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城市交通与新颖电机驱动技术的应用

发布时间:2022年04月21日    点击:[0]人次

城市交通与新颖电机驱动技术的应用

交通运输是国民经济的重要基础,随着社会与经济的不断发展,对交通运输不断提出新的要求。科学技术的迅速发展也为发展新的交通运输工具提供了条件,奠定了基础,从而进一步促进了交通运输业的发展。我国是一个人口众多的发展中国家,城市基础建设较为落后,交通还不是很发达,大中城市普遍存在道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象,该现象已成为城市发展的“瓶颈”,也严重阻碍了国家发展的进程。随着我国城市规模和经济建设的飞速发展,城市化进程的逐步加快,城市人口在急剧增加,大量流动人口涌进城市,人员出行和物资交流频繁,交通需求急剧增长,城市交通供需矛盾日趋紧张。随着汽车拥有量的快速增长,城市交通的堵塞问题严重制约了城市交通的快速发展。要解决城市交通的堵塞问题,目前认为主要有两条途径比较有效,那就是增加地铁线路和增加立体车库。本文就地铁建设和立体车库建设中所采用的一些新颖电机驱动技术的应用作一介绍。1 直线电机驱动的地铁交通发展以轨道交通为骨干,以常规公交为主体的公共交通体系,为城市居民提供安全、快速、舒适的交通环境,引导城市居民使用公共交通系统是国外大城市解决城市交通问题的成功经验,也是我国大城市解决交通问题的惟一途径。目前,全国有几十个百万以上人口的城市正在规划、筹建和在建地铁、轻轨等交通设施,力图依靠城市轨道交通来改善日益拥堵的交通状况。我国每年在地铁和轻轨方面投入数以千亿元。但是地铁建设费用和运营成本都较高,且噪声对周边环境的负面影响等都影响了地铁建设的进程。为了促进我国地铁建设事业持续发展,急需研发一种比目前传统地铁性能好、建设和运营成本低的新型环保的地铁系统。我国城轨交通建设在工程、装备、技术诸方面不断推陈出新,引进、消化各种新的工程建造模式、各种新的装备和各种新的技术。其中由直线电机驱动的非磁浮城轨交通,由于技术成熟度高、造价低、结构简单、性能优异,在世界许多国家都得到了应用,近年来已成了一大热点。1.1 直线电机地铁的优势传统的地铁系统采用的是旋转感应电机驱动、经减速器等传动机构,靠轮轨粘着驱动前进的模式。该驱动方式使地铁工程存在建设费用高、振动噪声大、维护费用高等缺点。为了克服这些缺点,从20世纪8O年代起,温哥华、纽约、东京、大阪、吉隆坡等城市先后采用了直线感应电机驱动的新型轨道交通模式,为地铁建设开辟了一条新的途径。直线感应电机驱动的新型轨道交通技术特点主要表现在以下几个方面:(1)结构简单,车辆小型化,隧道面积大大减少,成本降低。与传统地铁、轻轨一样,直线电机驱动的车辆、轨道也采用钢轮支撑,沿铁轨行驶。所不同的只是采用扁平状的直线异步电机替代旋转电机加齿轮减速器的驱动方法,直线异步电机初级(通电源部分)直接装在车轴上;与路面上的直线电机次级(感应部分)相互作用产生电磁力牵引车辆行驶,直接驱动,结构简单。直线电机的结构型式为扁平式,电机的高度得到有效控制,在保证电机驱动力的条件下,可降低车辆的底盘,实现车辆的小型化。由此,可以缩小隧道断面,降低建设费用;或在相同隧道断面下,可扩大客舱容量,改善客舱性能,提高乘坐舒适度。直线电机地铁与普通地铁的截面图对照如图1所示 (2)转弯半径小,爬坡能力强,土建费用低。应用大坡道(60%0~80%0)、小曲率半径(R =50 1'/1),普通地铁坡道较大为35%0,较小曲率160 I'/1,选线自由度大。由于直线电机驱动方式的改变,车轮与轨道间运行属非粘着行走,在驱动力不变的前提下,可在比原来更陡的坡道上运行。陡坡技术的采用,仅叮加大路线的自由度,也能降低建设费用。此外,采用大坡度远行的地铁,设置的地铁站离地面很近,既节约了建设费用,又方便了乘客。因不直接驱动车轮,所以可采用操舵式的机车,转弯半径小,急转弯时也可以平稳运行。另外,转弯半径小及利用急转弯技术还可缩短占地距离,节省占地费用。由于以上优势,直线电机地铁比传统地铁造价低20% 以上(大阪东京地铁的实际成绩)。(3)噪声低,不打滑。由于直线电机驱动的地铁或轻轨是靠电磁力驱动,非粘着行走(不靠机械摩擦传动),因此无电机旋转及齿轮啮合产生的噪声。直线电机驱动的地铁或轻轨的另一好处在于,列车运行受天气影响少,特别是在多雪地区,即使是大坡道也不打滑,能顺利运行。(4)安全,舒适。直线电机地铁或轻轨由于采用扁平状直线电机作为牵引,降低了车辆重心,同时直线电机初级和次级问还存在一定的吸力,增加了系统的安全性,从而使其较传统地铁车辆更不易出轨;直线电机非磨擦粘着驱动使车辆具备更大的制动能力,也就更不易发生追尾事故。所有与安全有关的项目,均通过了严格试验,直线电机城轨交通线20多年来的运营也证明了直线电机系统的安全、可靠。直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力装量。由于直线电机出力方式的改变,采用的是非粘着力驱动,不存在车轮与铁轨磨擦时的“嘶嘶”声,也不存在有旋转电机与齿轮箱的振动声,舒适度增加。(5)系统能耗低。由于直线电机初级和次级的间隙较大(约12 mm),效率和功率因数较传统的旋转电机差,但由于不用齿轮减速而不存在打滑等问题,以及车体减轻、隧道减小、路线改善等优势,

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