直線電機輪軌交通氣隙及軌道平順性對系統動力響應影響研究.pdf

1、直線電機輪軌交通采用直線感應電機牽引,輪軌系統支撐與導向。直線電機與感應板之間的氣隙(簡稱為氣隙)對行車動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,通常為8至12mm。線路平順性、特別是感應板高度變化等均會對氣隙大小產生影響,從而影響直線電機牽引效率及行車安全性.因此,直線電機與感應板氣隙變化規(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輪軌交通系統線路軌道結構設計及養(yǎng)護維修等具有重要理論意義和工程實用價值。
　　

2、 本研究從廣州地鐵四號線直線電機與感應板氣隙和軌道不平順檢測分析入手,首先分析了靜、動態(tài)氣隙變化規(guī)律、統計特性以及軌道不平順狀況。其次,利用所建的動力學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動力響應的影響。最后,在實測軌道不平順基礎上,探討了直線電機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輪軌交通系統磁軌氣隙變化規(guī)律以及其對系統動力響應影響的認識,從而為直線電機輪軌交通線路的軌道結構設計和養(yǎng)護維修

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

4、到了直線電機輪軌交通軌道不平順特征。結果顯示,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,而區(qū)段整體軌道不平順質量指數要優(yōu)于美國六級譜。
　　 (4)應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動力響應的影響規(guī)律。并對隨機不平順激勵下,系統動力響應的頻

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

6、線通過動力特性以及線路平順性對行車動力性能的影響規(guī)律。并提出了曲線地段直線電機與感應板氣隙變化的解析公式,可用于分析線路曲線參數對氣隙變化的影響。
　　 (6)應用所建模型分析了不同線路狀態(tài)、不同運行速度等條件下車輛各方向運動情況,以直線地段和曲線地段車體動態(tài)偏移量為基礎,研究了站臺與車輛間空隙的合理取值。結果表明: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