城市轨道交通车辆新技术知识讲稿
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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。
直线电机
分类1：按直线电机磁场是否同步分
• 广州地铁4—7号线。其中4号线已经 开通；
• 车体由南车四方股份提供；转向架 由庞巴迪(Bombardier)提供。
广州地铁4号线
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直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 技术先进： 牵引力不受粘着限制； 坡道、曲线限制可以放宽； 起动加速性能好； 转向架上可以不安装旋转电机和齿轮
• 直线同步电机LSM(Linear Synchronous Motor)
导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行 ，控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车 的运行速度 ，德国的运捷TR和日本的MLX系统均 使用这种直线同步电机。
• 直线感应电机LIM(Linear Induction Motor)
第七章
现代城轨车辆的主要特点
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.主要特点有：
现代的设计理念：轻量化、集成化、讲究性 能优良的同时，更注重安全、舒适、以人为 本，尽力追求低生命周期成本；
现代的设计、制造手段：计算机辅助设计及 制造(ＣＡＤ、ＣＡＸ、ＣＡＥ等)，三维立 体设计、仿真计算、有限元应力分析等；
感应板
感应板安装在走行轨之间。 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 铺装方便，易调整，端头可悬空。
日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 优点是 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 感应板端头不能悬空。
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直线电机驱动轮轨车辆在中国的运用
单轨交通的缺点
• 事故救援困难； • 橡胶车轮大阻力引起大能耗； • 需要严格防止部件松脱； • 道岔系统复杂。
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
跨座式单轨车辆转向架
• 跨座式单轨车辆转向架为无摇枕特殊结构 的跨座式两轴转向架，每辆车有两台，动 力转向架的每根轴由一台交流牵引电动机 驱动。转向架采用中心牵引装置；构架是 钢板焊接结构，具有足够的强度和刚度。 转向架与车体之间的悬挂装置为空气弹簧 ，并装有横向减振器有良好的动力性能， 轴重小于 11 t。
箱，空间大，易于采用径向转向架等技 术；
直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 安全可靠： 依靠轮轨导向保证安全；
经济合理： • 隧道土建规模小 • 轨道结构简单 • 道岔结构简单、号码小 • 车站规模小 • 车辆段规模小 • 养护维修、运营费用低 • 利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸 • 不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设计
直线电机城市轨道车辆基本原理
• 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。
城市轨道交通车辆新技术综述
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；
独轨交通技术
• 独轨交通（Monorail Transit）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。可分为跨座式单轨和 悬挂式单轨两种。
跨座式单轨车辆转向架
跨座式单轨车辆转向架
• 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。
• 采用二级减速直角齿轮传动方式，电机 到齿轮箱的联轴节为弹性连轴节，齿轮 采用飞溅润滑方式。
• 基础制动机构采用盘形制动
直线电机驱动城市轨道交通车辆
日本HSST 磁浮车
直线电机城市轨道车辆
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直线电机城市轨道车辆基本原理
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感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、道床以及三轨的尺寸链 关系至为重要。
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当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场，通过与轨道反应板 的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于反应板固定在轨道上， 反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运行。
跨座式单轨车辆转向架
导向轮 稳定轮
跨座式单轨车辆转向架
• 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 的实心轮胎作为辅助车轮。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，都是带有尼龙丝的橡胶 轮胎。
转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称为直线 异步电机，中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交 通一般使用该种电机。
分类2：按驱动方式分
列车的运行工况（牵引ห้องสมุดไป่ตู้惰行、制动） 及运行速度完全由定子绕组中的移动磁场 控制。
按照直线电机的初级线圈（定子线圈） 的安设位置不同，直线电机牵引的铁路可 以划分为导轨驱动和车辆驱动两种类型。
跨 座 式
悬 挂 式
中国单轨交通系统
• 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；
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
单轨交通的优点
• 行驶速度快，运量大； • 爬坡能力和曲线通过能力好； • 建设周期短，造价低； • 占地面积小，空间利用率高； • 安全舒适； • 环境污染小； • 对居民区干扰少；
• 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。
直线电机
分类1：按直线电机磁场是否同步分
• 广州地铁4—7号线。其中4号线已经 开通；
• 车体由南车四方股份提供；转向架 由庞巴迪(Bombardier)提供。
广州地铁4号线
No Image
No Image
No Image
直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 技术先进： 牵引力不受粘着限制； 坡道、曲线限制可以放宽； 起动加速性能好； 转向架上可以不安装旋转电机和齿轮
• 直线同步电机LSM(Linear Synchronous Motor)
导轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行 ，控制定子磁场的移动速度就可以准确控制列车 的运行速度 ，德国的运捷TR和日本的MLX系统均 使用这种直线同步电机。
• 直线感应电机LIM(Linear Induction Motor)
第七章
现代城轨车辆的主要特点
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.主要特点有：
现代的设计理念：轻量化、集成化、讲究性 能优良的同时，更注重安全、舒适、以人为 本，尽力追求低生命周期成本；
现代的设计、制造手段：计算机辅助设计及 制造(ＣＡＤ、ＣＡＸ、ＣＡＥ等)，三维立 体设计、仿真计算、有限元应力分析等；
感应板
感应板安装在走行轨之间。 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 铺装方便，易调整，端头可悬空。
日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 优点是 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 感应板端头不能悬空。
No Image
No Image
直线电机驱动轮轨车辆在中国的运用
单轨交通的缺点
• 事故救援困难； • 橡胶车轮大阻力引起大能耗； • 需要严格防止部件松脱； • 道岔系统复杂。
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
跨座式单轨车辆转向架
• 跨座式单轨车辆转向架为无摇枕特殊结构 的跨座式两轴转向架，每辆车有两台，动 力转向架的每根轴由一台交流牵引电动机 驱动。转向架采用中心牵引装置；构架是 钢板焊接结构，具有足够的强度和刚度。 转向架与车体之间的悬挂装置为空气弹簧 ，并装有横向减振器有良好的动力性能， 轴重小于 11 t。
箱，空间大，易于采用径向转向架等技 术；
直线电机驱动轨道交通系统的优点
• 安全可靠： 依靠轮轨导向保证安全；
经济合理： • 隧道土建规模小 • 轨道结构简单 • 道岔结构简单、号码小 • 车站规模小 • 车辆段规模小 • 养护维修、运营费用低 • 利用直线电机驱动可降低地板面高，减小限界尺寸 • 不采用旋转电机，轮对尺寸减小，可以使转向架设计
直线电机城市轨道车辆基本原理
• 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。
城市轨道交通车辆新技术综述
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；
独轨交通技术
• 独轨交通（Monorail Transit）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。可分为跨座式单轨和 悬挂式单轨两种。
跨座式单轨车辆转向架
跨座式单轨车辆转向架
• 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。
• 采用二级减速直角齿轮传动方式，电机 到齿轮箱的联轴节为弹性连轴节，齿轮 采用飞溅润滑方式。
• 基础制动机构采用盘形制动
直线电机驱动城市轨道交通车辆
日本HSST 磁浮车
直线电机城市轨道车辆
No Image
直线电机城市轨道车辆基本原理
No Image
感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、道床以及三轨的尺寸链 关系至为重要。
No
No
Image Image
当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场，通过与轨道反应板 的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于反应板固定在轨道上， 反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运行。
跨座式单轨车辆转向架
导向轮 稳定轮
跨座式单轨车辆转向架
• 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 的实心轮胎作为辅助车轮。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，都是带有尼龙丝的橡胶 轮胎。
转子磁场与定子磁场不同步运行，故也称为直线 异步电机，中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交 通一般使用该种电机。
分类2：按驱动方式分
列车的运行工况（牵引ห้องสมุดไป่ตู้惰行、制动） 及运行速度完全由定子绕组中的移动磁场 控制。
按照直线电机的初级线圈（定子线圈） 的安设位置不同，直线电机牵引的铁路可 以划分为导轨驱动和车辆驱动两种类型。
跨 座 式
悬 挂 式
中国单轨交通系统
• 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；
重庆单轨交通系统
西南交通大学机械工程学院
单轨交通的优点
• 行驶速度快，运量大； • 爬坡能力和曲线通过能力好； • 建设周期短，造价低； • 占地面积小，空间利用率高； • 安全舒适； • 环境污染小； • 对居民区干扰少；