城軌車輛渦流制動技術研究.pdf

1、隨著我國城市化進程的加快，城市交通出現(xiàn)的問題日益嚴峻。發(fā)展城市軌道交通是緩解城市交通壓力的一條有效途徑。然而，城市軌道交通由于運行環(huán)境的特殊性而受到諸多限制，在執(zhí)行運輸任務中暴露出不少弊端。由于城軌車輛一般在封閉的地下站點間頻繁地啟停運行，采用踏面制動方式。頻繁制動會使車輪或閘瓦因磨耗及摩擦熱而產(chǎn)生變形甚至發(fā)生破壞，此外，長期劇烈的摩擦還會產(chǎn)生大量的有害粉塵污染，對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。非摩擦制動技術可以有效解決上述問題。目前電力機車和

2、動車已廣泛應用了再生制動或電阻制動，而拖車由于無電機，仍以空氣制動為主。對于運行速度在100km/h以下的城市軌道列車，其動車已應用了再生制動等非摩擦方式，如果拖車也能夠采用非摩擦制動，將有效避免傳統(tǒng)踏面制動出現(xiàn)的問題。因此，本文著力研究可應用于城軌拖車的一種非摩擦制動技術--旋轉型永磁渦流制動。
　　 本文首先比較了幾種非摩擦制動技術，分析了旋轉型永磁渦流制動在軌道交通制動中的優(yōu)勢。在綜合國內外渦流制動研究和應用現(xiàn)狀的基礎上，

3、以成都地鐵一號線列車的拖車為對象，根據(jù)其轉向架的特點，完成了旋轉型永磁渦流制動裝置整體結構設計，并確定了裝置各組成部件的相關參數(shù)。
　　 根據(jù)電磁感應理論，計算了所設計的旋轉型永磁渦流制動裝置的制動力矩，得到了制動力矩與速度的變化關系。分析了結構、材料等因素對制動力矩的影響。
　　 從電磁場的基本理論出發(fā)，通過比較電磁場的三種計算方法，確定了本文選用的分析方法。在有限元分析軟件ANSYS中先采用3-D節(jié)點法對旋轉型永磁渦

4、流制動裝置的工作原理進行分析、驗證。在此基礎上，完成了制動裝置三維靜態(tài)磁場分析，得到空氣隙磁場強度隨外圈磁體旋轉角度變化的規(guī)律。然后采用2-D節(jié)點法分析了制動盤材料、氣隙厚度和制動盤作用厚度等因素對氣隙磁場的影響。
　　 在熱力學和應力場相關理論基礎上，以有限元法為基礎計算了制動盤的溫度場和應力場。根據(jù)成都地鐵一號線列車正常全程運行并折返的實際工況，在ANSYS中計算并分析了制動盤的溫度場和應力場，得到了制動盤在列車運行中的溫度