线。其中4号线已经开通； 车体由南车四方股份提供；转向架由 BOMBARDIER提供。 直线电机驱动轨道交通系统的优点直线电机驱动轨道交通系统的优点 技术先进： 牵引力不受粘着限制； 坡道、曲线限制可以放宽； 起动加速性能好； 转向架上可以不安装旋转电机和齿轮箱，空间大，易于采用径向转向架等技术； 安全可靠：安全可靠： 依靠轮轨导向保证安全；依靠轮轨导向保证安全； l经济合理：经济合理： 隧道土建规模小隧道土建规模小 轨道结构简单轨道结构简单 道岔结构简单、号码小道岔结构简单、号码小 车站规模小车站规模小 车辆段规模小车辆段规模小 养护维

10、修、运营费用低养护维修、运营费用低 利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸 不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设 计更紧凑；计更紧凑； l绿色环保：绿色环保：低噪音、低磨耗、小振动低噪音、低磨耗、小振动 直线电机驱动轨道交通系统的缺点直线电机驱动轨道交通系统的缺点 效率不及旋转电机：由于直线电机气隙比旋转电机大，故其传动效率一般为70%左右，而旋转电机本身与驱 动系统的总效率在90%左右； 需要复杂的调整机构：由于存在轮轨磨耗等因素，为保证气隙，直线电机驱动车辆转向架需要设置复杂的 调整机构；

11、 直线电机系统与传统地铁比较直线电机系统与传统地铁比较 磁浮轨道交通系统磁浮轨道交通系统 磁浮列车利用常导磁铁或超导磁体产生的吸力或斥力使车辆浮起，用以上 复合技术产生导向力，用直线电机产生牵引动力的交通工具，可分为： 常导磁悬浮车，如德国TR01、TR02、MBB和日本HSST； 超导磁悬浮车； 德国常导磁悬浮德国常导磁悬浮TRTR系统系统 德国常导磁悬浮TR系统的悬浮和导向采用电磁悬浮EMS原理 采用长定子直线同步电机牵引 列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持在10mm 上海磁浮示范线采用该技术 驱动原理 采用长定子直线同步电机 悬浮、导向原理 日本超导磁悬浮日本超导磁悬浮MLXMLX系统系统

12、 采用电动悬浮EDS原理 采用长定子直线同步电机牵引 列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持在100mm 推进原理推进原理 车辆上安装有超导磁铁，产生超导磁场（N极和 S极） 电流通过地面上（位于导轨侧壁上）的推进线 圈绕组后，会产生地面磁场（N极和S极）。 这样，由于前方地面磁场对车辆超导磁场产生 的吸引力及后面相邻地面磁场对车辆超导磁场 产生的排斥力的共同作用，使得车辆向前运动。 悬浮原理悬浮原理 日本超导磁悬浮MLX系统在导轨侧壁安装有悬浮 及导向绕组。 当车辆高速通过时，车辆上的超导磁场会在导 轨侧壁的悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场， 控制每组悬浮绕组上侧的磁场极性与车辆超导 磁场的极性相

13、反从而产生引力、下侧极性与超 导磁场极性相同产生斥力，使得车辆悬浮起来。 悬浮高度为100mm。 导向原理导向原理 如果车辆在平面上远离了导轨的中心位置，系统会自动在导轨每侧的悬浮 绕组中产生磁场，并且使得偏离侧的地面磁场与车体的超导磁场产生吸引力， 靠近侧的地面磁场与车体磁场产生排斥力，从而保持车体不偏离导轨的中心 位置。 悬浮导向线圈 NNSS 超导磁铁 车辆中央 S S N N 复原力 排斥力 N S 吸引力 车辆左右偏移 超导磁铁 N 悬浮导向线圈 S 中国对磁浮轨道交通的研究中国对磁浮轨道交通的研究 西南交通大学的研究及其与长春客车厂合作生产的样车； 国防科技大学的研究及其与唐山机车

14、车辆厂合作生产的样车； The end 城市轨道交通车辆新技术综城市轨道交通车辆新技术综 述述 为适应城市轨道交通运输特点，近年来， 城市轨道交通车辆主要采用了以下新技术： 单轨交通技术； 磁浮轨道交通； 直线电机车辆； 转向架新技术独立旋转车轮独立旋转车轮、内侧轴箱 悬挂、橡胶轮车辆、单轴转向架单轴转向架等； 车体新技术新材料车体、碰撞吸能车体 等； 重点介绍 单轨交通的优点 行驶速度快，运量大； 爬坡能力和曲线通过能力好； 建设周期短，造价低； 占地面积小，空间利用率高； 安全舒适； 环境污染小； 对居民区干扰少； 安全可靠：安全可靠： 依靠轮轨导向保证安全；依靠轮轨导向保证安全； l经济

15、合理：经济合理： 隧道土建规模小隧道土建规模小 轨道结构简单轨道结构简单 道岔结构简单、号码小道岔结构简单、号码小 车站规模小车站规模小 车辆段规模小车辆段规模小 养护维修、运营费用低养护维修、运营费用低 利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸 不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设 计更紧凑；计更紧凑； l绿色环保：绿色环保：低噪音、低磨耗、小振动低噪音、低磨耗、小振动 磁浮轨道交通系统磁浮轨道交通系统 磁浮列车利用常导磁铁或超导磁体产生的吸力或斥力使车辆浮起，用以上 复合技术产生导向力，用直线电机产生牵引动力的交通工具，可分为： 常导磁悬浮车，如德国TR01、TR02、MBB和日本HSST； 超导磁悬浮车； 驱动原理 采用长定子直线同步电机 日本超导磁悬浮日本超导磁悬浮MLXMLX系统系统 采用电动悬浮EDS原理 采用长定子直线同步电机牵引 列车与轨道之间的