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原文传递城轨车辆涡流制动技术研究

论文题名：	城轨车辆涡流制动技术研究
关键词：	城市轨道交通;非摩擦制动;永磁涡流制动;制动力矩;磁场分析;温度场分布
摘要：	随着我国城市化进程的加快，城市交通出现的问题日益严峻。发展城市轨道交通是缓解城市交通压力的一条有效途径。然而，城市轨道交通由于运行环境的特殊性而受到诸多限制，在执行运输任务中暴露出不少弊端。由于城轨车辆一般在封闭的地下站点间频繁地启停运行，采用踏面制动方式。频繁制动会使车轮或闸瓦因磨耗及摩擦热而产生变形甚至发生破坏，此外，长期剧烈的摩擦还会产生大量的有害粉尘污染，对周围环境产生不利影响。非摩擦制动技术可以有效解决上述问题。目前电力机车和动车已广泛应用了再生制动或电阻制动，而拖车由于无电机，仍以空气制动为主。对于运行速度在100km/h以下的城市轨道列车，其动车已应用了再生制动等非摩擦方式，如果拖车也能够采用非摩擦制动，将有效避免传统踏面制动出现的问题。因此，本文着力研究可应用于城轨拖车的一种非摩擦制动技术--旋转型永磁涡流制动。　　本文首先比较了几种非摩擦制动技术，分析了旋转型永磁涡流制动在轨道交通制动中的优势。在综合国内外涡流制动研究和应用现状的基础上，以成都地铁一号线列车的拖车为对象，根据其转向架的特点，完成了旋转型永磁涡流制动装置整体结构设计，并确定了装置各组成部件的相关参数。　　根据电磁感应理论，计算了所设计的旋转型永磁涡流制动装置的制动力矩，得到了制动力矩与速度的变化关系。分析了结构、材料等因素对制动力矩的影响。　　从电磁场的基本理论出发，通过比较电磁场的三种计算方法，确定了本文选用的分析方法。在有限元分析软件ANSYS中先采用3-D节点法对旋转型永磁涡流制动装置的工作原理进行分析、验证。在此基础上，完成了制动装置三维静态磁场分析，得到空气隙磁场强度随外圈磁体旋转角度变化的规律。然后采用2-D节点法分析了制动盘材料、气隙厚度和制动盘作用厚度等因素对气隙磁场的影响。　　在热力学和应力场相关理论基础上，以有限元法为基础计算了制动盘的温度场和应力场。根据成都地铁一号线列车正常全程运行并折返的实际工况，在ANSYS中计算并分析了制动盘的温度场和应力场，得到了制动盘在列车运行中的温度变化规律、热应力分布状态及其热变形位移。并计算了紧急制动情况下制动盘的温度场分布状态。计算结果表明所设计方案能够满足运行要求。　　最后，从制动装置的原理出发，设计了一套制动模型试验装置。通过试验验证了旋转型永磁涡流制动的原理，并得到了制动力与主要设计因素之间的关系。
作者：	邓长青
专业：	车辆工程
导师：	倪文波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文