日本磁悬浮铁路地面线圈
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日本磁悬浮铁路地面线圈27文章编号:1002-7610(2019)04-0027-04
日本磁悬浮铁路地线圈
摘要:介绍了日本铁路磁悬浮地面线圈的种类、结构及其发展和应用。
关键词:磁悬浮;地面线圈;日本
中图分类号:U237文献标志码:B
Ground Coil for Maglev Railway in Japan
Abstract:Described are the types,structure,development and application of ground coil for maglev railway in Japan.
Key words:maglev;ground coil;Japan
1概述
地面线圈在超导磁悬浮上与车载超导磁铁一样是必不可少的。
如果没有安装地面线圈,车辆将无法行驶。
因此,需要将地面线圈铺设在车辆运行的轨道上。
下面,介绍支撑磁悬浮铁路的地面线圈。
2地面线圈的种类
地面线圈大致可分为3种,按其作用命名:一是对车辆起悬浮作用的悬浮线圈;二是引导车辆沿轨道行驶的导向线圈;三是操控车辆加速、停止的推进线圈。
这3种线圈组合使用。
地面线圈通常被固定在混凝土构造的轨道和建筑物上。
悬浮线圈可从地面支撑起10t以上的车体,起悬浮作用。
推进线圈可推进车辆达到500km/h以上的速度。
在这些行驶条件下,导向线圈可保障车辆在曲线上也能平稳运行。
因此,地面线圈需要坚固的支撑。
3早期的磁悬浮及其推广
自1962年起,日本铁道综合技术研究所的前身国家铁路技术研究所(以下简称“技术研究所”)对线性感应电机推进磁悬浮铁路进行了研发。
开发最初针对推进方式和悬浮方式进行研讨。
推进线性感应电机和磁悬浮铁路的组合,将东京一大阪间的运行速度提高到500km/h,使行程时间1h变为现实。
此后,到了1966年,J.R.Powell和G.R.Danby提出采用超导电磁铁和电磁感应方式使车辆悬浮,并提出磁悬浮铁路系统(图1)。
技术研究所致力于开发超导磁悬浮铁路系统。
当时没有可悬浮诸如铁道车辆等庞大物体的超收稿日期:2018-07-20导电磁铁,所以开始研发超导电磁石。
1972年,首次尝试运行ML100型车辆,ML100型系统的地面线圈只有悬浮线圈,通过铝制板推进,转向架集靴支架(形状类似铁制雪橇)引导(图2)。
1975年试运行ML100A型转向架(图3),地面线圈承担了所有地面功能,成功实现了完全非接触悬浮运行。
具有全方位功能的ML100A型系统地面线圈,可以说是现代磁悬浮铁路用地面线圈的雏形。
(水平稳定性)
+电流向里
-龟流向外
图1Powell和Danby提出的磁悬浮铁路概念图
图2安装地面线圈进行运行试验(ML100型
)
28国外铁道车辆第56卷第I期2019年7月
图3ML100A型转向架
4地面线圈构成的选择⑶
在地面线圈的研发中,为确保其必要的性能,必须要考虑安装地面线圈轨道的形状,安装的施工性能、成本,当地对施工的制约等复杂条件。
为了探讨这些问题,日本铁道技术协会成立了磁悬浮研究委员会,于1976年提出了地面线圈的构成以及与之相关的轨道形状—
—倒T型、U型(图4)。
1977年开始了宫崎试验线的试运行,最初采用的是倒T型轨道,1980年起改为U型轨道。
(a)倒T型
图4导轨形状及地面线圈的配置示例
5从黎明期放眼未來”6]
在宫崎试验线进行试运行试验的同时,技术研究所对将来的运营线路也进行了研究。
考虑到运营、电气设备、超导电磁铁性能的制约,必须提高地面线圈的耐电压性(电气负载特性)。
因此,宫崎试验线所使用的地面线圈都是耐高压的。
此后,开始了对既有运营线路耐高压的研发。
在研究中,不被现有的构造所束缚,考虑在轨道的混凝土上嵌入地面线圈.并进行试制、评估测试(图5)。
另外,研发从日本国营铁路转到日本铁道综合技术研究所后.继续进行能够确保低成本、强度稳定的反应注射成型(RIM)线圈(图6),以及 集成推进、悬浮、导向所有功能的推进、悬浮、导向(PLG)线圈(图7)等的研究制作,并对各种性能进行了验证试验。
图5混凝土嵌入式地面线圈
图6RIM线圈
图7PLG线圈
6地面线圈构造的转换点⑺
宫崎试验线将大部分悬浮线圈安装在导轨底部,利用对向悬浮方式进行测试(图8(a))。
之后,将悬浮线圈安装在轨道侧壁上。
在低速区域,这种方式可减轻磁抗力,能使车辆更有效地运行。
此方式使推进线圈和导向线圈兼容(推进导向线圈)。
侧壁悬浮方式(见图8(b))即悬浮线圈和导向线圈兼容(悬浮导向线圈),仅推进线圈带高电压,
悬浮导向线圈的接续电缆
日本磁悬浮铁路地面线圈29
结构变得简易。
侧壁悬浮方式首先用于宫崎试验线的
部分区间,以验证其性能。
图9为侧壁悬浮线圈的铺
设状况,图10为宫崎试验线引入侧壁悬浮方式时的悬
浮交替区间。
除上述优点外,采用侧壁悬浮方式,还可
以使运行路面构造简单化。
通过这些验证后,在山梨试验线上采用了侧壁悬浮方式。
(b)单层推进方式(a)双层推进方式
图11推迸线圈的配置方式
图8悬浮方式的变更
图9侧壁悬浮线圈围栏式铺设状态
图10宫崎试验线对向悬浮方式转变为侧壁悬浮方式的交替区间(近:对向悬浮方式,远:侧壁悬浮方式)
7山梨试验线的运行试验
1997年进行了长大编组500km/h的山梨试验线运行试验。
在山梨试验线初期,采用了对超导磁体干扰少的双层推进线圈的推进方式(图11(a)),同时,考虑降低地面线圈成本,在山梨试验线初期的部分区间采用了一层推进线圈即单层推进(见图11(b))。
在山梨试验线运行试验中,2003年载客运行速度达到581 km/h,是当时世界最高的列车运行速度。
8现存最古老的地面线圈
日本铁道综合技术研究所内试验线上地面线圈于2007年被拆除,仅存混凝土建造的导轨。
宫崎试验线的运行试验在1996年完成,现在也仅存部分区间的地面线圈。
由于经过较长时间,这些地面线圈也发生了变化,成为了珍贵的样本(图12)。
这些线圈从初期建成至今已有约40年之久,可称之为现存最古老的地面线圈。
图12宫崎试验线的地面线圈(拍摄于2016年3月)
9地面线圈的未来⑻
为总结地面线圈的改进成果,2009年,日本国土交通省的超导电磁悬浮铁道实用技术评估委员会对地面线圈做出评价:“该线圈既能确保必要的安全性、可靠性,又能降低成本”。
另外,对于地面线圈检查,“虽然具备了实用化所需技术和适当的营运方法,但为了减少维护作业,希望能够利用检查维护车继续验证”。
10地面线圈的检查维护3。
]
以日本铁道综合技术研究所进行的基础研究为例,介绍有效的地面线圈检查维护方法。
首先,可以通过传感器来监控状态(图13(a))。
使用传感器检测地面线圈的温度,列车加速时有无异常情况,以此来掌握地面线圈的状态。
还可以根据绝缘性能来检查(见图13(b))。
利用天线检测出地面线圈绝缘性
30国外铁道车辆第56卷第4期2019年7月
图13地面线圈维护研究开发
能降低时发射出的电磁波,就可掌握绝缘性能,这也是非接触检查的方法。
11结束语
本文介绍了地面线圈的研发过程,以及车辆和导轨构造的变化。
全线导轨大量采用地面线圈,因长时间使用,未来对这些地面线圈有效的检查维护将发挥更重要的作用。
参考文献:
[1]J.R.Powell and G.T.Danby.ASME Winter Annual MeetingfZ].
66-WA/RR-5,1996.
[2]鉄道総合技術研究所.超電導[丿二T毛一夕一力一[C].交通新聞
社,1997.19-27.
[3]日本鉄道技術協会.浮上式鉄道①車体支持拊旷推進方式①研
究一車体支持方式(7)研究一[C].日本鉄道技術協会,1976.27-
30.
[4]藤原俊輔,鈴木正夫,藤江恂治.浮上式鉄道用地上彳儿C7)開発
⑶⑵.鉄道技術研究所速報.No.A-87-167S.1987.15-18.
(其他参考文献略)
林琳译自《RRR》2017,N q1,28〜31
陈海校
南非邓诺特车辆厂建设合同签订
由阿尔斯通公司和当地合作伙伴组成的Gibela 联合体将向南非客运铁路运输局提供580列6辆编组的X'Trapolis Mega电动车组,该联合体将其价值4亿南非兰特的邓诺特工厂建设合同授予Trencon Construction公司和Black Jills Engineers公司组建的合资公司。
Gibela首席执行官Marc Granger于2016年6月2日表示,Trencon Black Jills合资公司是从7家参与投标主要场地建筑物一揽子工程的公司中挑选出来的,所有的投标都是以授权证书、价格以及更重要的对经济发展的贡献(这是整个轨道车辆项目的一个关键要素)为基础评估的。
工厂将包括5栋生产大楼,包括一个将首先完工的培训中心,以及2栋行政大楼和公用设施。
场地清理工作已于2016年2月完成,建筑设备已于5月开始进场。
到2017年11月工厂全部竣工之前,计划于2017年第2季度开始初步生产。
王林美翻译
阎锋校
希腊获得欧盟运输资金
欧盟委员会宣布多个希腊轨道项目将获得欧盟(EU)团结基金的资助,这些投资是旨在于2020年前完成2007年一2013年财务期间内启动的主要项目的13亿欧元投资的一部分。
将有超过7.3亿欧元用于支持建成塞萨洛尼基无人驾驶地铁线。
该城原有的13站9.5km线路的改建工程将花费4.07亿欧元,其中包括提供24列车。
该线路预期每日运送247000名旅客。
此外,将有将近3.23亿欧元用于到塞萨洛尼基东南部卡拉马里亚的延伸线工程。
雅典地铁3号线将获得超过2.61亿欧元,用于将线路延伸至希腊的第三大港口比雷埃夫斯。
项目包括建设6个新站和提供17列新车。
延伸线预计将于2020年开通,届时将具有额外承接174000名旅客的能力。
雅典的有轨电车网络将获得5800万欧元,用于将线路延伸至比雷埃夫斯港口,建成后运能将增加至11000人次。
该项目还包括建设13个新站和提供25列低地板轻轨车辆。
贺文锦译自《IRJ》2017,N q5,15
阎锋校。