永磁电机轮毂直驱独立旋转车轮转向架的几个关键技术问题

基于永磁电机轮毂直驱独立旋转车轮转向架结构、车辆曲线通过动态性能、功率匹配以及电机效率和冷却方式比较等的分析研究,提出了低地板轻轨车辆如采用永磁电机轮毂直驱独立旋转车轮转向架,则需要解决车辆的导向控制、合适的电机功率和有效的电机冷却方式等几个关键技术问题。     

独立旋转车轮转向架的应用发展及现状

介绍了独立旋转车轮发展的一个多世纪中,世界各国研制开发的高速列车独立旋转车轮转向架、变轨距独立旋转车轮转向架及低地板轻轨车转向架。着重以牵引电机的布置方式,分析了各类100%低地板轻轨车的独立旋转车轮动力转向架结构。并介绍了独立旋转车轮在我国的发展状况,分析了其应用前景。     

采用轮毂电机的独立车轮轮对的主动导向控制

研究采用左、右车轮的转速差作为反馈量对轮毂电机独立车轮轮对进行主动导向控制的效果。结果表明:如果仅使用转速差作为反馈量,只能使轮对获得类似刚性轮对的导向能力;而在补偿轨道曲率和车辆速度信息以后,可以使轮对的横移接近线路的中心位置。引入反馈控制后,随着控制增益的增加,系统的临界速度逐渐下降,补偿轨道曲率和车辆速度信息并不改变轮毂电机独立车轮主动导向控制的稳定性。在PI控制器作用下,基于左、右轮转速差为反馈量的轮毂电机独立车轮轮对的行为类似于弹性—阻尼耦合轮对,其稳定性与弹性—阻尼耦合轮对相同,在补偿轨道曲率和车辆速度信息后其导向能力能够优于弹性—阻尼耦合轮对。     

独立旋转车轮的发展及其在轻轨车辆上的应用

与传统轮对相比，独立旋转车轮由于具有黄向稳定性好，磨耗小，噪声低，质量轻且易于实现整车低地板结构的特点，近年来已在轻轨车辆上得到大量应用。文章介绍了独立旋转车轮特点及轻轨车辆发展概况，讨论了独立轮对在轻轨车辆上的应用情况及发展前景。     

国内首列100%低地板车辆用轮边直驱永磁电机研制成功

<正>近日,由中车株洲电力机车研究所有限公司(简称中车株洲所)研制的首列氢能源试验车100%低地板轮边直驱用永磁同步牵引电动机通过了系统调试以及温升试验,标志着国内首款商业应用的100%低地板车辆用轮边直驱永磁同步牵引电动机研制成功。100%低地板车辆用轮边直驱永磁同步牵引电动机,     

独立车轮动力转向架纵向耦合蠕滑导向机理

对某型100%低地板轻轨车采用独立车轮动力转向架的导向机理进行分析。认为独立车轮动力转向架一侧的前、后2个车轮与轨道的接触处会因转向架前、后"轮对"发生横移和摇头而出现纵向蠕滑,产生纵向蠕滑力;在纵向蠕滑力矩的作用下,转向架前、后"轮对"将反向摇头和横移,从而使独立车轮转向架实现导向功能。通过定性分析、公式推导和动态仿真,论证了纵向耦合蠕滑导向理论的正确性,公式计算和动态仿真的结果均与定性分析的结论一致。纵向耦合能够使独立车轮动力转向架获得导向能力;实现纵向耦合的方式可以是机械的,也可以是电气的;纵向耦合独立车轮转向架的导向能力不如传统轮对转向架。     

100%低地板轻轨车辆导向结构分析

分析了100%低地板轻轨车辆采用独立车轮的优缺点,从传统轮对的导向机理入手,对几种具有代表性的100%低地板轻轨车辆动力转向架的导向结构进行了对比分析.通过比较,提出了适合国产100%低地板轻轨车辆采用的导向模式.     

独立轮对轻轨车的曲线通过能力研究

针对独立轮对在轻轨车辆上的应用问题,研究了一种将行星差速器与下置车轴相结合的独立轮对结构,该结构可以提高独立轮对导向能力。通过对几种主流的轻轨车辆结构进行分析表明,合理的车辆结构型式可提高车辆的曲线通过性能,其中浮车型式的车体转向最为灵活,转向架可径向通过曲线,有利于减轻轮轨磨耗、降低噪声。同时对国内外低地板轻轨车辆的转向架型式研究发现,采用独立轮对转向架能轻易满足轻轨车辆的100%低地板率。仿真结果表明,采用主动控制方式的独立轮对,可以径向通过小半径曲线。     

70%低地板轻轨车辆的型式比较

阐述了低地板轻轨车辆的发展和70%低地板轻轨车辆的优点.介绍了70%低地板轻轨车辆的几种典型型式.从转向架和车体结构方面比较其各种型式的优缺点,指出模块化是低地板轻轨车辆的发展方向.实现低地板的关键技术在于解决独立车轮转向架中的轮缘磨耗问题.给出了提高独立车轮导向能力的措施.     

基于摇头角的独立旋转车轮主动导向控制

独立旋转车轮是实现100%低地板有轨电车的关键技术,但是其导向能力较差,严重影响车辆的安全运行。文章在牵引电机导向型独立旋转车轮动力学方程的基础上,提出了基于摇头角的主动导向控制策略,并通过机电耦合仿真模型进行了验证。结果显示该控制策略可有效减小车轮横向位移和摇头角,保证车辆导向功能的实现。     

永磁同步直驱电机悬挂模式研究

为了研究由永磁同步直驱电机不同悬挂模式引起的驱动系统质量分布差异以及车辆运行速度等级对轮轨垂向作用力的影响,利用非线性有限元分析软件Ls-dyna建立了轨道交通车辆车轮-轨道耦合系统的冲击力学分析模型,就永磁同步电机架悬直驱和轴悬直驱2种技术模式进行了优劣性分析。结果表明:当车辆运行速度较低时,轴悬直驱可作为永磁电机悬挂方案;当车辆运行速度较高时,应选择架悬直驱作为永磁电机悬挂方案。     

独立轮对发展及其应用前景

独立轮对由于理论上不存在轮轨间的纵向蠕滑,具有横向稳定性好,磨耗小,噪声低,重量轻,易于调整左右车轮的内侧距以及实现整车低地板结构的特点,近年来已在轻轨车辆上和变轨距转向架上得到大量应用。文章介绍了独立轮对的发展现状,并讨论了其在轨道车辆上的应用情况及发展前景。     

新型独立车轮低地板转向架曲线通过性能研究

提出了一种新型的独立车轮低地板转向架方案——独立车轮耦合转向架。通过对这种新型低地板转向架曲线通过性能的理论分析和仿真计算验证，证明该独立车轮耦合转向架具有良好的曲线通过性能，适合在小半径曲线较多的城市轻轨上运行。     

独立旋转车轮及其在低地板城轨车辆上的应用

文章阐述了独立旋转车轮的发展及其现状,对其导向机理进行了分析,并以近年来国外最新开发的低地板城轨车辆为例,介绍了独立旋转车轮在现代低地板城轨车辆上的应用,通过与采用传统轮对转向架实现低地板化设计的城轨车辆对比,论述了低地板城轨车辆的发展趋势,并对低地板城轨车辆在我国的运用前景进行了展望。     

低地板轻轨交通系统

从环境、能源、投资等方面分析了发展低地板轻轨交通的优势；并从独立旋转车轮车辆、制动装置、牵引电机悬挂、电气控制等方面介绍了低地板车辆的主要类型和关键技术，对低地板轻轨系统的线路走向及车辆制造方面提出了建议。     

100%低地板车牵引传动系统研究及装备研制

论述100%低地板车的优点,如人性化、提高列车旅行速度、高效率、无需修建站台和更加经济等.探讨100%低地板车的传动方式和由此带来的导向问题,并结合牵引电机控制,对其传动控制系统进行进一步分析,对其导向和牵引控制策略进行研究,在此基础上研制成功了我国首台套100%低地板车牵引传动系统装备.     

新型独立车轮动车组导向机理的研究

由于简单的独立车轮结构不具备复位和导向功能，绝大多数独立车轮转向架模型没有投入实际工程使用，究其原因是对独立车轮导向机理认识不够，缺乏解决复位功能的有效办法，Talgo列车是成功应用独立车轮的唯一范例，本文以Talgo列车为原型，进行独立车轮转向架的导向机理研究，分析解决独立车轮复位和导向能力的措施，以独立车轮转向架的实际设计和应用提供理论基础，首先分析铁道车辆传统刚性连接轮对蛇行运动的产生机理，进而研究独立车轮轮对的复位和导向原理，参照Talgo列车的独立轮对导向结构，建立了新型独立轮对动车组的多体动力学数值计算模型，应用作者者研制的车辆多体系动力学程序，进而横向稳定性和稳定曲线通过性能的计算分析，结果表明该模型具有很好的稳定性和曲线通过能力，研究表明，为了使独立车轮具有复位和导向能力，关键措施有两点：一是采用合理的导向机构和相关参数以实现独立轮对的异向功能，二是采用大锥度轮对踏面以保证轮对的横移复位。     

日本首辆独立旋转车轮方式的LRV的开发

本文介绍日本独立开发的低地板轻轨车辆（LRV）,这种独立旋转车轮方式的100%超低地板轻轨车辆已于2005年3月在广岛运行。象征广岛和平、绿色设计概念的该低地板轻轨车辆,考虑了桥梁密布的特色,采用没有车轴的转向架和适于车内方便通行的结构,构成以人为本的新概念轻轨车辆。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机散热研究

文章介绍了大功率永磁直驱电力机车牵引电机直驱传动结构和电机风路结构设计,对永磁电机散热仿真和温升试验进行对比分析,在有无联轴器的试验条件下对电机进行温升试验,以证明联轴器传动结构对电机散热具有向好改善;重点对试验中轴承温升偏高的问题进行研究和试验验证,开展不同转速和有无联轴器条件下电机温升试验,经过分析研究给出电机轴承温升与转子永磁体发热的关系;通过转子永磁体磁钢分段技术减少转子磁损耗,经过理论分析和试验证明磁钢分段电机轴承温升比非磁钢分段电机明显下降。通过对永磁直驱电机散热技术研究,证明大功率永磁直驱电力机车电机转子采用磁钢分段技术能够有效降低电机损耗,采用直驱电机连接联轴器传递结构可进一步降低电机温升,为后续轨道交通行业大功率永磁直驱电机散热设计和大功率永磁直驱技术的可靠应用奠定基础,提供有益的设计经验。     

一种基于转速反馈的独立轮对的主动导向控制方法

采用左、右轮转速差作为反馈量,对独立轮对的摇头量进行主动导向控制,并研究控制的效果。研究表明:如果仅使用左、右轮转速差作为反馈量,只能使轮对达到纯滚线位置;但在经过补偿速度和轨道曲率的信息后,能使轮对达到线路中心位置。采用转速差反馈主动导向控制后,系统的稳定性会发生变化,反馈增益的稳定区域随着速度增大而减小,补偿速度和轨道曲率信息不会改变控制增益的稳定区域。仿真分析表明这种主动导向控制方法所需要的功率很小。这种方法的反馈量,即左、右轮对转速差可以通过测量车轮的转速而获得,因而这种主动导向控制方法具有显著的实用价值。