项目五 新型城市轨道交通设备

德日技术Leabharlann Baidu较
项目 导体方式 悬浮原理 悬浮方式 导轨结构 悬浮高度(mm) 车体牵引供电 车对线路荷载分布 最高试验速度(km/h) 优势速度范围(km/h) 客运能力* 停车及低速范围内(V<150km/h) 能耗 磁场强度 牵引线圈 长定子开关站分段长度m 悬浮、导向 VVVF逆变器容量MVA 正常制动 紧急制动 德国 常导 电磁悬浮(EMS) 磁吸式，底面悬浮 T型 8-10 车载发电机 连续分布 450km/h 300-500 1430(万人/年) 电磁悬浮 较低 较弱，0.1mT，无碍 长定子有铁心波形绕组 300-2000 需闭环控制 15 再生制动 涡流制动 日本 超导 电动悬浮(EDS) 磁斥式，侧壁悬浮 U型 100 不需要 相对集中(每车4个磁铁) 552km/h 500-550 1(万人/h) 需要车轮支承及导向 高速时较低，低速时较高 较强，0.2mT 长定子无铁心环形绕组 456 另设感应线圈、不需控制 南线 38，北线 20 再生制动 空气动力制动(高速时) 盘形制动(低速时)
AGT的缺点
• 采用了独特的导向方式，车辆及轨道结构有别于其他轨道系统， 因而兼容性不强，不能适应轨道交通一体化发展的需求。
三. 磁悬浮交通
概述
• 磁悬浮列车实际上是依靠电磁力或电动斥力将列车悬浮于空中并 进行导向，实现列车与地面轨道之间的五机械接触，在利用线性 电动机驱动列车运行。由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械 接触，根本克服了传统列车车轮粘着的限制，所以未来会成为理 想的交通工具。
• MLU使用的不是可调节磁铁，而是超导磁铁，这种系统非常昂 贵，能耗高而且产生很强的磁场。由于它使用无调节悬浮原理 ，它的旅行舒适程度差。它的优点是防地震保险系数高。
我国磁悬浮交通技术
• 我国从20实际80年代开始关注国际磁悬浮交通的研究，1992年正 式列入八五攻关项目。 • 中国对磁浮轨道交通的研究主要是中低速磁悬浮系统； • 西南交通大学的研究及其与长春客车厂合作生产的样车； • 国防科技大学的研究及其与唐山机车车辆厂合作生产的样车；
自动导向交通的起源
• AGT最早在1972年的世界交通博览会上被提出。AGT系统能自动行 驶、用电气牵引、具有特殊导向。他的核心是新型轨道交通系统 和复合交通系统，鉴于新交通通中的列车或车辆都是自动控制和 沿着导轨导向运行的，因此又将它们统称为自动导向交通。
自动导向交通的技术特征
线路 1. 通常以单线为主； 2. 多采用高架结构； 3. 以混凝土整体道床结构，在轨道中央或两侧安装导向轨； 1. 采用轻小型和橡胶轮胎，外观类似公共汽车，车辆定员 20~80人； 人； 2. 采用电力驱动和侧面导向； 1. AGT可实现列车控制自动化和运营调度管理自动化； 2. 可以实现无人驾驶；
基本原理
• 利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。 • 但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱动， 定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应 轨上，工作原理与日本HSST系统基本相同。 • 车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左右。
日本常导型常速磁浮交通（HSST）
• 车型：HSST-100L属于成熟车型，大范围使用。
• 磁转向架； • 磁悬浮架梁； • 防侧滚梁； • 直线电动机 • 应急支撑轮 • 液压制动器 • 导向轮组 • 支承滑靴 • 二级悬挂 • 供电系统； • 轨道与道岔； • 倒U型结构； • 磁轨中心距为 1700mm。
10 运行控制技术符合高速铁路的可靠信号技术标准。 11 无噪音，只有200km之后才有空气动力噪声。
12 无摩擦损耗。 13 磁场强度低，对人无损耗。
TR系统的机械结构
• 磁浮架结构 • 电磁铁结构 • 悬浮电磁铁； • 导向电磁铁；
HSST与TR系统的比较
性能 最高设计速度(km/h) 直线电机 电机定子绕组安装位置 导向与悬浮 导向 直线电机功率 功率因数 控制难度 线路造价 是否要受流器/供电轨 适用场合 日本HSST 110 短定子直线感应电机LIM 车上 合并设置 无导向磁铁、导向力小 小 低 小 低 需要 城市轨道交通、机场铁路 德国TR 450 长定子直线同步电机LSM 地面线路上 分别设置 有导向磁铁、导向力大 大 ≈1 大 高 不需要 城际铁路、长大干线铁路
MLX悬浮原理
• 日本超导磁悬浮MLX系统在导轨侧壁 安装有悬浮及导向绕组。 • 当车辆高速通过时，车辆上的超导磁 场会在导轨侧壁的悬浮绕组中产生感 应电流和感应磁场，控制每组悬浮绕 组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的 极性相反从而产生引力、下侧极性与 超导磁场极性相同产生斥力，使得车 辆悬浮起来。 • 悬浮高度为100mm。
一. 单轨交通
• 定义： • 单轨交通（Monorail Transit）又称为独轨铁路，是一种把单轨 铺设在高架桥上的新型铁路，是一种轨道为一条带形梁体，车 辆跨座于其上或悬挂于其下行驶的交通系统，简称为单轨或独 轨。可分为跨座式单轨 悬挂式单轨 跨座式单轨和悬挂式单轨 跨座式单轨 悬挂式单轨两种。
新型城市轨道交通设备
概论
• 现代城轨车辆集诸多现代高新科学技术于一体，其涉及机械、电 气(强电、弱电)、计算机技术、声学与光学技术领域。 • 为适应城市轨道交通运输特点，近年来，城市轨道交通车辆主要 采用了以下新技术： 单轨交通技术； 磁浮轨道交通； 直线电机车辆； 转向架新技术——独立旋转车轮、内侧轴箱悬挂、橡胶轮车辆、 单轴转向架等； 车体新技术——新材料车体、碰撞吸能车体等；
• 属于中等运量的轨道交通。
跨 座 式
悬 挂 式
发展简况
萌芽
蒸汽 动力
电力 驱动
单轨交通的特点
• 相对于其他公共交通系统相比有以下优点： 1. 占地面积少，空间轨道结构宽度小； 2. 速度快、运量大； 3. 能适应陡坡急弯，便于在城市内选定线路； 4. 施工简单、工程造价低； 5. 运营费用低； 6. 安全、舒适、不与其他交通干扰； 7. 噪声小、无废气； 8. 无电磁波干扰； 9. 遮挡日光照射小；
跨座式
车体
悬挂式
车体
转向架
转向架与 悬挂装置
单轨交通的适用范围
1 高峰小时单向断面客流量在5000~20000人次/h的交通干线上。
2
连接大城市中心城和卫星城之间的交通主干线。
3
城区通往机场、码头、铁路干线等对外交通枢纽中心的客运交通干线。
4
大城市中心区与郊外大住宅区之间的交通连接线。
5
大城市中的环形线。
德国常导型高速磁浮交通(TR)
• TR系统的构成： 1. 轨道 2. 电磁铁 3. 磁浮框 4. 二次系 5. 车厢 6. 控制系统
德国TR08
TR系统的特点
1 2 3 4 5 6 7 8 9 采用无接触悬浮和启动，短距离运输具有一定优势。 电磁浮原理，悬浮磁浮从轨道下面使列车浮起，导向磁铁由侧面使 保持运行。 可以超越轨面上低于15KM的障碍物和积雪。 不需要划接线和集电器，断电时由车载蓄电池供电。 驱动和制动靠同步长定子直线电动机实现。 所有系统部件均有冗余部件。 TR07列车最多可由10节车厢组成，每节车厢可安装90个座位，每节货车最多承载 18.3吨货物。 线路可以是单线或双线。空间也很灵活。 通过一根78~148m的钢梁，借助机电扳道装置达到换线目的。
6
城市风景观光浏览线的交通干线。
7
其他，如游乐园、博览会等等。
中国的单轨交通系统
• 我国第一条跨座单轨交通线：重庆轻轨一期，较（场口）新（山 村），首期开通较场口——动物园； • 该线车辆由日本日立和北车集团长客股份公司提供；
二. 认知自动导向交通
• 自动导向系统(Automatic Guideway Transit, AGT)是一种通过非驱 动的专用轨道引导列车运行的轨道交通方式。 • 电动车辆在专用的轨道线路上运行，而且车轮均为橡胶轮胎，沿 着特制的混凝土轨道运转，车站无人管理，由中央调度室的电子 计算机集中控制。
单轨交通的特点
• 同样具有以下缺点： 1. 能耗大； 2. 有粉尘的污染； 3. 落下物会影响道路上的车辆、行人安全和污染环境； 4. 发生事故时，救援工作比较困难； 5. 车场工程投资较大；
单轨交通的车辆组成
车辆 单轨交通系统 轨道结构 设备系统 车站
单轨交通的车辆组成
• 城市单轨分跨坐式和悬挂式两种，所以车辆形式、轨道形式也都完全不同。 但在供电、通信和运营管理方面是相似的。
世界第一条磁悬浮列车示范运营线
• • 2001年3月开始建设； 2004年4月正式投入运营;
上海浦东龙阳路站---- 浦东国际机场
四. 直线电动机轨道交通
• 直线电机一般分为直线同步电机和直线感应电机。城市轨道交通 中一般使用直线感应电机，简称直线电机。 • 直线电机结构相当于将旋转电机切割展开成直线状。 • 城市轨道交通用的直线电机(LIM)定子（初级线圈）设置在车辆上 的直线电机里、转子（次级线圈）设置在轨道上的感应板内
外形相似
道岔相似
导轨不同
日本超导型高速磁浮交通
• • • • • • • • • 应用速度500-550km／h 适合于很高速度场合，因为在中低速下，悬浮力与涡流阻力损耗的比例不佳 、能耗相对较高 车体重量较轻 由于线路呈U形，列车运行时，辐射噪声较低 采用液氦对超导线圈制冷，低温超导体和制冷设备的耗费较大 悬浮气隙较大(100mm) 在起动和制动时都需要带有车轮的运行装置 系统原理决定了较高的电磁辐射 EDS系统悬浮的一级抗振动阻尼较低，需要额外的措施来保证乘坐舒适性
车辆
列车运行
自动导向交通的系统组成
车辆 控制 系统 供电系统 轨道 结构
自动导向交通的类型
• 网络型小运量自动导向交通（PRT） • 专线型中运量自动导向交通 （PM or AGT） • 轨行公共汽车 (Rail bus)
AGT主要特性技术指标
(1)最小运行时间间隔：2分； (2)每节车厢乘客人数：70人(按0.14m2/人计算)； (3)每列车编组车厢节数：4-12； (4)每小时单向最大运送能力：8000-25000人； (5)时刻表速度：30km/h； (6)最低经济运输量：4300人/km•天.
磁悬浮列车的分类
• • • • 列车从悬浮机理上可分为以下三类： 常导电磁浮（EMS）； 超导电磁浮（EDS）； 永磁补偿悬浮
磁悬浮列车的发展
• 1922年，德国的Hermann Kemper提出了电磁悬浮理论，拟采用真空隧道 技术实现1000km/h的速度 • 1934年申请了“无轮车辆悬浮铁路”专利(DRP No.643316)。一年之后， 它还提出了原型车辆，展示该系统的承载能力（承载能力为210kg） • 1972年日本磁悬浮试验车走行成功。 • 1997年建成山梨试验线，18.4km，552km/h • 2003年12月2日，达到581km/h目前世界最快纪录
AGT的优点
1 客运能力为5000～15000人/h，高于公共汽车，而且建设成本与地铁、 轻轨相比又低得多。 2 与单轨系统相似，运行在专用的高架轨道上，与其他车辆不构成干扰 ，运输效率较高。 3 车辆除采用橡胶轮胎外，其他部分与有轨车辆相差不多，在技术上容 易实现。 4 既可以采用列车无人驾驶、车站无人管理的方式，也可以省去自动驾 驶系统，由人工操纵，因而机动灵活，使用方便。 5 节约能源，基本上没有噪声污染，有利环保。
磁悬浮列车的发展
• • • • 1984年德国建成了Emsland试验线，31.5km 最高试验速度430km/h 2003年11月上海磁浮示范线501km/h。 1974年英国在德比试验，后在伯明翰建成620m线路，1984运营，1996 年关闭 • • 80年代前苏联在莫斯科建成600m试验线 美国、加拿大、法国、韩国、澳大利亚、罗马尼亚、中国等国也曾开 展过试验研究。
目前常用的三种制式
• 日本超导超高速磁悬浮铁路ML技术 • 德国常导超高速磁悬浮铁路TR技术 • 日本主要用于中短途客运的中低速地面运输系统HSST技术
日本常导型常速磁浮交通（HSST）
• 系统特点： 1. 高效； 2. 安全；消除了一切脱轨和颠覆的可能性。 3. 快速； 4. 运行效率可靠； 5. 无污染； 6. 适应性强；