磁懸浮機(jī)車及技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性
直線電機(jī)已開始在磁懸浮鐵路、城市軌道交通中應(yīng)用。介紹了直線電機(jī)的分類、3種典型的磁懸浮鐵路和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪軌交通，對上述交通方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征進(jìn)行了對比，總結(jié)了上述交通方式的適用范圍。
從1825年世界第一條鐵路出現(xiàn)算起，軌道交通已有近180年的歷史。特別是上個(gè)世紀(jì)中葉以來，隨著科技的進(jìn)步，軌道交通運(yùn)輸方式不僅在諸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且軌道交通方式本身也發(fā)生了巨大的變革。快速軌道交通有地鐵、輕軌、單軌等多種方式。牽引方式歷經(jīng)蒸汽牽引、內(nèi)燃牽引、電力牽引等階段，目前在世界范圍內(nèi)又發(fā)展出直線電機(jī)牽引的交通方式，包括磁懸浮鐵路、直線電機(jī)輪軌交通、磁懸浮飛機(jī)等。磁選 該交通方式目前正在迅速發(fā)展，將來會成為本世紀(jì)的主要交通方式一。
本文介紹以直線電機(jī)作為牽引方式的新型客運(yùn)交通方式，主要包括技術(shù)原理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，最后對我國發(fā)展軌道交通系統(tǒng)提出發(fā)展建議。
2. 直線電機(jī)及分類
2.1 直線電機(jī)原理 傳統(tǒng)的輪軌接觸式鐵路，車輛所獲得的牽引力（或稱驅(qū)動(dòng)力）、導(dǎo)向力和支承力均依靠輪軌相互作用獲得，電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車或電力機(jī)車的牽引動(dòng)力來自于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直線電機(jī)交通系統(tǒng)不使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)而使用直線電機(jī)(liner motor)來獲得牽引動(dòng)力?？梢韵胂髮鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)從轉(zhuǎn)子中心向一側(cè)切開并且展直，這樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)則變?yōu)橹本€電機(jī)。軟磁合金或者認(rèn)為直線電機(jī)是半徑無限大的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。這時(shí)定子中的旋轉(zhuǎn)磁場將變?yōu)橹本€移動(dòng)磁場，車輛將隨著直線電機(jī)磁場的移動(dòng)而向前運(yùn)動(dòng)。
2.2直線電機(jī)分類
直線電機(jī)可以根據(jù)磁場是否同步、定子長度及驅(qū)動(dòng)方式等因素進(jìn)行分類。
2.2.1 按直線電機(jī)定子長度劃分 根據(jù)定子長度的不同，直線電機(jī)可以劃分為長定子直線電機(jī)和短定子直線電機(jī)。
長定子直線電機(jī)的定子（初級線圈）設(shè)置在導(dǎo)軌上，其定子繞組可以在導(dǎo)軌上無限長地鋪設(shè)，故稱為“長定子”。
長定子直線電機(jī)通常用在高速及超高速磁懸浮鐵路中，應(yīng)用在長大干線及城際鐵路領(lǐng)域。短定子直線電機(jī)的定子設(shè)置在車輛上。耐蝕軟磁合金由于其長度受列車長度的限制，故稱為“短定子”。
短定子直線電機(jī)通常用在中低速磁懸浮鐵路及直線電機(jī)輪軌交通中，用在城市軌道交通領(lǐng)域。
2.2.2 按直線電機(jī)的磁場是否同步劃分
導(dǎo)軌磁場與車輛磁場可以同步運(yùn)行，也可以不同步運(yùn)行。據(jù)此可以將直線電機(jī)劃分為直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)兩大類型。
直線同步電機(jī)LSM(Liner Synchronous Motor)一般采用長定子技術(shù)，定子線圈（初級線圈）安裝在導(dǎo)軌上，磁性材料而轉(zhuǎn)子線圈（次級線圈）安裝在車輛上。導(dǎo)軌上的轉(zhuǎn)子磁場與車輛上的定子磁場同步運(yùn)行，控制定子磁場的移動(dòng)速度就可以準(zhǔn)確控制列車的運(yùn)行速度。高速、超高速磁懸浮鐵路一般使用該種長定子直線同步電機(jī)。德國的運(yùn)捷TR和日本的MLX系統(tǒng)均使用這種直線同步電機(jī)。
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