项目五新型城市轨道交通设备课件

新型城市轨道交通设备概论现代城轨车辆集诸多现代高新科学技术于一体，其涉及机械、电气(强电、弱电)、计算机技术、声学与光学技术领域。为适应城市轨道交通运输特点，近年来，城市轨道交通车辆主要采用了以下新技术：单轨交通技术；磁浮轨道交通；直线电机车辆；转向架新技术独立旋转车轮、内侧轴箱悬挂、橡胶轮车辆、单轴转向架等；车体新技术新材料车体、碰撞吸能车体等；一.单轨交通定义：单轨交通（Monorail Transit）又称为独轨铁路，是一种把单轨铺设在高架桥上的新型铁路，是一种轨道为一条带形梁体，车辆跨座于其上或悬挂于其下行驶的交通系统，简称为单轨或独轨。可分为跨座式单轨跨座式单轨和悬挂式单轨悬挂式单轨两种。属于中等运量的轨道交通。跨跨座座式式悬挂式发展简况萌芽蒸汽动力电力驱动1821-18261888-19241898-1965单轨交通的特点相对于其他公共交通系统相比有以下优点：1.占地面积少，空间轨道结构宽度小；2.速度快、运量大；3.能适应陡坡急弯，便于在城市内选定线路；4.施工简单、工程造价低；5.运营费用低；6.安全、舒适、不与其他交通干扰；7.噪声小、无废气；8.无电磁波干扰；9.遮挡日光照射小；单轨交通的特点同样具有以下缺点：1.能耗大；2.有粉尘的污染；3.落下物会影响道路上的车辆、行人安全和污染环境；4.发生事故时，救援工作比较困难；5.车场工程投资较大；单轨交通的车辆组成单轨交通系统车辆轨道结构设备系统车站单轨交通的车辆组成城市单轨分跨坐式和悬挂式两种，所以车辆形式、轨道形式也都完全不同。但在供电、通信和运营管理方面是相似的。跨座式车体转向架悬挂式车体转向架与悬挂装置中国的单轨交通系统我国第一条跨座单轨交通线：重庆轻轨一期，较（场口）新（山村），首期开通较场口动物园；该线车辆由日本日立和北车集团长客股份公司提供；二.认知自动导向交通自动导向系统(Automatic Guideway Transit,AGT)是一种通过非驱动的专用轨道引导列车运行的轨道交通方式。电动车辆在专用的轨道线路上运行，而且车轮均为橡胶轮胎，沿着特制的混凝土轨道运转，车站无人管理，由中央调度室的电子计算机集中控制。自动导向交通的起源AGT最早在1972年的世界交通博览会上被提出。AGT系统能自动行驶、用电气牵引、具有特殊导向。他的核心是新型轨道交通系统和复合交通系统，鉴于新交通通中的列车或车辆都是自动控制和沿着导轨导向运行的，因此又将它们统称为自动导向交通。自动导向交通的技术特征线路1.通常以单线为主；2.多采用高架结构；3.以混凝土整体道床结构，在轨道中央或两侧安装导向轨；车辆1.采用轻小型和橡胶轮胎，外观类似公共汽车，车辆定员2080人；2.采用电力驱动和侧面导向；列车运行1.AGT可实现列车控制自动化和运营调度管理自动化；2.可以实现无人驾驶；自动导向交通的系统组成车辆轨道结构供电系统控制系统自动导向交通的类型网络型小运量自动导向交通（PRT）专线型中运量自动导向交通（PM or AGT）轨行公共汽车(Rail bus)AGT主要特性技术指标(1)最小运行时间间隔：2分；(2)每节车厢乘客人数：70人(按0.14m2/人计算)；(3)每列车编组车厢节数：4-12；(4)每小时单向最大运送能力：8000-25000人；(5)时刻表速度：30km/h；(6)最低经济运输量：4300人/km天.AGT的优点1客运能力为500015000人/h，高于公共汽车，而且建设成本与地铁、轻轨相比又低得多。2 与单轨系统相似，运行在专用的高架轨道上，与其他车辆不构成干扰，运输效率较高。3 车辆除采用橡胶轮胎外，其他部分与有轨车辆相差不多，在技术上容易实现。4 既可以采用列车无人驾驶、车站无人管理的方式，也可以省去自动驾驶系统，由人工操纵，因而机动灵活，使用方便。5 节约能源，基本上没有噪声污染，有利环保。AGT的缺点采用了独特的导向方式，车辆及轨道结构有别于其他轨道系统，因而兼容性不强，不能适应轨道交通一体化发展的需求。三.磁悬浮交通概述磁悬浮列车实际上是依靠电磁力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道之间的五机械接触，在利用线性电动机驱动列车运行。由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，根本克服了传统列车车轮粘着的限制，所以未来会成为理想的交通工具。磁悬浮列车的分类列车从悬浮机理上可分为以下三类：常导电磁浮（EMS）；超导电磁浮（EDS）；永磁补偿悬浮磁悬浮列车的发展1922年，德国的Hermann Kemper提出了电磁悬浮理论，拟采用真空隧道技术实现1000km/h的速度1934年申请了“无轮车辆悬浮铁路”专利(DRP No.643316)。一年之后，它还提出了原型车辆，展示该系统的承载能力（承载能力为210kg）1972年日本磁悬浮试验车走行成功。1997年建成山梨试验线，18.4km，552km/h2003年12月2日，达到581km/h目前世界最快纪录磁悬浮列车的发展1984年德国建成了Emsland试验线，31.5km最高试验速度430km/h 2003年11月上海磁浮示范线501km/h。1974年英国在德比试验，后在伯明翰建成620m线路，1984运营，1996年关闭80年代前苏联在莫斯科建成600m试验线美国、加拿大、法国、韩国、澳大利亚、罗马尼亚、中国等国也曾开展过试验研究。目前常用的三种制式日本超导超高速磁悬浮铁路ML技术德国常导超高速磁悬浮铁路TR技术日本主要用于中短途客运的中低速地面运输系统HSST技术日本常导型常速磁浮交通（HSST）系统特点：1.高效；2.安全；消除了一切脱轨和颠覆的可能性。3.快速；4.运行效率可靠；5.无污染；6.适应性强；日本常导型常速磁浮交通（HSST）车型：HSST-100L属于成熟车型，大范围使用。磁转向架；磁悬浮架梁；防侧滚梁；直线电动机应急支撑轮液压制动器导向轮组支承滑靴二级悬挂供电系统；轨道与道岔；倒U型结构；磁轨中心距为1700mm。德国常导型高速磁浮交通(TR)TR系统的构成：1.轨道2.电磁铁3.磁浮框4.二次系5.车厢6.控制系统德国TR08TR系统的特点1采用无接触悬浮和启动，短距离运输具有一定优势。2电磁浮原理，悬浮磁浮从轨道下面使列车浮起，导向磁铁由侧面使 保持运行。3可以超越轨面上低于15KM的障碍物和积雪。4不需要划接线和集电器，断电时由车载蓄电池供电。5驱动和制动靠同步长定子直线电动机实现。6所有系统部件均有冗余部件。7TR07列车最多可由10节车厢组成，每节车厢可安装90个座位，每节货车最多承载18.3吨货物。8线路可以是单线或双线。空间也很灵活。9通过一根78148m的钢梁，借助机电扳道装置达到换线目的。10运行控制技术符合高速铁路的可靠信号技术标准。11无噪音，只有200km之后才有空气动力噪声。12无摩擦损耗。13磁场强度低，对人无损耗。TR系统的机械结构磁浮架结构电磁铁结构悬浮电磁铁；导向电磁铁；HSST与TR系统的比较性能日本HSST德国TR最高设计速度(km/h)110450直线电机短定子直线感应电机LIM长定子直线同步电机LSM电机定子绕组安装位置车上地面线路上导向与悬浮合并设置分别设置导向无导向磁铁、导向力小有导向磁铁、导向力大直线电机功率小大功率因数低1控制难度小大线路造价低高是否要受流器/供电轨需要不需要适用场合城市轨道交通、机场铁路城际铁路、长大干线铁路外形相似道岔相似导轨不同日本超导型高速磁浮交通应用速度500-550kmh 适合于很高速度场合，因为在中低速下，悬浮力与涡流阻力损耗的比例不佳、能耗相对较高车体重量较轻由于线路呈U形，列车运行时，辐射噪声较低 采用液氦对超导线圈制冷，低温超导体和制冷设备的耗费较大 悬浮气隙较大(100mm)在起动和制动时都需要带有车轮的运行装置系统原理决定了较高的电磁辐射EDS系统悬浮的一级抗振动阻尼较低，需要额外的措施来保证乘坐舒适性MLX悬浮原理日本超导磁悬浮MLX系统在导轨侧壁安装有悬浮及导向绕组。当车辆高速通过时，车辆上的超导磁场会在导轨侧壁的悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场，控制每组悬浮绕组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的极性相反从而产生引力、下侧极性与超导磁场极性相同产生斥力，使得车辆悬浮起来。悬浮高度为100mm。德日技术比较项目德国日本导体方式常导超导悬浮原理电磁悬浮(EMS)电动悬浮(EDS)悬浮方式磁吸式，底面悬浮磁斥式，侧壁悬浮导轨结构T型U型悬浮高度(mm)8-10100车体牵引供电车载发电机不需要车对线路荷载分布连续分布相对集中(每车4个磁铁)最高试验速度(km/h)450km/h552km/h优势速度范围(km/h)300-500500-550客运能力*1430(万人/年)1(万人/h)停车及低速范围内(V150km/h)电磁悬浮需要车轮支承及导向能耗较低高速时较低，低速时较高磁场强度较弱，0.1mT，无碍较强，0.2mT牵引线圈长定子有铁心波形绕组长定子无铁心环形绕组长定子开关站分段长度m300-2000456悬浮、导向需闭环控制另设感应线圈、不需控制VVVF逆变器容量MVA15南线 38，北线 20正常制动再生制动再生制动紧急制动涡流制动空气动力制动(高速时)盘形制动(低速时)MLU使用的不是可调节磁铁，而是超导磁铁，这种系统非常昂贵，能耗高而且产生很强的磁场。由于它使用无调节悬浮原理，它的旅行舒适程度差。它的优点是防地震保险系数高。我国磁悬浮交通技术我国从20实际80年代开始关注国际磁悬浮交通的研究，1992年正式列入八五攻关项目。中国对磁浮轨道交通的研究主要是中低速磁悬浮系统；西南交通大学的研究及其与长春客车厂合作生产的样车；国防科技大学的研究及其与唐山机车车辆厂合作生产的样车；世界第一条磁悬浮列车示范运营线2001年3月开始建设；2004年4月正式投入运营;上海浦东龙阳路站-浦东国际机场四.直线电动机轨道交通直线电机一般分为直线同步电机和直线感应电机。城市轨道交通中一般使用直线感应电机，简称直线电机。直线电机结构相当于将旋转电机切割展开成直线状。城市轨道交通用的直线电机(LIM)定子（初级线圈）设置在车辆上的直线电机里、转子（次级线圈）设置在轨道上的感应板内基本原理利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱动，定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应轨上，工作原理与日本HSST系统基本相同。车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左右。直线电动机轨道交通技术的特点技术先进；安全可靠；经济合理；绿色环保；