電磁力對(duì)直線電機(jī)地鐵車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能的影響.pdf

1、直線電機(jī)(LIM)地鐵車(chē)輛是采用直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)方式的城市軌道交通車(chē)輛，具有不依靠黏著、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、車(chē)輛整體高度較低、爬坡性能好、曲線通過(guò)能力強(qiáng)、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，適用于一些地形條件較復(fù)雜的城市。直線電機(jī)地鐵車(chē)輛的電機(jī)初級(jí)和次級(jí)分別安裝于車(chē)輛和軌道，之間會(huì)產(chǎn)生縱向、垂向和橫向三個(gè)方向上的電磁力，在實(shí)現(xiàn)列車(chē)牽引和制動(dòng)的同時(shí)，也有可能影響車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能。
　　本文首先分析了LIM三向電磁力產(chǎn)生的原理、計(jì)算方法，重點(diǎn)對(duì)利用T型等效電路進(jìn)行縱

2、向和垂向電磁力計(jì)算進(jìn)行了分析，對(duì)某實(shí)車(chē)所采用的直線電機(jī)的三向電磁力特性曲線進(jìn)行介紹。其次介紹了直線電機(jī)的不同懸掛方式對(duì)轉(zhuǎn)向架性能的影響，詳細(xì)分析了MKⅡ型轉(zhuǎn)向架和BM3000-LIM轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
　　然后根據(jù)LIM地鐵車(chē)輛的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及控制規(guī)律，分別用動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK和數(shù)學(xué)分析軟件MATLAB/SIMULINK，建立了LIM地鐵車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型和基于某LIM的實(shí)際電磁力控制模型。最后通過(guò)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(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能，并與傳統(tǒng)不考慮電磁力作用得到的結(jié)果作比較。驗(yàn)證了聯(lián)合仿真方法的可行性的同時(shí)，得出以下結(jié)論:
　　一、有無(wú)電磁力對(duì)LIM地鐵車(chē)輛直線軌道上運(yùn)行動(dòng)力學(xué)性能的影響:
　?、佘?chē)軸橫向力:電磁力的作用在速度小于40km/h的低速區(qū)有使車(chē)軸橫向力趨于增大的效應(yīng)，在大于40km/h的高速區(qū)有使車(chē)軸橫向力趨于減小的效應(yīng);
　?、谄椒€(wěn)性:考慮直線電機(jī)電磁力對(duì)

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

5、動(dòng):40km/h時(shí)考慮電磁力的作用時(shí)直線電機(jī)縱向加速度幅值近似為不考慮電磁力時(shí)幅值的兩倍，并且會(huì)增加一個(gè)3.3Hz的共振頻率;考慮電磁力作用時(shí)的LIM縱向振動(dòng)比不考慮時(shí)要大;
　?、逇庀?電磁力作用對(duì)電機(jī)氣隙的影響可以忽略不計(jì)。
　　二、有無(wú)電磁力對(duì)LIM地鐵車(chē)輛曲線通過(guò)性能的影響
　　①脫軌系數(shù):考慮電磁力作用會(huì)使車(chē)輛過(guò)曲線時(shí)脫軌系數(shù)變小;
　?、谳喼販p載率:考慮電磁力作用時(shí)，會(huì)使車(chē)輛通過(guò)曲線時(shí)輪重減載率變小;

6、
　?、燮椒€(wěn)性:考慮電磁力作用的平穩(wěn)性要好于不考慮時(shí)的平穩(wěn)性;
　?、苷?chē)輪軌磨耗:電磁力作用使得車(chē)輛過(guò)曲線時(shí)整車(chē)輪軌磨耗增大;
　　⑤LIM橫向振動(dòng):電磁力的作用使LIM橫向振動(dòng)變?nèi)?
　?、轑IM垂向振動(dòng):車(chē)輛通過(guò)工況一曲線時(shí)，考慮電磁力作用會(huì)使LIM垂向振動(dòng)加速度的有效值和最大值都變小，而通過(guò)工況二和工況三曲線時(shí)，考慮電磁力作用會(huì)使LIM垂向振動(dòng)加速度的有效值和最大值都變大;
　?、週IM縱向振動(dòng):電