鋼輪鋼軌直線電機(jī)車輛轉(zhuǎn)向架
發(fā)布時(shí)間:2018-12-18 10:05:23
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文章來源:深圳博智達(dá)機(jī)器人
導(dǎo)讀: 直線電機(jī)應(yīng)用于軌道車輛,改變了車輛的驅(qū)動(dòng)方式,由輪軌粘著驅(qū)動(dòng)變?yōu)樗搅χ苯域?qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的改變大大提高了車輛的爬坡能力。...
直線電機(jī)應(yīng)用于軌道車輛,改變了車輛的驅(qū)動(dòng)方式,由輪軌粘著驅(qū)動(dòng)變?yōu)樗搅χ苯域?qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的改變大大提高了車輛的爬坡能力。
直線電機(jī)在軌道交通系統(tǒng)的應(yīng)用主要在磁浮列車和直線電機(jī)地鐵車輛。目前擁有直線電機(jī)地鐵轉(zhuǎn)向架技術(shù)并有成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的公司主要有加拿大龐巴迪公司和日本住友金屬公司。除此之外,英國龐巴迪公司和青島四方機(jī)車車輛股份有限公司根據(jù)廣州4、5、6號的需要及應(yīng)用情況分別開發(fā)了BM3000-LIM轉(zhuǎn)向架、FLEXXMetro2000轉(zhuǎn)向架和SDB-LIM型轉(zhuǎn)向架。廣州4、5、6號線使用的是近幾年新開發(fā)的轉(zhuǎn)向架,使用過程中雖然存在一定問題,但總體運(yùn)用情況良好。而加拿大龐巴迪公司生產(chǎn)的MK系列直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架和日本住友公司的轉(zhuǎn)向架,開發(fā)歷史較長,目前產(chǎn)品已經(jīng)基本成熟,具有良好的應(yīng)用業(yè)績。
下面逐一介紹各類產(chǎn)品的特點(diǎn)。
加拿大龐巴迪-MKⅡ
圖1MK-Ⅱ型轉(zhuǎn)向架
首都機(jī)場線使用的直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架是加拿大龐巴迪公司的MK-Ⅱ型轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架在構(gòu)架與輪對之間增設(shè)了一套副構(gòu)架機(jī)構(gòu)用于懸掛直線電機(jī),同時(shí)采用一系剛度較大的懸掛系統(tǒng),保證車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性。副構(gòu)架的另一個(gè)作用是釋放徑向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)對輪對的約束,有利于小曲線的通過。該轉(zhuǎn)向架是迫導(dǎo)徑向轉(zhuǎn)向架,設(shè)置兩套徑向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輪對在車輛通過曲線時(shí)輪對處于曲線的徑向。二系懸掛使用搖枕旁承結(jié)構(gòu),二系垂向剛度使用空氣彈簧提供。
該轉(zhuǎn)向架因?yàn)閺较驒C(jī)構(gòu)的設(shè)置,提高了車輛通過小曲線的能力,車輛最小通過曲線半徑60m。徑向結(jié)構(gòu)極大的提高了輪對的定位剛度,提高了車輛的臨界速度,該轉(zhuǎn)向架最高運(yùn)營速度達(dá)110km/h。
該轉(zhuǎn)向架的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架有極大區(qū)別,剛度極大的一系彈性墊導(dǎo)致車輛適應(yīng)線路的能力大大下降,線路維護(hù)不及時(shí)會導(dǎo)致車輛輪重減載率、脫軌系數(shù)等安全性指標(biāo)超標(biāo)。大的一系剛度導(dǎo)致減振效果不好,輪軌振動(dòng)大幅度的傳遞到一系以上部位,需要線路全線設(shè)置可動(dòng)芯道岔以降低振動(dòng)。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維護(hù)可接近性差,轉(zhuǎn)向架組裝過程中需要測量、調(diào)整大量參數(shù),裝配工藝性差。相較于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架,該轉(zhuǎn)向架在有限的空間內(nèi)增設(shè)了兩套機(jī)構(gòu),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受限,不能承載較大載荷,該轉(zhuǎn)向架最大允許軸重為11.5t(含電機(jī)載荷)。
日本住友金屬
作為在磁浮領(lǐng)域領(lǐng)先國際水平的日本,較早的開始將直線電機(jī)用于軌道交通產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)。日本先后試驗(yàn)過5種型式的轉(zhuǎn)向架,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對于系列化車輛,目前運(yùn)用狀態(tài)最好的是E型直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架。住友金屬的直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架,使用架懸結(jié)構(gòu),為保證電機(jī)的氣隙,設(shè)置了大剛度的一系懸掛,同時(shí)為了保證車輛的動(dòng)力學(xué)性能構(gòu)架采用鉸接結(jié)構(gòu),并且降低車體扭轉(zhuǎn)剛度(123MNm2/rad)。二系懸掛使用空氣彈簧配合中央牽引裝置。
圖2日本住友金屬E型直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架
該轉(zhuǎn)向架車輪直徑較小,一系剛度較大,整體高度較小,降低車輛地板面高度,減小車輛限界及隧道斷面。鉸接結(jié)構(gòu)構(gòu)架的使用可以在一定程度上解決動(dòng)力學(xué)問題,但此轉(zhuǎn)向架受一系懸掛限制,運(yùn)營速度基本能滿足最高70km/h的需求,更高的運(yùn)營速度將帶來大的振動(dòng)和穩(wěn)定性問題。受結(jié)構(gòu)限制,該轉(zhuǎn)向架通過曲線能力較差,需要通過減小車長,降低轉(zhuǎn)向架定距等措施提高曲線通過能力。這將導(dǎo)致車輛載客量降低,單量車載客量約140人。
英國龐巴迪
英國龐巴迪設(shè)計(jì)制造的兩種轉(zhuǎn)向架先后應(yīng)用于廣州4號線和廣州6號線:BM3000-LIM型轉(zhuǎn)向架和FLEXXMetro 2000型轉(zhuǎn)向架。這兩種轉(zhuǎn)向架均使用構(gòu)架內(nèi)置式電機(jī)軸懸結(jié)構(gòu),將電機(jī)的支撐點(diǎn)設(shè)置在軸箱軸承上,牽引電機(jī)與構(gòu)架共用一套軸承。二系使用空氣彈簧配合搖枕旁承結(jié)構(gòu),并且設(shè)置了反向安裝的抗側(cè)滾扭桿。
廣州地鐵6號線采用龐巴迪與四方聯(lián)合制造的FLEXXMetro 2000型轉(zhuǎn)向架,是在BM3000-LIM型轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)上,針對運(yùn)用問題對其進(jìn)行多項(xiàng)設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn),主體零部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。該轉(zhuǎn)向架仍然采用軸承內(nèi)置結(jié)構(gòu),徑向型接地裝置安裝在軸箱內(nèi)側(cè),調(diào)整車軸尺寸和車輪硬度,調(diào)整直線電機(jī)懸掛橡膠節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),優(yōu)化車輪輻板和輪輞的結(jié)構(gòu)尺寸,降低車輪質(zhì)量。主要解決在前期應(yīng)用中出現(xiàn)的異常振動(dòng)和電機(jī)吊掛問題。
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