城市-轨道交通跨座式独轨车轨道交通电力牵引系统

城市-轨道交通跨座式独轨车轨道交通电力牵引系统作者:日期: 2跨座式单轨车轨道交 通电力牵引系统报告名 称：跨座式单轨车轨道交通电力牵引系统学生 团队：101110129黄 彬101110130 高 伟101110131王耀101110132 董其炜101110133陈豪 101110134 孙启原101110135张厉智101110136 俞家凯指 导老师： 帅蔚所 在学院： 城市轨道交通学院宀兀成时间： 2013 年10月9日1.概述城市单轨交通系统属于车轮运行模式，但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有很大的区别, 它占有的空间比传统的双轨线路要小。

就技术上的定义而言，跨座式独轨交通系统是指以单一轨道来支承车厢并提供导向作用而运行的轨道交通系统。

1952年，瑞典人格伦以其构想发展出新型的跨座式轨道系统，并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的Fuhligen进行模型试验，轨道梁系由钢筋混凝土制成。

据记录所载，在1.9KM长的试验轨道上，车厢可达到130KM/H的运行速度。

1957年，格伦再次在原地建造了一条1.8KM长的实体轨道，测试结果与模型试验相近。

这种形式的独轨系统就以格伦的全名缩写命名为ALWEG型独轨系统。

ALWE（型独轨系统很快成为世界独轨的风尚，它在发展成型后到20世纪70年代的10多年间，虽然进展较快，但似乎仅限于游乐园或展览会场区内的游客运输，尚未进入城市轨道交通系统的领域。

到了80 年代后期，欧洲的独轨交通开始进入城市轨道交通体系。

我国第一条单轨交通于2000年在重庆开始修建。

东起重庆市区商业中心校场口，西至大渡口区钢铁基地新山村，沿途设置17座车站。

根据重庆市山城丘陵的地理特点，选择噪声低、爬坡能力强、转弯半径小的跨座式单轨交通系统，在我国尚属首次。

由此我们可以看到跨座式单轨交通有其自身的优缺点。

它的优势：（1）占地面积小、空间利用率高。

跨座式单轨交通轨道梁一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱，圆墩柱直径约为1M-1.5M，区间双线轨道结构宽度一般为5M而普通城轨交通区间高架结构宽度为8—9M,墩柱直径约为2M因此跨座式单轨交通具有占地面积少，空间利用率高的优势。

（2）建设周期短，由于跨座式单轨交通轨道梁一般采用标准轨道梁，可在工厂预制、现场拼装，且牵引电网刚性布置在轨道侧壁，比普通架空接触网以及第三轨受电施工方便，因此施工周期可大大缩短。

（3）舒适度高，噪声小，爬坡能力强，转弯半径小。

由于跨座式单轨车转向架采用充气橡胶轮胎作为走行轮，且转向架与车体间的悬挂装置为空气弹簧，因此车体震动小，乘坐舒适性高，跟普通城轨交通相比，具有噪声小，爬坡能力强，转弯半径小等优势。

线路最大坡度可达到6%最小曲率半径为100M但是跨座式单轨交通不足在于：（1）能耗较大，由于采用橡胶车轮造成车辆所受阻力较钢轮大，因此，单轨交通的能耗比普通城轨交通大。

（2）道岔结构复杂，由于道岔结构复杂，搬动时较普通城轨交通道岔费时，因此，限制了列车运行时间间隔不能低于2.5分钟。

Arn■PimflATCO6.&kV电址］咖1和I—上徴图2:跨座式单轨轨道梁和车辆断面图1 :重庆地铁3号线Tfff2aS0 r$向牝亠受衲-m-F 面以重庆市跨座式单轨交通来了解中国单轨轨道交通的发展现状。

2. 转向架重庆“较-新”线跨座式单轨交通车辆转向架为无摇枕特殊结构的跨座式 辆车有2台跨座式转向架，转向架的每根车轴由1台交流牵引电动机驱动。

中心牵引装置和空气弹簧。

构架是钢板焊接结构， 具有足够的刚度和强度。

间的悬挂装置为空气弹簧，并装有横向减震器，有良好的动力性能，轴重小于11t 。

走行轮，导向轮，稳定轮均为橡胶轮胎。

走行轮系无内胎钢丝橡胶轮胎，内充氮气，每台 转向架有4个走行轮胎；导向轮、稳定轮内充压缩空气。

走行轮泄气时由安装在转向架两端 梁上的实心轮胎做为辅助车轮。

水平车轮中，有位于上方的4个导向轮和位于下方的 2个稳 定轮，都是带尼龙丝的橡胶车轮。

转向架构架由侧梁、横梁、端梁及导向、稳定车轮的支承 架构成，构架内部作空气弹簧辅助空气室。

走行轮轴和水平轮轴均为单悬臂式。

采用2级减速直角齿轮传动方式，电机到齿轮箱的连轴节为弹性连轴节，齿轮采用飞溅润滑方式。

基础制动机构采用盘形制动。

在传动轴端部设走行轮的内压检测装置。

当轮胎压力低于规定压力时，开关关闭，设有驾驶台上的监视器将显示轮胎内压警报。

在齿轮轴箱体上的安装感应式速度传感器。

车体支承装置中有空气弹簧、高度自动调节阀、压差动作阀、油压减震器、横向止档、防 震橡胶等组成。

2轴转向架，每 转向架承载面为 转向架与车体之图3:动力转向架组装图3.受电装置3.1车辆受电跨座式单轨车辆受电装置分正极和负极2种，2种受电装置安装在转向架上，采用侧面滑动受电。

在司机室车辆上，每辆车安装2台负极受电弓；在无司机室的车上，每辆车安装2台正极受电弓。

(1)正极受电装置。

开弓采用弹簧装置，收弓时采用压缩空气，这时使下降风缸动作，折叠式受电装置在折叠位置，由锁钩装置将受电弓锁住，使其与接触网脱离。

当需要受电装置升弓，可使电磁线圈得电，解开锁钩装置，弹簧装置将受电装置撑开与接触导轨接触受电。

(2)负极受电装置。

与正极受电装置相比，不设自动折叠装置，使负线受电装置经常与负线接触导轨接触。

在需要时可用手压到折叠位置，由锁钩装置锁住，解锁时用手动压缩解锁。

(3)滑板。

受电装置滑板为铜系粉末冶金制成。

车辆接地装置考虑到跨座式单轨车辆采用橡胶轮胎，每辆车有一接地装置，当车辆到达车站和车辆段时，与安装在轨道梁上的接地板接触，以保证乘客在车站和车辆段检修作业人员的生命安全。

3.2接触网受流跨座式单轨接触网受流模式不同于传统轮轨交通所采用的第三轨或架空接触网模式，是一种全新的城市轨道交通接触网受流模式，除了正极受流接触网外，设置专门的负极回流接触网(回流轨)。

电流经车辆负极受电弓再经回流轨回流，负极接触网和正极相同。

接触网位于轨道侧面中部并被车体包络，平行轨道梁中心线方向呈“之”字形布置，接触受流面相对轨道梁侧面向外，受电弓相对轨道侧面向内与接触网接触线摩擦受流。

3.2.1功能要求(1)满足传输电能的功能要求。

接触网除完成不间断给列车供电的功能，还承担着传输电能的功能。

作为跨座式单轨接触网传输电能的主要部件——汇流排，要具有良好的电气性能，达到减少电能损耗和接触网网压降的要求。

但受到建筑和车辆限界的限制，汇流排截面不可能做到很大，这就对汇流排材料和截面的选择、制造误差提出了很大的要求。

(2)满足良好的弓网关系要求。

控制受电弓离线率以及实现受电弓滑板与接触线的均匀磨耗，是满足良好的弓网关系要求的关键因素。

在跨座式单轨轨道交通中，由于受电弓和接触网完全被车体包络，空间狭小，受电弓行程短，跟随性差，这就对影响接触网离线率的因素提出了更高的6要求；另外，跨座式单轨受电弓滑板与接触线的接触范围小，只有 120M M 这就对接触网采用相应布置方法以解决弓网磨耗，延长受电弓滑板和接触线寿命提出更好要求。

(3) 适合气候的功能。

接触网是无备用的室外供电设施，必须适应温度变化以及通过电流时引起的汇排 流、接触线伸缩。

(4)电气分段的功能。

跨座式单轨触网在电气分段上与传统钢轮钢轨模式有 2个截然不同：一是设置专门的负极回流接触网，二是道岔接触网随道岔一起双向转动。

这就要求在牵引变电所 附近馈线上网处同时设置电分段，道岔开口处利用分段绝缘器实现局部无电区。

3.2.2结构组成跨座式单轨接触网主要功能性组成包括伸缩单元、 锚节、供电分道、道岔等。

(1) 伸缩单元根据当地气候特点及载流量的要求，结合跨座 式单轨接触网特点，设置现实接触网温度补 偿的伸缩单元，包括伸缩单元的布置、最大 允许长度和最小允许长度， 锚段关节的结构、 中心锚结和关节电连接的设置方法以及使汇 流排在每个支持点处可自由滑动的措施。

伸 缩单元平行轨道梁中心线方向呈“之”字形 布置，伸缩单兀长度一般为 70— 150M 接触 网拉出值距离中心位置距离为60MM伸缩单元两端设置温度补偿单元一一锚段关节,实现对汇排流由温度变化引起的伸缩的补偿。

伸缩单元中部设置中心锚结，防止接触网向一 侧滑动，并使汇流排在每个支持点处自由滑动。

图5:锚段关节截面图6 :中心锚结正视图典型支持结构、锚段关节、中心 伸綸单元伸缩接头 伸難接头图4:伸缩单元布置方式示意图(2) 接触网典型支持结构接触网典型支持结构包括支持绝缘子、T型汇流排、接触线固定线夹和接触线等。

图7为跨座式单轨接触网的基本安装模式。

汇流排截面形状为T型，材料为铝合金,汇流排具备良好的电气性能，并满足建筑和车辆限界和载流量的要求。

图8为汇流排典型截面。

接触网采用梯形截面的硬铜接触线, 有效延长受电弓滑板和接触线的寿命，接触线表面镀锡，有效解决金属之间电腐蚀的问题，图为接触线断面。

支持绝缘子是跨座式单轨接触网专用绝缘子，除了实现绝缘和支持功能外，接触网拉出值也是通过绝缘子轴向转动使用绝缘子下金具有不同孔位安装在轨道梁上实现的，是接触网控制误差、实现接触网呈“之”字形布置，使受电弓滑板均匀摩擦，保持良好弓网关系的重要部件。

这是不同于其他形式接触网的极为特殊的地方。

图9:接触线断面1L2T 图10 :支持绝缘子图11 :绝缘子直接固定在轨道梁上预運尼龙绝稣护套亍匚熬排吏I®压图7:接触网典型支持结构94. 驱动装置跨座式转向架的驱动装置与铁路转向架一样，由牵引电机、联轴器和齿轮减速箱等部件 等成，所不同的是铁路转向架的驱动装 置全部放在轮对的两个车轮之间，而跨 座式则全部放在构架外侧。

重庆“较一 —新”线单轨车辆的牵引电机为三相鼠 笼式异步电机。

电机输出功率 105KW线电压1100V ,额定转速 3439R/MIN , 电机绝缘等级为 H 级，自然通风冷却， 转子导条采用铸铝材料。

电动机固定在 跨座式转向架上，电机通过弹性联轴结 与齿轮箱连接，齿轮箱传动比6.55:1 , 有利于提高牵引电机转速， 减小牵引电 机体积，为解决牵引电机安装控件不足 创造条件。

三相鼠笼式异步电动机，主要由定子和转子两个部分组成，定子、 采用多种方式进行运作。

5. 变流装置重庆单轨车主电路由受电装置、熔断器、避雷器/浪涌吸收器、高速断路器、输入滤波器、WVF 逆变器、线路接触器等部件组成。

在受电装置附近装有一台避雷/浪涌吸收器，每个动力单元主逆变器受高速断路器（HSCB 保护，高速断路器可高效地保护由于短路、接地造成 的过流，其保护特性与相对应牵引变电站64D 保护系统相匹配和协调。

输入滤波器有电抗器和电容器组成，故障情况下滤波器储存的能量当即被释放不会对车辆任何系统部件导致二次 性损坏。