電磁力對直線電機地鐵車輛動力學性能的影響.pdf

1、直線電機(LIM)地鐵車輛是采用直線電機作為驅動方式的城市軌道交通車輛，具有不依靠黏著、結構簡單、車輛整體高度較低、爬坡性能好、曲線通過能力強、噪音低等優(yōu)點，適用于一些地形條件較復雜的城市。直線電機地鐵車輛的電機初級和次級分別安裝于車輛和軌道，之間會產生縱向、垂向和橫向三個方向上的電磁力，在實現(xiàn)列車牽引和制動的同時，也有可能影響車輛的動力學性能。
　　本文首先分析了LIM三向電磁力產生的原理、計算方法，重點對利用T型等效電路進行縱

2、向和垂向電磁力計算進行了分析，對某實車所采用的直線電機的三向電磁力特性曲線進行介紹。其次介紹了直線電機的不同懸掛方式對轉向架性能的影響，詳細分析了MKⅡ型轉向架和BM3000-LIM轉向架的結構特點。
　　然后根據(jù)LIM地鐵車輛的自身結構特點以及控制規(guī)律，分別用動力學軟件SIMPACK和數(shù)學分析軟件MATLAB/SIMULINK，建立了LIM地鐵車輛的動力學模型和基于某LIM的實際電磁力控制模型。最后通過SIMPACK和MATLA

3、B/SIMULINK聯(lián)合仿真的方法分析了電磁力作用下LIM地鐵車輛的動力學性能，并與傳統(tǒng)不考慮電磁力作用得到的結果作比較。驗證了聯(lián)合仿真方法的可行性的同時，得出以下結論:
　　一、有無電磁力對LIM地鐵車輛直線軌道上運行動力學性能的影響:
　?、佘囕S橫向力:電磁力的作用在速度小于40km/h的低速區(qū)有使車軸橫向力趨于增大的效應，在大于40km/h的高速區(qū)有使車軸橫向力趨于減小的效應;
　?、谄椒€(wěn)性:考慮直線電機電磁力對

4、橫向平穩(wěn)性的影響比對垂向平穩(wěn)性的影響更顯著，考慮電磁力作用時，在正常運行速度范圍內，橫向平穩(wěn)性比不考慮電磁力作用時差;
　?、垭姍C橫向振動:在正常運行速度的范圍內，有無電磁力對電機橫向振動加速度影響較小;
　?、茈姍C垂向振動:40km/h時電磁力作用使LIM垂向振動加速度最大值變小，但也會增加一個8.8Hz左右的共振頻率。在正常運行速度的范圍內，電磁力作用對減小LIM垂向振動加速度最大值有積極的作用;
　?、蓦姍C縱向振

5、動:40km/h時考慮電磁力的作用時直線電機縱向加速度幅值近似為不考慮電磁力時幅值的兩倍，并且會增加一個3.3Hz的共振頻率;考慮電磁力作用時的LIM縱向振動比不考慮時要大;
　?、逇庀?電磁力作用對電機氣隙的影響可以忽略不計。
　　二、有無電磁力對LIM地鐵車輛曲線通過性能的影響
　　①脫軌系數(shù):考慮電磁力作用會使車輛過曲線時脫軌系數(shù)變小;
　?、谳喼販p載率:考慮電磁力作用時，會使車輛通過曲線時輪重減載率變小;

6、
　　③平穩(wěn)性:考慮電磁力作用的平穩(wěn)性要好于不考慮時的平穩(wěn)性;
　?、苷囕嗆壞ズ?電磁力作用使得車輛過曲線時整車輪軌磨耗增大;
　　⑤LIM橫向振動:電磁力的作用使LIM橫向振動變弱;
　?、轑IM垂向振動:車輛通過工況一曲線時，考慮電磁力作用會使LIM垂向振動加速度的有效值和最大值都變小，而通過工況二和工況三曲線時，考慮電磁力作用會使LIM垂向振動加速度的有效值和最大值都變大;
　?、週IM縱向振動:電