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中低速磁浮列车在我国城轨交通中的应用前景

但是由于没有较长的试验线路,这些指标是否能够 完全达到还需要实际的运行检验。尤其是列车在设计 时速下悬浮系统的稳定性,过曲线、爬坡以及紧急制动 时的表现。另外,系统长时间运行时,悬浮模块和直线 电机以及控制系统的可靠性也是一个重要的考虑因素。
3.4 中国
中国中低速磁悬浮铁路技术的研究起步较晚,也
是采用与日本HSST类似的技术进行研制。 1994年西南交通大学成功地进行了4个座位、自
重4 t、悬浮高度为8 mm、时速为30 km的磁悬浮列车试 验。2005年,又研制出长11.5 in、宽2.6 m、高3.3 in、 载客量60人(28个座位)、时速可达100 km/h的新车 型,并计划在已修建完成的四川青城山419.9 m长的
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系 统三大部分组成。按照悬浮系统的设计方式不同,磁 悬浮技术主要分为超导斥力悬浮型、常导电磁吸引悬 浮型和常导电磁斥力悬浮型。
收稿日期:2005—12‘02 修回日期:2006-01—13 作者简介:唐锐,男,硕士研究生,工程师。
超导斥力悬浮型列车的悬浮气隙较大,一般为 100 mm左右,速度可达500 krn/h以上,采用直线同步 电机驱动,以日本MAGLEV为代表,主要应用于城市间 的长距离快速运输。
表3车辆能耗和动力特性对比
系统技术指标
国产样车日本HSST


部差主、四轨侧下 供电制式D。Ccl75500。Vv/。c1500V
悬浮系统耗电/kW
22
21
满载功率
驱动系统耗电/kW
392
398
构造时/也/km
150
120
设计时速./km
120
100
噪声/dB
61/64
65/68
车内/车外
列车运行加速度/
2.2 中低速磁悬浮列车的优缺点
2.2.1 优点 (1)系统省去车轮支撑和传动机构,避免了车轮
和轨道的直接接触,降低了振动和摩擦噪声等污染,非 常环保。这种优势随着系统运营时间的推移,轮轨系
统磨耗加剧,更为明显。
地铁车辆与磁悬浮车辆噪声对照见表1。
表1不同车辆系统噪声对比
车辆类型
A型车 B型车 L型车
每公里建筑造价 (含车辆)/亿元
HSST造价由日本 国内造价折算,暂无 其针对国内报价
车辆单价
lll00000-
1 700
HSsT造价由日本 国内造价折算,暂无 其针对国内报价
从表2~表4中可以看出,我国中低速磁悬浮技术 参数基本和日本相当。比如载客数量、列车设计时速、 列车承载重量以及最小转弯半径等,尤其是经济指标的 优势相当明显,不仅节省车辆采购费用,而且由于拥有 自主知识产权,对于实际线路的后期运营维护较为有利。
日本常导中低速电磁悬浮系统HSST的研究开始 于1962年,并于1975年制造出概念车HSST一01,经过 30多年的研究改进,HSST系统经历了HSST一02、 HSST一03、HSST一04、HSST一05及HSST一100S五次型 号的更替,发展到现在的HSST—IOOL,并于2005年 建成服务于世博会的东部丘陵线(从藤丘至八草), 提供了下一代城市轨道交通运输系统的成功范例
(m/s。)
列车常用制动减 速度/(m/s2)
列车紧急制动减
1.3
速度/(m/s2)
1.25
列车控制方式 (A蒜)帆A"IS保亲摊投嘲
列车运行方式
嬲ATo
自动运行
叠蕊甏;URBAN RAPID RAIL TRANSIT
啦尊撼 万§… 方数据
中低速磁浮列车在我国城轨交通中的应用前景
表4轨道和线路特性对比
,靠。
URBAN RAPID RAIL TRANSIT≥≤誊 H。
都市快轨交通·第19卷第2期2006年4月
(见图3)。
பைடு நூலகம்
3.2 美国
美国的公路及 空中航线四通八达,
交通十分便利,多年
来不重视铁路技术 的发展,进入20世
图3 H-本HSST车辆
纪90年代以后,美国对磁浮列车技术却显示了强烈兴
趣。美国国会开始支持磁浮列车技术的发展,联邦政
试验段上试运行。
1998年12月,由铁道科学研究院主持、长春客车厂
等单位共同研制的长6.5 m、宽3 m、白重4t、内设15个
座位的6 t单转向架磁悬浮试验车,在铁道科学研究院轨
距为2 m、长36 m的室内磁悬浮实验线路上成功地进行
了试验,并通过了铁道部科技成果鉴定。由北京控股磁
悬浮技术发展有限公司和国防科技大学磁悬浮技术工
中低速磁 悬浮列车
车内噪声(距离 车辆地板高
1.5m处)/dB 82 82
75
车外噪声(距 轨道中心
7.5m处)/dB 87
87
80
备注
旋转电机系统 旋转电机系统 直线电机轮轨系统
6l
65
磁浮系统
万方数据
(2)系统没有轮轨机构的保养和修理,运营维护 优于传统的旋转电机和直线电机轮轨系统,人工和设 备成本降低,另外,由于车辆转弯半径小,车辆段占地 面积大幅缩减,对于城市的社会和经济效益明显。
制定的乘客发送量,采用先进的移动闭塞信号系统,实 现列车无人驾驶、最短行车间隔、车辆段自动接发车。
2.1.4 自动调整悬浮模块的转角,实现径向转向架
功能 悬浮模块通过空气弹簧系统与车辆连接,能够根
据列车与轨道之间 的夹角自动调整悬
浮模块的转角,使列
车自然通过曲线(见
图2)。
图2磁悬浮模块曲线通过示意
定值。悬浮系统的工作状态与列车运行速度无关。
2.1.2采用短定子型直线感应电机驱动 系统驱动运用和直线电机轮轨交通类似的短定子
型直线感应电机系统,如图1所示,定子和悬浮模块一
起安装在车辆的转向架上,轨道敷设铝覆式感应板作 为电机的转子。
2.1.3采用先进的信号系统实现列车的自动运行控制
与传统的列车系统一样,磁浮列车系统可以根据
都市快轨交通·第19卷第2期2006年4月
《快轨论坛●
中低速磁浮列车 在我国城轨交通中的应用前景
唐锐吴俊泉
(广州市地下铁道总公司广州510030)
1 磁悬浮列车技术发展概述
磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向 和驱动系统的列车。它速度快、爬坡能力强、能耗低、 运行噪声小、安全舒适、不燃油、污染少,并且主要采用 高架方式,占用的耕地很少。由于列车在牵引运行时 与轨道之间无机械接触,从根本上克服了传统列车轮 轨粘着限制、机械噪声和磨损以及轮轨传动机构维护 成本高等问题。所以,它正在成为人们梦寐以求的理 想的陆上交通工具。
中低速磁悬浮列车主要应用于城市内部轨道交通系 统,列车速度为100~150 km/h左右,其主要技术原理如下。 2.1.1 采用常导电磁吸引型悬浮系统(EMS)
每个车厢设有数个实现了解耦控制的独立的悬浮 模块,悬浮模块的工作原理如图1所示,通过它与F型 轨道两翼的电磁吸力作用实现列车悬浮。同时,F型 轨道两翼的u型设计,使悬浮模块除垂直浮升外,也起 到横向导向的作用。
常导电磁斥力型悬浮系统以美国磁浮飞机制造公 司开发的magplane为代表,气隙为200 ITffll,速度为 100~500 km/h,采用直线同步电机驱动,但没有经过试 验线的实际运行测试。
2技术原理与优缺点
由于常导电磁斥力型悬浮系统目前还没有达到实 用程度,而包括中国在内的大多数国家都在沿着常导 电磁吸引型的技术路线开展研究,因此,下面主要基于 常导电磁吸引型悬浮系统介绍中低速磁悬浮列车。 2.1 技术原理
常导电磁吸引悬浮型列车则有两个应用方向:一 个是以德国蒂森公司TANSRAPID为代表的高速城间 轨道交通运输系统,采用长定子型直线同步电机驱动, 悬浮气隙为10 mm,速度为430 km/h左右,实际应用线 路有上海浦东国际机场线;另一个是以日本伊腾忠公 司代理的HSST为代表的中低速城市轨道交通运输系 统,以短定子型直线感应电机驱动,悬浮气隙为8 mm, 速度为100 km/h左右,实际应用线路有日本东部丘陵 线(从藤丘至八草)。
(3)系统爬坡性能强,转弯半径小,适应路况和环 境条件能力强,减小了线路规划的难度。
(4)系统车辆轻便,采用高架的线路形式时,其支 柱截面远小于普通城市轨道交通系统,土建施工成本 降低,据伊藤忠公司介绍,以日本建筑造价为基准,该 系统高架桥造价相对于普通轮轨系统造价减少40%。 2.2.2缺点
尽管拥有上述优势,现阶段中低速磁悬浮技术也 存在一些不足。
磁悬浮技术的研究源于德国,1922年德国工程师 赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理,1934年他申请 了磁悬浮列车的专利,1953年完成科学报告《电子悬 浮导向的电力驱动铁路机车车辆》。20世纪70年代以 后,世界工业化国家经济实力不断加强,为提高交通运 输能力以适应经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿 大、法国、英国等发达国家相继开始对磁悬浮运输系统 进行开发,并取得令人瞩目的进展。
(3)磁悬浮车辆长度较短,一般为15 nl左右,载客 量不高,每节车辆定员约为100人左右,不能承担高运 量和大运量的运营任务。
(4)当前磁悬浮车辆还未国产化,在推动该项技 术初期,车辆购置成本较高。如Et本HSST车辆价格约 为1 700万元(由日本国内价格折算为人民币)。
3技术发展及应用现状
随着各国轨道交通事业的发展,城市交通对轨道 交通技术发展提出了更新的要求。中低速磁悬浮系 统作为满足大坡度、小半径线路,生命周期综合成本 较低,建设速度较快,超安静、高环保的轨道交通系 统,正日益成为城市轨道交通系统的理想选择之一。 世界上从事此项技术研究的主要国家的发展概况 如下。 3.1 日本
系统技术指标 国产样车日本HSST
备注
轨道重旦/(蜘) 127 125.6 吸;l型轨黾U型槽
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