直線(xiàn)電機(jī)線(xiàn)路主要標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)參數(shù)計(jì)算的初步探

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢(xún)電話(huà)：400-8352-114

摘　要:本文以廣州市軌道交通在國(guó)內(nèi)首次采用直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)作為城市軌道交通牽引技術(shù)作為背景,首先論述了直線(xiàn)電機(jī)線(xiàn)路主要標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)參數(shù)計(jì)算的必要性,繼而通過(guò)采用現(xiàn)行地鐵規(guī)范和采用日本公式進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)分析對(duì)比,初步得出了直線(xiàn)電機(jī)線(xiàn)路主要參數(shù)值的采用建議,最后建議通過(guò)試驗(yàn)和實(shí)踐檢驗(yàn)來(lái)修正相關(guān)的計(jì)算公式,對(duì)研究直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:軌道交通;直線(xiàn)電機(jī);參數(shù)計(jì)算;日本公式

  1概述   繼廣州地鐵四號(hào)線(xiàn)在國(guó)內(nèi)首次采用直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)后,廣州地鐵五號(hào)線(xiàn)也采用直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)。由于直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)車(chē)輛性能與常規(guī)輪軌運(yùn)載系統(tǒng)車(chē)輛性能有很大區(qū)別,而目前地鐵規(guī)范的線(xiàn)路標(biāo)準(zhǔn)尚未包含直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),故有必要根據(jù)直線(xiàn)電機(jī)車(chē)輛特性參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料和計(jì)算公式重新進(jìn)行計(jì)算分析,初步得出直線(xiàn)電機(jī)線(xiàn)路有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。   本次計(jì)算系根據(jù)廣州地鐵總公司與四方川綺公司的車(chē)輛談判合同有關(guān)車(chē)輛的性能數(shù)據(jù),通過(guò)應(yīng)用地鐵和鐵路規(guī)范計(jì)算公式方法與應(yīng)用日本計(jì)算公式的對(duì)照,經(jīng)分析研究,初步總結(jié)出線(xiàn)路主要標(biāo)準(zhǔn)。   2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)   根據(jù)廣州地鐵公司與四五號(hào)線(xiàn)直線(xiàn)電機(jī)車(chē)輛采購(gòu)合同談判結(jié)果,目前五號(hào)線(xiàn)直線(xiàn)電機(jī)車(chē)輛主要技術(shù)參數(shù)如下:   最小平面曲線(xiàn)半徑:正線(xiàn)為150ｍ,輔助線(xiàn)為100ｍ,車(chē)場(chǎng)線(xiàn)為60ｍ;   最小豎曲線(xiàn)半徑:正線(xiàn)3000ｍ,輔助線(xiàn)2000ｍ;   最大坡度:正線(xiàn)為60‰,聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、出入段線(xiàn)為70‰,車(chē)站線(xiàn)路最大坡度為3‰;   外軌最大超高:120ｍｍ,最大欠超高60ｍｍ,未被平衡離心加速度0.4ｍ/ｓ2;   車(chē)輛長(zhǎng)度:Ａ車(chē)約17200ｍｍ,Ｂ車(chē)約16840ｍｍ;   車(chē)體寬度:車(chē)體外部最大寬度≤2900ｍｍ,在站臺(tái)高度處外部最大寬度為2800ｍｍ;   列車(chē)結(jié)構(gòu)速度:100ｋｍ/ｈ,列車(chē)最大運(yùn)行速度90ｋｍ/ｈ;   起動(dòng)平均加速度(0～35ｋｍ/ｈ)≥1.0ｍ/ｓ2;   轉(zhuǎn)向架中心距:11140ｍｍ,車(chē)輛固定軸距:2000ｍｍ,自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架;   車(chē)輪直徑:730ｍｍ(新輪)。   3　按國(guó)內(nèi)有關(guān)規(guī)范,公式進(jìn)行計(jì)算   3.1　速度計(jì)算   (1)在設(shè)定最大超高時(shí)通過(guò)曲線(xiàn)的速度計(jì)算公式除了Ｈｍａｘ=120ｍｍ外,還對(duì)Ｈｍａｘ=130ｍｍ和Ｈｍａｘ=140ｍｍ計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示,最大超高由120ｍｍ提高到130ｍｍ和由130ｍｍ提高到140ｍｍ,同一半徑下的速度只增加3ｋｍ/ｈ左右。同一曲線(xiàn)半徑,公式Ⅱ的計(jì)算結(jié)果比公式Ⅰ的大3～9ｋｍ/ｈ。取值原則按計(jì)算最大速度預(yù)留適當(dāng)?shù)陌踩辉Ａ俊?  (2)根據(jù)未被平衡的離心加速度計(jì)算公式ａ=ａ1+ａ2   ａ1:允許未被平衡離心加速度,取0.4ｍ/ｓ2   ａ2:由最大超高產(chǎn)生的向心加速度9.8Ｈｍａｘ/1500   Ｒ-曲線(xiàn)半徑   同樣對(duì)Ｈｍａｘ=130ｍｍ和Ｈｍａｘ=140ｍｍ的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,計(jì)算結(jié)果與(1)相近。   (3)根據(jù)動(dòng)能損失計(jì)算公式ｗ-動(dòng)能損失值,取0.5ｋｍ2/ｈ2   ｄ-曲線(xiàn)中部最大輪軌游間,經(jīng)計(jì)算為0.01618ｍ   (4)根據(jù)未被平衡的離心加速度增量計(jì)算公式公式       ａ-未被平衡的離心加速度   Ｒ-曲線(xiàn)半徑(ｍ)   Ｌ-車(chē)輛全軸距(ｍ)   由于廣州地鐵一二號(hào)線(xiàn)采用Ａ型車(chē),三號(hào)線(xiàn)采用的是快線(xiàn)Ｂ型車(chē),對(duì)這兩種車(chē)也進(jìn)行了計(jì)算比較,直線(xiàn)電機(jī)計(jì)算結(jié)果與(1)有差別:當(dāng)Ｒ100ｍ時(shí)計(jì)算結(jié)果比(1)的大約3ｋｍ/ｈ(同一曲線(xiàn)半徑),當(dāng)Ｒ≥100ｍ時(shí)計(jì)算結(jié)果比(1)的小(同一曲線(xiàn)半徑),半徑越大,小得越多,如Ｒ=600時(shí)的計(jì)算結(jié)果比(1)的小約24.3ｋｍ/ｈ。   結(jié)論:通過(guò)以上計(jì)算,直線(xiàn)電機(jī)通過(guò)各種半徑曲線(xiàn)最大速度取值根據(jù)國(guó)內(nèi)計(jì)算公式宜按結(jié)果取值。   3.2　車(chē)輛通過(guò)最小曲線(xiàn)半徑計(jì)算Ｄ-車(chē)輛的固定軸距(ｍ)   Ｍ-輪緣與鋼軌間的間隙或轉(zhuǎn)向架的偏移量(ｍ)   結(jié)果顯示:直線(xiàn)電機(jī)可通過(guò)的最小半徑為60ｍ,而廣州地鐵一、二、三號(hào)線(xiàn)則為150ｍ。   3.3緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算   計(jì)算是參照地鐵規(guī)范計(jì)算公式和方法,從超高順坡率要求,從限制超高時(shí)變率保證乘客舒適度和從限制未被平衡離心加速度時(shí)變率保證乘客舒適度三個(gè)方面,考慮超高順高順坡的要求,歸納出計(jì)算公式:   (1)當(dāng)Ｖ≤50ｋｍ/ｈ時(shí),   超高公式Ｈ=11.8Ｖ2/Ｒ   緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度ｌ=Ｈ/3≥20ｍ   Ｖ一設(shè)計(jì)速度(ｋｍ/ｈ)   Ｒ一曲線(xiàn)半徑(ｍ)   (2)當(dāng)50ｋｍ/ｈＶ70ｋｍ/ｈ時(shí)   超高公式Ｈ=11.8Ｖ2/Ｒ   緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度ｌ=Ｈ/2≥20ｍ   (3)當(dāng)70ｋｍ/ｈＶ≤3.2時(shí)   超高公式Ｈ=11.8Ｖ2/Ｒ   緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度公式ｌ=0.007ＶＨ≥20ｍ   3.4超高計(jì)算   超高公式Ｈ=11.8Ｖ2/Ｒ   不同曲線(xiàn)半徑、不同速度的超高計(jì)算結(jié)果匯總略。   3.5豎曲線(xiàn)最小半徑和設(shè)置豎曲線(xiàn)兩相鄰坡度差計(jì)算   由于直線(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛電機(jī)與感應(yīng)板產(chǎn)的間隙有嚴(yán)格要求,而間隙誤差來(lái)自軌道、線(xiàn)路等各個(gè)方面,這樣留給線(xiàn)路的誤差約為1ｍｍ。計(jì)算結(jié)果為:當(dāng)相鄰坡度差△ｉ≥1.6時(shí)應(yīng)設(shè)豎曲線(xiàn),而豎曲線(xiàn)最小半徑為Ｒ≥3125ｍ,考慮各種因素取△ｉ≥2‰時(shí)需設(shè)置豎曲線(xiàn),豎曲線(xiàn)最小半徑為Ｒ≥3000ｍ。(感應(yīng)板長(zhǎng)度分5ｍ、2.5ｍ、1.25ｍ三種)   4按日本公式進(jìn)行計(jì)算   車(chē)輛參數(shù):   最小平面曲線(xiàn)半徑:正線(xiàn)為100ｍ,輔助線(xiàn)為50ｍ;   車(chē)輛長(zhǎng)度:Ａ車(chē)約15800ｍｍ,Ｂ車(chē)約15600ｍｍ;   車(chē)體寬度:車(chē)體外部最大寬度=2490ｍｍ,在站臺(tái)高度處外部最大寬度為2490ｍｍ;   列車(chē)結(jié)構(gòu)速度:80ｋｍ/ｈ,列車(chē)最大運(yùn)行速度70ｋｍ/ｈ;   起動(dòng)平均加速度(0～35ｋｍ/ｈ)≥0.9ｍ/ｓ2;   轉(zhuǎn)向架軸距:1900ｍｍ,車(chē)輛定距:10500ｍｍ,自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架;   車(chē)輪直徑:660ｍｍ(新輪)。   4.1緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算   公式Ⅰ:ｌ1=400Ｈ   Ｈ-超高   公式Ⅱ:ｌ2=5.25ＨＶ   Ｈ-超高(ｍ)   Ｖ-速度(ｋｍ/ｈ)   計(jì)算按最大超高120ｍｍ,最大欠超高60ｍｍ進(jìn)行。從計(jì)算結(jié)果可知,相同曲線(xiàn)半徑和超高公式Ⅰ、公式Ⅱ的計(jì)算結(jié)果是不相同的,取值按相同曲線(xiàn)半徑、相同超高下按兩個(gè)公式計(jì)算的大值取,結(jié)果匯總略。   4.2軌距加寬   公式:Ｓ=1805/Ｒ-6   Ｒ-曲線(xiàn)半徑(ｍ)   表1結(jié)果表明當(dāng)Ｒ≤200ｍ時(shí)需進(jìn)行軌距加寬。列下表并與地鐵規(guī)范中的Ａ型車(chē)和Ｂ型車(chē)進(jìn)行對(duì)比:4.3超高   公式:Ｈ=11.3Ｖ2/Ｒ   Ｒ-曲線(xiàn)半徑(ｍ)   Ｖ-通過(guò)曲線(xiàn)速度(ｋｍ/ｈ)   其計(jì)算結(jié)果與地鐵規(guī)范相比,相同曲線(xiàn)半徑、相同速度下按日本公式計(jì)算結(jié)果為地鐵規(guī)范的11.3/11.8=95.8%,即按日本公式計(jì)算的超高略小。   5緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度按日本公式和規(guī)范公式計(jì)算的橫向比較   將緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度按日本公式和規(guī)范公式計(jì)算結(jié)果匯總列于同一表中進(jìn)行橫向比較,Ｈｍａｘ=120ｍｍ、Ｈｍａｘ=130ｍｍ、Ｈｍａｘ=140ｍｍ的不同可知有如下特點(diǎn):   (1)隨著曲線(xiàn)半徑的增大,速度的進(jìn)級(jí)按日本公式計(jì)算的要早。從前述可知,由于按日本公式計(jì)算的超高略小,故達(dá)到相同的最大超高和相同的曲線(xiàn)半徑,按日本公式計(jì)算的速度略大。   (2)當(dāng)Ｖ55ｋｍ/ｈ時(shí),相同曲線(xiàn)半徑、相同速度下,按日本公式計(jì)算的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度比按規(guī)范公式計(jì)算的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度值大(或相等);當(dāng)Ｖ≥55ｋｍ/ｈ時(shí),相同曲線(xiàn)半徑、相同速度下,按日本公式計(jì)算的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度比按規(guī)范公式計(jì)算的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度值小(或相等)。   6　結(jié)論分析   通過(guò)以上對(duì)比分析,采用日本公式計(jì)算的結(jié)果與直線(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)的特性比較接近,可作初步為直線(xiàn)電機(jī)相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)值,建議再通過(guò)有關(guān)試驗(yàn)和實(shí)踐檢驗(yàn)和修計(jì)算公式和計(jì)算方法的正確性,從而進(jìn)一步確定直線(xiàn)電機(jī)線(xiàn)路有關(guān)參數(shù)的計(jì)算公式,為研究直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)解決部分的技術(shù)問(wèn)題,這對(duì)對(duì)研究直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)和直線(xiàn)電機(jī)將來(lái)更廣泛的應(yīng)用具有一定的意義。