直線電機(jī)輪軌交通氣隙及軌道平順性對系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)影響研究.pdf

1、直線電機(jī)輪軌交通采用直線感應(yīng)電機(jī)牽引,輪軌系統(tǒng)支撐與導(dǎo)向。直線電機(jī)與感應(yīng)板之間的氣隙(簡稱為氣隙)對行車動(dòng)力性能具有重要影響,其值必須保證在毫米級的精度范圍內(nèi),通常為8至12mm。線路平順性、特別是感應(yīng)板高度變化等均會(huì)對氣隙大小產(chǎn)生影響,從而影響直線電機(jī)牽引效率及行車安全性.因此,直線電機(jī)與感應(yīng)板氣隙變化規(guī)律以及線路平順性對其的影響等問題的研究對直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)線路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)維修等具有重要理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　

2、 本研究從廣州地鐵四號線直線電機(jī)與感應(yīng)板氣隙和軌道不平順檢測分析入手,首先分析了靜、動(dòng)態(tài)氣隙變化規(guī)律、統(tǒng)計(jì)特性以及軌道不平順狀況。其次,利用所建的動(dòng)力學(xué)模型依次分析了直線地段和曲線地段氣隙以及軌道不平順對系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響。最后,在實(shí)測軌道不平順基礎(chǔ)上,探討了直線電機(jī)輪軌交通站臺與列車間空隙的合理取值。本研究旨在加深對直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)磁軌氣隙變化規(guī)律以及其對系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)影響的認(rèn)識,從而為直線電機(jī)輪軌交通線路的軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)維修

3、等提供理論依據(jù)和參考。
　　 本文主要的研究內(nèi)容包括:
　　 (1)在廣州地鐵四號線直線電機(jī)與感應(yīng)板氣隙靜態(tài)檢測的基礎(chǔ)上,分析了四號線感應(yīng)板高度的變化規(guī)律及引起的原因。
　　 (2)在廣州地鐵四號線直線電機(jī)與感應(yīng)板氣隙動(dòng)態(tài)檢測的基礎(chǔ)上,分析得到了氣隙動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、分布特征以及頻率特性等。并與靜態(tài)檢測結(jié)果進(jìn)行了對比分析,提出了動(dòng)靜結(jié)合的檢測方法。
　　 (3)對廣州地鐵四號線軌道不平順檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,得

4、到了直線電機(jī)輪軌交通軌道不平順特征。結(jié)果顯示,四號線軌道整體軌道平順性狀況良好,特別是高低不平順控制的較好,其峰值均沒有超過Ⅰ級管理限值12mm,因而能很大程度上減小軌道平順性對氣隙的影響。與美國軌道六級譜的對比表明,四號線軌道不平順峰值和美國五級譜相當(dāng),而區(qū)段整體軌道不平順質(zhì)量指數(shù)要優(yōu)于美國六級譜。
　　 (4)應(yīng)用所建模型分析得到了直線地段垂向電磁力和軌道不平順對系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。并對隨機(jī)不平順激勵(lì)下,系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的頻

5、率分布特性規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,垂向電磁力對軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移和車體加速度影響較小,對軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度具有較大影響,對輪軌垂向力的最大影響在10kN以內(nèi)。提出了直線電機(jī)輪軌交通高低不平順極限值應(yīng)控制在12mm內(nèi)。軌道高低不平順保養(yǎng)限值宜控制在4mm以內(nèi),此時(shí)氣隙變化可控制在±2mm內(nèi),從而保證直線電機(jī)的具有較高的工作效率。
　　 (5)應(yīng)用所建模型分析了直線電機(jī)車輛曲線通過動(dòng)力性能,得到了曲線地段氣隙變化規(guī)律、直線電機(jī)車輛曲

6、線通過動(dòng)力特性以及線路平順性對行車動(dòng)力性能的影響規(guī)律。并提出了曲線地段直線電機(jī)與感應(yīng)板氣隙變化的解析公式,可用于分析線路曲線參數(shù)對氣隙變化的影響。
　　 (6)應(yīng)用所建模型分析了不同線路狀態(tài)、不同運(yùn)行速度等條件下車輛各方向運(yùn)動(dòng)情況,以直線地段和曲線地段車體動(dòng)態(tài)偏移量為基礎(chǔ),研究了站臺與車輛間空隙的合理取值。結(jié)果表明:直線地段車站站臺和車輛氣隙可取為75～80mm,較目前采用的100mm,可以減少20～25mm。曲線地段車輛限界值