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原文传递电磁力对直线电机地铁车辆动力学性能的影响

论文题名：	电磁力对直线电机地铁车辆动力学性能的影响
关键词：	地铁车辆;动力学性能;电磁力;直线电机
摘要：	直线电机(LIM)地铁车辆是采用直线电机作为驱动方式的城市轨道交通车辆，具有不依靠黏着、结构简单、车辆整体高度较低、爬坡性能好、曲线通过能力强、噪音低等优点，适用于一些地形条件较复杂的城市。直线电机地铁车辆的电机初级和次级分别安装于车辆和轨道，之间会产生纵向、垂向和横向三个方向上的电磁力，在实现列车牵引和制动的同时，也有可能影响车辆的动力学性能。　　本文首先分析了LIM三向电磁力产生的原理、计算方法，重点对利用T型等效电路进行纵向和垂向电磁力计算进行了分析，对某实车所采用的直线电机的三向电磁力特性曲线进行介绍。其次介绍了直线电机的不同悬挂方式对转向架性能的影响，详细分析了MKⅡ型转向架和BM3000-LIM转向架的结构特点。　　然后根据LIM地铁车辆的自身结构特点以及控制规律，分别用动力学软件SIMPACK和数学分析软件MATLAB/SIMULINK，建立了LIM地铁车辆的动力学模型和基于某LIM的实际电磁力控制模型。最后通过SIMPACK和MATLAB/SIMULINK联合仿真的方法分析了电磁力作用下LIM地铁车辆的动力学性能，并与传统不考虑电磁力作用得到的结果作比较。验证了联合仿真方法的可行性的同时，得出以下结论: 　　一、有无电磁力对LIM地铁车辆直线轨道上运行动力学性能的影响: 　　①车轴横向力:电磁力的作用在速度小于40km/h的低速区有使车轴横向力趋于增大的效应，在大于40km/h的高速区有使车轴横向力趋于减小的效应; 　　②平稳性:考虑直线电机电磁力对横向平稳性的影响比对垂向平稳性的影响更显著，考虑电磁力作用时，在正常运行速度范围内，横向平稳性比不考虑电磁力作用时差; 　　③电机横向振动:在正常运行速度的范围内，有无电磁力对电机横向振动加速度影响较小; 　　④电机垂向振动:40km/h时电磁力作用使LIM垂向振动加速度最大值变小，但也会增加一个8.8Hz左右的共振频率。在正常运行速度的范围内，电磁力作用对减小LIM垂向振动加速度最大值有积极的作用; 　　⑤电机纵向振动:40km/h时考虑电磁力的作用时直线电机纵向加速度幅值近似为不考虑电磁力时幅值的两倍，并且会增加一个3.3Hz的共振频率;考虑电磁力作用时的LIM纵向振动比不考虑时要大; 　　⑥气隙:电磁力作用对电机气隙的影响可以忽略不计。　　二、有无电磁力对LIM地铁车辆曲线通过性能的影响　　①脱轨系数:考虑电磁力作用会使车辆过曲线时脱轨系数变小; 　　②轮重减载率:考虑电磁力作用时，会使车辆通过曲线时轮重减载率变小; 　　③平稳性:考虑电磁力作用的平稳性要好于不考虑时的平稳性; 　　④整车轮轨磨耗:电磁力作用使得车辆过曲线时整车轮轨磨耗增大; 　　⑤LIM横向振动:电磁力的作用使LIM横向振动变弱; 　　⑥LIM垂向振动:车辆通过工况一曲线时，考虑电磁力作用会使LIM垂向振动加速度的有效值和最大值都变小，而通过工况二和工况三曲线时，考虑电磁力作用会使LIM垂向振动加速度的有效值和最大值都变大; 　　⑦LIM纵向振动:电磁力作用对三种曲线工况下LIM的纵向振动影响不大; 　　⑧气隙:电磁力作用对电机气隙的影响可以忽略不计。
作者：	刘高坤
专业：	载运工具运用工程
导师：	罗世辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文