北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 y8 8 0 】。0 6 摘要 現(xiàn)代地鐵的發(fā)展從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性出發(fā)，疑要求隧道尺寸小，又要求 車(chē)瓤輪廓尺寸大。爨此，確定合理的車(chē)輛黢器、設(shè)備眼爨、建筑限爨將有 助于瓣決姥鐵經(jīng)濟(jì)性黯安全牲之閩靜矛辮。 基予廣州4 、5 號(hào)線采溺的組線電橇逢鐵車(chē)輛，本論文根據(jù)最新的地 鉸限界標(biāo)準(zhǔn)，在已知車(chē)輛輪廓控制點(diǎn)的前提下，將車(chē)體輪廓控制點(diǎn)分為車(chē) 頂空調(diào)、車(chē)扁、信號(hào)燈和側(cè)墻，轉(zhuǎn)向架輪廓控制點(diǎn)分為懸掛物、制動(dòng)盤(pán)最 低點(diǎn)、踏面、輪緣和車(chē)載定子，受電器分為受電弓和受流器，分別計(jì)算車(chē) 體和轉(zhuǎn)向架在平移與傾角偏移相同和相反情況下的偏移星及車(chē)瓤眼界，并 對(duì)限界中出現(xiàn)的糧交現(xiàn)象進(jìn)行修正，以確保劃定的眼霧能夠包察車(chē)輛在不 因的條饞下鼴有的可能。 遺鐵黢界標(biāo)準(zhǔn)中掰給轉(zhuǎn)向架二系空氣彈簧采焉線毪原疆計(jì)算，忽 略了工作特髓及工 笮范圍。蠲既，本論文在研究空氣彈簧結(jié)構(gòu)和工作原理 基礎(chǔ)上，提出了一種新的車(chē)輛限界計(jì)算方法。 本論文分析直線電機(jī)車(chē)輛車(chē)體( 包括車(chē)頂空調(diào)) 、轉(zhuǎn)向架和受電器的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)，修正計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)，著羹考慮車(chē)載定子的動(dòng)態(tài)偏移攝，嚴(yán) 格計(jì)算各部位控制點(diǎn)在車(chē)輛不同的運(yùn)藿環(huán)境下的偏移量及車(chē)娥暇界。 在參照地鐵限爨橡準(zhǔn)提供蛇各耪計(jì)算參數(shù)豹基礎(chǔ)上，羹毅考慮楣 關(guān)計(jì)算參數(shù)的概率分農(nóng)秘參考蓬，計(jì)舞爨參數(shù)在不羈可靠度下的車(chē)輛限器。 最鬣，采角v i s h a lc + + 開(kāi)發(fā)密了功虢較為完善韻“贏線電豐凡車(chē)輛限界 計(jì)算”軟件。軟件分為參數(shù)輸入模塊、運(yùn)算模塊、輸出模塊、系統(tǒng)設(shè)置模 塊4 部分，采用簡(jiǎn)易的菜單式結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)條件的選擇以及結(jié)構(gòu)、 懸掛、線路、動(dòng)力學(xué)參數(shù)值及可靠度的設(shè)置，可以完成對(duì)車(chē)輛限界的準(zhǔn)確 計(jì)算以及眼界圖形輸出等功能。 關(guān)鍵詞：直線電機(jī)，車(chē)鞭眼界，參數(shù)可靠度 北京交通大學(xué)頒士學(xué)位論文 轟b s t 基e t t h od e v e l o p m e mo fm o d e mm e 戧od e m a n ds m a ut u n n e la 1 1 da tt h es 鋤e t i m ea b 璩s i z e 蠡g 激ev e 醢e l ef o r 瞧掣箍e t i e a b i l i 毛y 黼de c 鼴。期呈c 蠢e 爨e i 髓c ys o c o n f i r mm el ( i n e m a t i ce n v e l o p e ，e q u i p m e n tg a u g e s ，s t n l c t l l r eg a u g e se x a c t l y c o u l ds o h 毽t h ec o n t r a d i 。t i o nb e 嘲e e np 糯e t i c a b i 娃t ya n de e 鰳o m i c a le 懋c i e n c y ， t h i st h e s i sb a s eo nt h en e w e s t 脅泐列蹭哪砷臺(tái)嘲櫛a n dm el mc a r w h i c hw i l lu s e do nt h en 0 4a n dn 0 5l n ei ng u a n g z h o u ，u n d e rt h ep r c m i s eo f t h ec o n t r o l p o i n t s a r ek n o w n ，d i v i 如b o d y w o 譙蠡g u r ec o n t r 0 1p o i n t si n 軸 a i r - c o n d i t i o n ，s h o u l d e r s i g n a l ，s i d ew a i l ，d i v i d eb o g i ei n t os u s p e n d e hl o w e s t p o i n t 西r a l ( ed i s c ，骶蠢，f i ma n ds t a t o d i v i 玉c u 。n te o l l 量o ri 瑤op a n t o g r a p h a 1 1 ds h o e g e 甄c a l c u l a t et h en u 4 0 wa 1 1 dg a u g e sr e s p o c t i v e l yl u l d e rt h es i t u a t i o no f t 殛b o d y 髓db o g i eh a v od i 蕊凇黼ds 趣ep 弧l l e l 翔o v e 勰矗。懿e 專(zhuān)，a l s o m o d i f yt h ec r o s si nt h ek i n e m a t i ce n v e l o p e ，i n s u m ee n v e i o p ec o u i di n c i u d e 啦oa l lp o s s 攜i l i 鑼法蠡強(qiáng)言r 翻te o 玨d 至t i i n 朋打r 口鮒m 靜船c 衄脅勃柙t 1 1 ec a l c u l a t em e t h o di sb a s e do n 廿1 e1 i n e a r i t y0 f t h ea i rs p r 主n g ，n e g l e c ti t sw o r kc h a r a c t e r i s t i ea n dw o r kr a 王l g e 。s o ，t 圭l i s 毛量l e s i sg i v e an e wc a l c u l a t em e t h o do f 吐l e 瓶n e m a t i ce r e i o p ew 圭1 i c hb a s eo nt 1 1 e 托s e a r c ho f t h es t m c t u r ea n dw o r k p r i n c i p i u mo f a i rc o n d i t i o n 弧i sm e s i sa n a l y z et ks 拄1 1 e t u r ec h a r a c t e r i s t i co fm ew o r kb o d y b o g i e ， c u r r e n tc o l l e c t o r ， m o d i f yt h ec a l c u l a t em e t h o d齟dp a r a m e t e r e 聯(lián)l p h a s i z e c 。玨螽d 囂ro nt 玨ed 弘黼i e 魏移wo fs t 采o rc a 鹺醯聰如ec 甄c a l e 玨l a t e 臻霉q u a n 螽t y o ft h r o wa n dk i n m a t i ce n v e l o p eo fc o n t r o lp o i n t ss t r i c t l yu n d e rt 1 1 ed i 臟r e n t l l 臻i | l ge n v i o 玨氆拱 t 。 b a s eo nt h ec o n s u l tt h ep a r a m c t e ro ft h e 朋研朋囂口增甜甜黼凡， f e e o n s 芻童髓t h ep ! 喲a(bǔ) b i l i 移d i s t f i b u 疰o na 蘸dv 越硅eo ft l 掂e o f r e l a i v ep 矗r 髓e l e r ， 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 a n dr e c a l c u l a t em ek i n e m a t i ce n v e l o p eb yd i f f b r c n tp a r 鋤e t e r r e l i a b i l i t y d e v e l o p e dap e r f e c ts o 脅a r ef 研g(shù) a u g e sc a l c u l a t i n go fu mu s i n g p r o 目鋤m i n gm e t h o di nv i s u a lc + + l a n g u a g e t h es o 腳a r ei sm a d eu po ff o u r m o d u l e s ：p a r 鋤e t e ri n p u t ，c a l c u l a t e ，o u 印u t ，s y s t e ms e t u p ，u s i n gs i m p l em e n u s t r i l c t u r e i tc a nc o r n p l e t eg a u g e sc a l c u l a t i o n ，g r 印h i c so u t p u tb yc h o o s et h e r u n n i n ge n v i r o n m e n ta i l ds e t u p t h ep a r 蛐e t e ro fs 譏l c t u r e ，s u s p e n s i o n ，1 i n e ， d y n a m i c sa n d t 1 1 e i rr e l i a b i l i t y k e yw o r d s ：l i n e a ri n d u c em o t o r ，k i n e m a t i ce n v e l o p e ，p 猢e t e rr e l i a b i l i t y 第一章緒論 第一章緒論 l 。l 城市軌道交通的發(fā)展 鑫英鬣倫敦氆莽上第一條魏鐵( 滟t r o ) 投入運(yùn)營(yíng)，迄今有1 3 0 多年“1 的歷程。題茲全球已有1 2 0 多令城市擁有地鐵，總營(yíng)遮墨程超過(guò)7 0 0 0 如， 目前地鐵( a 型b 型c 型和低地板輕軌車(chē)。1 ) 融成為城軌交通運(yùn)載工具的主流 模式。此外，輕軌( l r t ) 、有軌電車(chē)( t r o l l e yb u s ) 、市郊通勤車(chē)c o 唧u t o r 、 獨(dú)軌m o n o r a i l 以及新交通系統(tǒng)( a g t ) 也都獲得了不葡程度的應(yīng)用與發(fā)展。 它翻郁是一種遴逮旋轉(zhuǎn)電視驅(qū)動(dòng)，依靠輪鞔作蔫來(lái)傳遞牽弓| ( 翻動(dòng)) 力瓣儔 統(tǒng)的技術(shù)模式。這； 申技術(shù)模式。“由于其結(jié)掬茂單，技術(shù)成熟，承載能力大， 運(yùn)行阻力小等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)在技術(shù)上得到了不斷的完善和擴(kuò)展”+ ，蹦前 仍然主導(dǎo)糟并將繼續(xù)主導(dǎo)著城軌交通車(chē)輛的發(fā)展方向。 但是，宙予傳統(tǒng)技術(shù)模式的地鐵車(chē)輛怒依靠輪孰作用束發(fā)揮牽弓| 蒂動(dòng) 力，良于物理糖羞戇存在隈鍘了其熱減速凌j 蓬麓鞠聰竣牲能懿提高，還存 在全天候運(yùn)行姆性較差、運(yùn)行的機(jī)械振動(dòng)和噪聲較大、車(chē)輛結(jié)構(gòu)輕量化積 小型化困難等缺點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)科技界、工業(yè)界一直在追求研發(fā)一種新的非 粘著作用的技術(shù)模式。 隨著城市純進(jìn)程的如茯和城建物的密巢，遺鐵也飄單一的地下形式發(fā) 震裂縫下一逮纛一裹槳提結(jié)合熬形式，弱孵還觚擎一瓣城送運(yùn)浚發(fā)震囊藏 區(qū)一城郊聯(lián)運(yùn)，從面使城軌交通出現(xiàn)了如下新的運(yùn)行特點(diǎn)： 1 、線路的立體化，使線路垂斷面坡度加大； 2 、城建物的密集，使線路的水平斷面| i 封線變?。?3 、車(chē)輛速度不斷遣麴浹幫辯闖疆不斷魏縮短，要求墟鐵車(chē)輛的起動(dòng)箭 動(dòng)蛙斃進(jìn)一步撾裹： 4 、環(huán)保的要求更高，愛(ài)求車(chē)輛的振動(dòng)和噪聲的影響更小： 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 、地鐵運(yùn)營(yíng)中客流較大“1 ，為減少遙營(yíng)成本必須降低土建工程的造價(jià)， 疆求地鐵車(chē)輛重贛輕、體積小，才能使隧道和高架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。 圭螽鐵優(yōu)點(diǎn)很多8 “，僵建鬣模大，投資多，z 麓長(zhǎng)；高架轅逶交逶鶼 投資蹦顯小予地鐵，其建設(shè)工期也應(yīng)可在地露上嗣時(shí)開(kāi)工囂炔于地鐵建設(shè)， 但線路走向受地面上既有建筑的嚴(yán)格限制，與地鐵相比，期限曲線半徑小， 對(duì)噪聲的控制要求高。因此，如何開(kāi)發(fā)條既可降低工程造價(jià)、又能適應(yīng) 小半徑筒線、噪聲低、磨耗小、運(yùn)用及維護(hù)費(fèi)用少、性能價(jià)格眈高的城市 轆道車(chē)輛，楚鴦噩恢發(fā)震城市軟道交逶熬關(guān)毽之一。 盡簸在世界范圍愨，為適應(yīng)城市孰道交通在探索一魑新的模式。如法 圈開(kāi)創(chuàng)的以橡膠輪和混凝土軌面( 水平導(dǎo)向和垂直承載) 構(gòu)成的黏著驅(qū)動(dòng)方 式的車(chē)輛，曾因?yàn)榫哂休^大的黏糟系數(shù)和較強(qiáng)的爬坡能力，較小的振動(dòng)和 噪聲一度被推廣使用，已在法國(guó)巴黎及英絕多個(gè)城市的2 0 多條城市軌道交 遴中餐到采麓。然兩，該系繞工穩(wěn)遙銓贏，系統(tǒng)復(fù)雜，戇耗大，運(yùn)藿成本 薅，膠輪磨糕大及膠粉污染嚴(yán)重。目本開(kāi)發(fā)的單軌運(yùn)載車(chē)輛系統(tǒng)“，有跨 座式和吊掛式兩種方式，在日本東京、美國(guó)輿蘭多澳大利亞悉尼、馬來(lái)兩 溉吉隆坡、中國(guó)重慶等多個(gè)園家和城市采用，但發(fā)展前景并不被看好。 蕊線電視驅(qū)動(dòng)車(chē)倆可黻褫為臺(tái)旋轉(zhuǎn)電稅沿半徑方淹切開(kāi)雨震平靜愁 疲毫瓠，定子( 磁鐵幫線鬻) 鞠轉(zhuǎn)子感應(yīng)叛) 分裂安裝在車(chē)輛轉(zhuǎn)囊絮上和孰 道中閾的導(dǎo)軌上，與普通旋轉(zhuǎn)感應(yīng)式電機(jī)的原理一樣“，只不過(guò)其運(yùn)動(dòng)方 式由旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)( 如圖1 1 所示) ，構(gòu)成了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的作用機(jī)能。 這種驅(qū)動(dòng)方式力的傳遞途徑與旋轉(zhuǎn)電機(jī)完全不同，它不需要中間的機(jī)械傳 動(dòng)裝豢環(huán)節(jié)，而楚輜嗣宣線電梳酌車(chē)載定子與圭盤(pán)磷感應(yīng)板靜_ 鬣接電磁作嗣 ( 也可褪為惑線龜壤垂身豹佟用) ，產(chǎn)生牽引，利動(dòng)力，完全不霉岱助輪孰 相互作用，所以它被稱(chēng)之為日# 黏糟驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這也正是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式 的實(shí)質(zhì)所在”1 。 第一章緒論 囂l ，l 直線彀楓磊理示憊圖 糞線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)在霸外多個(gè)城市已有2 0 年的安全可靠運(yùn)用戲功經(jīng) 驗(yàn)。在翻外可以說(shuō)是技術(shù)成熟、安全可靠的非粘著驅(qū)動(dòng)方式的軌_ i 煎交通運(yùn) 載系統(tǒng)。具有車(chē)輛小型化、動(dòng)力性能優(yōu)良、編組靈活等怒直線電機(jī)車(chē)輛的 突出特點(diǎn)。在隧邋選線和降低工程造價(jià)方面有綴大的優(yōu)勢(shì)“。雙襲1 i 可 以看出，全世界已有4 個(gè)國(guó)家共9 條2 0 0 多i 【1 1 1 的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)地鐵線路投 入裔鼗遮營(yíng)。 表1 1 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的地鐵在世界軌道交通中的應(yīng)用 瓣聞( 年)地點(diǎn)線路長(zhǎng)度k 薅 1 9 8 5如拿大多倫多6 4 1 9 8 6 2 0 0 2加拿大溫哥華5 1 4 1 9 8 7美國(guó)艨特律4 。8 1 9 9 0蟊奉大坂市營(yíng)她鐵7 號(hào)線5 2 1 9 9 1日本求京都營(yíng)地鐵1 2 號(hào)線 3 8 7 1 9 9 8馬來(lái)鞭亞吉隆坡p u t r a 系統(tǒng)2 9 4 2 0 0 0基本橫濱索營(yíng)璉鍰4 號(hào)線4 2 2 0 0 2日本神戶(hù)市營(yíng)地鐵海岸線7 9 2 0 0 3美國(guó)紐約肯尼迪機(jī)場(chǎng)線1 3 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 直線電機(jī)車(chē)輛 1 2 1 直線電機(jī)車(chē)輛概述 直線電機(jī)車(chē)輛不需要中間傳動(dòng)裝置，車(chē)輛下部限界不構(gòu)成對(duì)結(jié)構(gòu)的約 束，因此可以采用小車(chē)輪。再者，由于不需要旋轉(zhuǎn)電機(jī)的懸掛安裝空間， 車(chē)輛地板面的高度同傳統(tǒng)地鐵車(chē)相比可以大大降低。國(guó)外主要直線電機(jī)車(chē) 輛的參數(shù)見(jiàn)表1 2 、1 3 。 表1 2 國(guó)外直線電機(jī)車(chē)輛參數(shù)表 m ki m k 日本7 0 系列日本1 2 0 0 0 車(chē)輛 k ( m ) 1 2 71 6 8 51 5 81 6 5 寬( m ) 2 52 ，6 52 4 9 62 5 尺寸 高( m ) 3 1 2 53 4 43 1 23 1 5 軌面到地板高度( m ) o 7 9o 8 2 5 車(chē)重( t ) 1 4 3 72 22 4 5 2 6 52 5 5 編組( 輛) 2 、4 、62 、446 軌徑( m m ) 4 7 05 8 5 6 6 06 1 0 最小曲線半徑( m ) 7 07 0 1 0 0 1 0 2 最大運(yùn)營(yíng)速度( k m h ) 8 08 0 1 0 0 7 07 0 表1 3 直線電機(jī)車(chē)輛的主要參數(shù)“6 1 2 m 車(chē)輛1 6 m 車(chē)輛2 0 m 車(chē)輛 軌距 1 4 3 5 1 4 3 5 1 4 3 5 車(chē)輛長(zhǎng)度m m 1 2 6 0 0 1 6 5 0 02 0 0 0 0 車(chē)輛寬度m 2 5 0 0 2 5 0 0 2 8 5 0 車(chē)輛高度m 3 0 5 0 3 1 5 0 3 2 8 0 地板高度m m 7 0 08 0 09 3 0 乘客室高度m m 2 0 5 0 2 1 0 0 2 1 0 0 車(chē)輪直徑m 5 2 0 6 1 0 7 6 0 轉(zhuǎn)向架軸距m m 1 7 0 0 1 9 0 0 2 1 0 0 轉(zhuǎn)向架中心距m 8 6 0 01 1 0 0 01 3 8 0 0 4 第一章緒論 1 2 2 直線電機(jī)轉(zhuǎn)向架概述 直線電機(jī)的初級(jí)線圈部分有兩種轉(zhuǎn)向架懸掛方式：抱軸式與架懸式。 由于初級(jí)線圈與感應(yīng)軌的鋁板存在氣隙，當(dāng)氣隙太大時(shí)，效率將降低；而 旋轉(zhuǎn)電輥?zhàn)脷庠ツ逸o承袋絳證，胃淡綴，l 、。壹線毫輥條件下氣豫太小會(huì)弓i 起磁撞，耳軀氣隙一般為1 0 嗽左右，因此對(duì)坡道及感應(yīng)軌的平熬度控制有 較高的要求，這也是直線電機(jī)動(dòng)車(chē)能正常運(yùn)行的關(guān)鍵。因此采用架懸式時(shí)， 一系器掛需要撤離或作垂直麗發(fā)靜修菠；_ f 爵采磊魏轆式結(jié)梅時(shí)，初級(jí)線圈 的約東不能妨礙輪對(duì)的微小徑肉搖頭。 1 、迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向架“”( m ki 型轉(zhuǎn)向槊) ： 當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入魏線時(shí)，車(chē)輛與轉(zhuǎn)向漿闖將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，藏時(shí)追導(dǎo)向季凡構(gòu)傳 遞了這秘轉(zhuǎn)動(dòng)，并接一定比例驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向架的藏后輪對(duì)媚嶷做出發(fā)起搖頭運(yùn) 動(dòng)以趨向曲線的徑向位鬣。它的輪對(duì)采用了與軌頭形狀甄配的大錐度磨耗 型踏謠，在赭線上可班產(chǎn)生較大的級(jí)向蠕淆力矩，推動(dòng)輪對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)。 蹦l 。2 整導(dǎo)彝經(jīng)彝轉(zhuǎn)自絮示意強(qiáng) 2 、自等向橇構(gòu)轉(zhuǎn)向架。7 3 ( 酣 ( 1 l 型轉(zhuǎn)向架) ： 躲利用輪對(duì)的這種孀漏導(dǎo)肉能力。自導(dǎo)底與追導(dǎo)向轉(zhuǎn)彝絮憋洼能麓異 主要在于機(jī)械結(jié)構(gòu)。迫導(dǎo)向方式較復(fù)雜，使車(chē)體、轉(zhuǎn)向架與輪對(duì)搖頭運(yùn)動(dòng) 5 北京交通大學(xué)磺士學(xué)位論文 強(qiáng)迫耦合，因而可以基本上以徑向位通過(guò)很小的半徑曲線。其導(dǎo)向的機(jī)械 結(jié)構(gòu)相對(duì)麓單，主要依靠糕潛力導(dǎo)巍，因擾熬線半徑較小時(shí)，不荔達(dá)到徑 向要求“”。 3 、整體構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架： 日本制造的崽線電機(jī)牽輛，包括1 2 0 0 0 黧、7 0 型車(chē)輛采用整體的構(gòu)架 而非三大件式的自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架。嶷線電機(jī)憋掛于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫梁上， 屬于簧上質(zhì)量，兩橫梁之閩安裝有承平牽弓l 杼，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架通過(guò)一系懸掛 彈性定位于軸箱。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力通過(guò)設(shè)在商線電機(jī)的牽引桿 傳遞囂枕粱，孬 j l l 搖穗控釋傳遞到車(chē)俸。該系箍轉(zhuǎn)向檠沒(méi)有安裝邋導(dǎo)囪楓 構(gòu)，而是采取降低軸箱縱向、橫向支撐剛度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)軸沿鐵軌方向 豹塞然定位。 1 2 3 崽線電機(jī)技術(shù)特性 由于非黏著驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以嫗線電機(jī)地鐵車(chē)輛鼴有如下特點(diǎn)“1 ： l 、優(yōu)良的動(dòng)力性能 豳于車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)是依靠直線電機(jī)所產(chǎn)生的電磁力來(lái)推進(jìn)，而車(chē)輛車(chē)輪 僅起支撐承載作用，不傳遞力，不辮受到輪軌黏著因素的制約。剿此，車(chē) 輛可醴獲得狠強(qiáng)的起動(dòng)、繃速和減遮動(dòng)力性能，尤其器有突出靜爬瑗能 力，線路最大坡度可以允許在8 0 以上( 傳統(tǒng)的地鐵車(chē)輛最大允許3 0 ) ， 并髭在滁劣髂環(huán)境饔轆蟊條舞下舔簿趣好靜瞧艇。 2 、實(shí)現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)向架 由于盞線電橇驅(qū)動(dòng)方式，車(chē)輪不籌建遵零弓| ，裁動(dòng)力，疑戳毒凌禧定位 結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)化，尤其掇縱向定位剛度不再因需傳遞力而要求設(shè)計(jì)得很 大，圜戴可以容鵜靜實(shí)現(xiàn)較小魏輟輟定位繳、橫囪雕度，達(dá)到柔性定位。 再加上軸間無(wú)傳動(dòng)裝置和鼠機(jī)安裝，所以轉(zhuǎn)向架的軸距可以做到1 8 0 0 m 左 6 第一章縷論 右( 傳統(tǒng)的她鐵攀輟為2 1 0 0 黼敷上) ，這樣裁綴容易實(shí)璦結(jié)秘麓單豹徑每轉(zhuǎn) 向架，提高了車(chē)輛的曲線邋過(guò)性能和運(yùn)行平穩(wěn)性。由于轉(zhuǎn)向絮具巍徑向功 能且軸距較小，使地鐵運(yùn)營(yíng)線路的最小曲線半徑可低到8 0 m 左右( 傳統(tǒng)的地 鐵車(chē)輛要2 5 0 m 以上“”) ，使線路的選擇更容易避開(kāi)地下建筑物基礎(chǔ)和高架 途瑟建襞秘，可減少線籍占縫和拆迂工作量，遣可大大降低建工程造價(jià)。 3 、橫斷磋結(jié)梅小型純 由于藏線電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單“”不需要中閱傳動(dòng)裝置，車(chē)輛下部限 界不構(gòu)成對(duì)結(jié)構(gòu)的約束，因此可以采用小的車(chē)輪啦6 1 0 m m ( 傳統(tǒng)地鐵車(chē)輛為 由8 6 0 m m ) 。再者出于不需要旋轉(zhuǎn)電機(jī)的懸掛安裝空間，車(chē)輛地板面可降至 距鞔瑟7 0 0 黼( 镥統(tǒng)靜姥鐵攀輛為l l g 0 m m 戳主) 。戳綜合各項(xiàng)小登化措施， 使該型地鐵車(chē)輜的橫凝囂囂積大大減小，與傳絞遮鐵車(chē)輟楣比大約減少 4 0 ，這樣對(duì)地鐵隧道橫斷兩的選擇極為有利。線路工程斷面小型化后，可 大大降低土建工程的造價(jià)，據(jù)測(cè)算地下工程大約可降低2 0 左右，商架工程 大約阿降低3 0 左右。 4 、洚低振動(dòng)幫臻聲 出于嶷線電壤驅(qū)動(dòng)的地鐵車(chē)輛，沒(méi)有齒輪傳動(dòng)枧構(gòu)的嚙合振動(dòng)葶玨噪聲； 其次，車(chē)輪也不是驅(qū)動(dòng)輪，沒(méi)有動(dòng)力輪對(duì)與鋼軌蠕滑滾動(dòng)產(chǎn)生盼搬動(dòng)和噪 聲；弭加上徑向轉(zhuǎn)向架良好的曲線通過(guò)性能，避兔了過(guò)曲線時(shí)輪軌沖角帶 來(lái)靜掇動(dòng)和嗓聲。所以該垂地鐵車(chē)輛其有振動(dòng)小，嗓聲低的優(yōu)點(diǎn)，有利于 環(huán)境保護(hù)。 5 、良好蛉嶷全性和可靠性 e l ；i 于巍線電機(jī)驅(qū)動(dòng)地鐵車(chē)輛是典型的非黏著驅(qū)動(dòng)方式，牽引制動(dòng)性能 發(fā)揮不依賴(lài)于環(huán)境，怒一種全天候的運(yùn)載工具。巍線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電磁力的 分力使輪孰聞產(chǎn)生一定的酣船壓力，有和于鍵商輸軌運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，因此 其安全牲攆標(biāo)較薅。菇翔上取漳了旋轉(zhuǎn)毫裰驅(qū)動(dòng)黲必綏貔滾動(dòng)李垂承、傳葫 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 齒輪，磨耗小，大大提高了車(chē)輛運(yùn)行的可靠性和可維護(hù)性，維修工作量較 小，維護(hù)成本較低。 6 、良好的編組靈活性和運(yùn)營(yíng)適應(yīng)性 由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的地鐵車(chē)輛具有比傳統(tǒng)車(chē)輛更強(qiáng)的加減速性能，有 更高的停車(chē)位置控制精度，因此更容易實(shí)現(xiàn)小編組，高密度，自動(dòng)駕駛的 運(yùn)行模式。它可以以2 6 輛靈活編組，適應(yīng)不同的客運(yùn)量需要。按6 輛編 組，每小時(shí)4 0 對(duì)列車(chē)密度計(jì)算，最大單向輸送能力可達(dá)4 萬(wàn)人h 。 由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)地鐵車(chē)輛仍采用鋼車(chē)輪和鋼軌來(lái)支撐和引導(dǎo)車(chē)輛運(yùn) 行，所以仍可采用長(zhǎng)期運(yùn)用成熟的、安全可靠的軌道電路信號(hào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)行 對(duì)列車(chē)的信號(hào)傳輸，運(yùn)行監(jiān)控和集中調(diào)度，運(yùn)營(yíng)適應(yīng)性較好。 7 、低效率、低功率因數(shù)的缺點(diǎn) 地鐵車(chē)輛上工程應(yīng)用的直線電機(jī)，由于車(chē)載定子與地面轉(zhuǎn)子是處在一 個(gè)相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的彈性( 軸箱垂向彈性定位) 系統(tǒng)間，不可避免地會(huì)造成相 互陽(yáng)j 隙變化，因此氣隙設(shè)計(jì)得不能太小，否則會(huì)導(dǎo)致不安全因素，一般定 在1 2 唧左右。由于直線電機(jī)是有端部的，不可必面的存在著靜動(dòng)態(tài)邊端 效應(yīng)”“，因此漏磁場(chǎng)較大，機(jī)電能量轉(zhuǎn)化率低，所以直線電機(jī)的效率較低 ”“，一般在o 7 一o 8 之間，功率因數(shù)也較低，一般在o 5 一o 6 之間。 直線電機(jī)車(chē)輛在軌道交通中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問(wèn)題： 1 、為了保證直線電機(jī)良好的動(dòng)力性能、較高的效率，必須保證車(chē)載定 予和長(zhǎng)轉(zhuǎn)子之間的間隙亦感應(yīng)板之間的磁極間隙高度值的恒定，這是直線 電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)難題，因此，對(duì)直線電機(jī)車(chē)輛車(chē)載定子的安裝 懸掛方式以及運(yùn)行線路的鋪設(shè)質(zhì)量精度都有嚴(yán)格的要求。 2 、因?yàn)橹本€電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不受粘著限制，所以在牽引時(shí)，線路的坡度 可以取大：但是，在制動(dòng)時(shí)，如果電氣制動(dòng)失效，就必須依賴(lài)于機(jī)械制動(dòng)， 這受粘著控制，所以，線路的坡度又不能太大。 第一章鰭論 3 、由于直線電機(jī)輪軌系統(tǒng)不疑秸蓿作閣限制，輪軌系統(tǒng)磨耗小，從理 論上說(shuō)可叛取器可能小的輪對(duì)來(lái)降低車(chē)輛地板的高度戳適應(yīng)運(yùn)載系統(tǒng)小型 億的愛(ài)求，僵怒，由于鴦線亳梳定予與轉(zhuǎn)子編平襖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)戳及輪軌系 絞不可 ! 瑟冤豹爨耗，實(shí)豁上輪對(duì)不能太，j 、。 4 、羹線毫搬運(yùn)載系絞與傳統(tǒng)鶼鏹軟糕豢驅(qū)動(dòng)方式系絞有著本霞攜囂 別，所以搓城市的線網(wǎng)蛾劃上要充分考慮兩皴運(yùn)載方式的餞點(diǎn)，戳實(shí)理城 市軌道交通的最大優(yōu)點(diǎn)。 1 3 本文的主要目的和工作 直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)怒一秘毅型的城市孰道交避車(chē)蜒，農(nóng)我黑遣處于秘 級(jí)發(fā)展階段，在此形勢(shì)下對(duì)直線電機(jī)相關(guān)限界的镥4 定計(jì)算以保誕經(jīng)濟(jì)性和 運(yùn)行的可靠性便顯得十分重要。 目前，傳統(tǒng)地鐵輕軌車(chē)在幾大城市發(fā)揮緩解城市交通壓力的廈要作用， 并針對(duì)上海廣州使用的a 型車(chē)輛、北京武漢使用的b 1 型車(chē)輛、大連天津使 用的b 2 型車(chē)輛制定了她鐵限界標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在“動(dòng)態(tài)包絡(luò)線”計(jì)算方 法的蕊礎(chǔ)上，參照德國(guó)b o s t r a b 標(biāo)準(zhǔn)制定的，結(jié)合相莢標(biāo)準(zhǔn)弛1 能夠繇決國(guó) 內(nèi)傳統(tǒng)遣鋏輕筑車(chē)輛靜限界計(jì)算闡遂，但是，還沒(méi)有焱線魄輥車(chē)輛的限羿 詩(shī)算方法，掰激為了適應(yīng)發(fā)震、應(yīng)該磺究裁定一耱針瓣矗線電梳車(chē)輛鰓戮 器詩(shī)舞方法。 本文以廣州4 、5 號(hào)線壹線電規(guī)摹輛的擺關(guān)數(shù)握為基礎(chǔ)，基予姥鐵驤 界標(biāo)準(zhǔn)和可靠性原理，提出童線電機(jī)的限爨計(jì)算方法，研究?jī)?nèi)容包括以 。f 幾個(gè)方面： l 、由于直線電機(jī)車(chē)載定予與地面感應(yīng)板之問(wèn)間隙即氣隙值大小的保證 使整個(gè)運(yùn)載系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，本文將綜合考慮各個(gè)方面的因素，從限界角 度分析和計(jì)算懸掛裝置和輪軌系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的參考值。 9 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 、直線電機(jī)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于車(chē)體、電機(jī)等關(guān)鍵部位的控制點(diǎn)坐 標(biāo)，參照目前國(guó)內(nèi)外已成型的城市軌道車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)，采用最新的限界計(jì) 算方法和計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出直線電機(jī)車(chē)輛各個(gè)控制點(diǎn)的偏移量及車(chē)輛限界。 3 、參照地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)提供的各種計(jì)算參數(shù)，重新考慮該計(jì)算參數(shù) 的概率分布和參考值，并在此基礎(chǔ)上修正控制點(diǎn)偏移量的計(jì)算公式，制定 直線電機(jī)車(chē)輛在運(yùn)營(yíng)狀況下的車(chē)輛限界、設(shè)備限界、建筑限界。 4 、開(kāi)發(fā)限界計(jì)算軟件。對(duì)直線電機(jī)車(chē)輛的輪廓控制點(diǎn)個(gè)數(shù)以及坐標(biāo)值 進(jìn)行修正，通過(guò)模塊化確定車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)環(huán)境、基本參數(shù)、變形誤差參數(shù)及 其可靠度，得出相應(yīng)的車(chē)輛限界的控制點(diǎn)坐標(biāo)及限界圖。 1 0 第二章市輛限界 2 1 限界概述 第二章車(chē)輛限界 限界?！笔潜ＷC車(chē)輛運(yùn)行安全的有效空間，是車(chē)輛與沿線固定建筑及其 設(shè)各安裝空間關(guān)系總體協(xié)調(diào)后得到的凈空間尺寸。由于地鐵的車(chē)輛運(yùn)行、 設(shè)備安裝、土建工程的各層次功能不同，故分為車(chē)輛限界、設(shè)備限界、建 筑限界。 限界由控制點(diǎn)及其連線組成，所有的控制點(diǎn)必須有坐標(biāo)值才能確定其 位置，因此規(guī)定坐標(biāo)系的準(zhǔn)確位置十分重要。限界基準(zhǔn)坐標(biāo)系嚴(yán)格說(shuō)，應(yīng) 采用三維坐標(biāo)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)理論和方法上的完善，現(xiàn)在采用 二維坐標(biāo)系已能解決問(wèn)題。為了限界計(jì)算的連續(xù)性、統(tǒng)十豐，采用垂直于 直線軌道中心線，以軌道中心為原點(diǎn)的二維直角水平坐標(biāo)系為基準(zhǔn)坐標(biāo)系。 z 11 限界的相關(guān)術(shù)語(yǔ) l 、計(jì)算車(chē)輛及其輪廓線“3 ： 制定限界時(shí)設(shè)定的某種車(chē)輛，包括各項(xiàng)構(gòu)造參數(shù)、橫斷面輪廓尺寸及 水平投影輪廓尺0 等，均是車(chē)輛限界設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)，計(jì)算車(chē)輛橫斷面上 最外點(diǎn)的連線為計(jì)算車(chē)輛輪廓線。 2 、車(chē)輛限界； 計(jì)算車(chē)輛在平直軌道上按規(guī)定速度運(yùn)行，計(jì)及了車(chē)輛和軌道的公差、 磨耗、彈性變形以及振動(dòng)等正常運(yùn)行狀態(tài)下的各種限定因素。麗產(chǎn)生的車(chē) 輛各部位橫線和豎向動(dòng)態(tài)偏移后的統(tǒng)計(jì)軌跡，以基準(zhǔn)坐標(biāo)系表示的包絡(luò)線 稱(chēng)為車(chē)輛限界。 3 、設(shè)備限界： 設(shè)備限界是基準(zhǔn)坐標(biāo)系中位于車(chē)輛限界外，考慮了車(chē)輛在一系或二系 設(shè)備限界是基準(zhǔn)坐標(biāo)系中位于車(chē)輛限界外，考慮了車(chē)輛在一系或二系 l l 乾衰變遵大學(xué)碩士學(xué)位論文 懸掛故障狀態(tài)下運(yùn)行以及車(chē)輛限界中未計(jì)及因素掰產(chǎn)生的包絡(luò)線。設(shè)镥限 界外安裝的任何設(shè)備( 不包括站臺(tái)計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)) ，即使計(jì)及了它們的安裝誤 差或柔性變彤均不得向內(nèi)侵入的空間稱(chēng)為設(shè)備限界。 4 、建筑隈秀： 建筑阪器是設(shè)備隈界矯翡界限。澮線任何永久憾固定建筑，卻搜計(jì)及 了施工誤差、測(cè)量誤差以及結(jié)構(gòu)永久變形量均不得向內(nèi)侵入的限界。 車(chē)輛限界還包括一種靜態(tài)車(chē)輛限界，它是車(chē)輛停放在平直線路上所處 的狀態(tài)。出予平贏線路存在著軌邋幾何偏差積磨損，輪轆聞隙、車(chē)體相對(duì) 與輪對(duì)弱鐨移愛(ài)，菠敬，靜態(tài)事贛疆賽跑車(chē)贛輪辯線鬟丈。為了麓純?cè)娀X， 當(dāng)空車(chē)以調(diào)車(chē)速度不超多5 k m h 在平直線路上運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的包絡(luò)線也可 稱(chēng)靜態(tài)車(chē)輛限界。采用塞拉門(mén)的車(chē)輛，當(dāng)列車(chē)停放猩站臺(tái)上，站臺(tái)建筑限 界應(yīng)在靜態(tài)車(chē)輛限界基礎(chǔ)上滿(mǎn)足寨拉門(mén)開(kāi)門(mén)后不侵入限界的要求。 5 、壤移及攘移量： 在基準(zhǔn)嫩標(biāo)系中，計(jì)算車(chē)輛輪癆線上個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，因車(chē)輛和軌道的公麓 值、磨耗量、彈性變形量、車(chē)輛備種振動(dòng)等原因，使車(chē)輛在運(yùn)行中偏離上 述各坐標(biāo)點(diǎn)定義的基準(zhǔn)位置的現(xiàn)嫁稱(chēng)為偏移。在橫嫩標(biāo)方向的偏移成為橫 向偏移，在縱嫩標(biāo)方向的偏移成為豎向偏移，上述鑣移量值稱(chēng)為偏移量。 s 、蘧絞死褥鑲移： 車(chē)輛在平區(qū)線上運(yùn)行時(shí)，車(chē)輛縱向中心線的水平投影限與曲線線路中 心線偏離的水平矢距稱(chēng)為平曲線幾何偏移。車(chē)輛在螺曲線線路上運(yùn)行時(shí)， 車(chē)輛定距線的灝直面投影弦線與騷曲線軌面之間的騷向矢距稱(chēng)為豎曲線幾 楚藏移。 2 1 2 限界的教展 自鐵路誕生以來(lái)，限界制定和校驗(yàn)方法經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、e b 第二章車(chē)輛限界 低級(jí)向高級(jí)發(fā)展的過(guò)程1 ，計(jì)算方法和理論日趨完善、合理。 1 、結(jié)構(gòu)限界： 鐵路最初是以結(jié)構(gòu)限界來(lái)校驗(yàn)機(jī)車(chē)車(chē)輛輪廓的。采用此種方法時(shí)，只 要求當(dāng)機(jī)車(chē)車(chē)輛停放在平直軌道上，且相對(duì)軌道左右對(duì)稱(chēng)時(shí)，其輪廓不超 過(guò)規(guī)定的結(jié)構(gòu)限界尺寸。這種方法使用十分簡(jiǎn)便。但是，由于該限界不考 慮機(jī)車(chē)車(chē)輛各種可能發(fā)生的位移，因而為了保證運(yùn)行的安全，在結(jié)構(gòu)限界 和設(shè)備接近限界之間留有相當(dāng)大的安全空間，這是一種很不完善的原始限 界。目前，我國(guó)地面鐵路實(shí)際上是以結(jié)構(gòu)限界來(lái)校驗(yàn)機(jī)車(chē)車(chē)輛斷面輪廓的 橫向尺寸。 2 、靜態(tài)限界： 靜態(tài)限界考慮了輪軌間、輪對(duì)和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間及轉(zhuǎn)向架與車(chē)體間的間 隙，同時(shí)還考慮了懸掛系統(tǒng)的靜態(tài)下沉量以及有關(guān)的磨耗量和制造、運(yùn)用 公差。采用靜態(tài)限界時(shí)，如能將上述某些項(xiàng)加以控制或縮小，就能相應(yīng)擴(kuò) 大機(jī)車(chē)車(chē)輛的輪廓，或能彌補(bǔ)局部區(qū)域限界空間過(guò)小的不足，僅此而言， 靜態(tài)限界要優(yōu)于結(jié)構(gòu)限界。但是，靜態(tài)限界不考慮懸掛系統(tǒng)引起的各種位 移，隨著機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行速度的提高和懸掛系統(tǒng)的日趨柔軟，懸掛系統(tǒng)的動(dòng) 態(tài)變形引起的機(jī)車(chē)車(chē)輛橫向和垂向位移不斷增加，因此，迫切需要有一種 更加完善的限界計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行限界的校驗(yàn)。我國(guó)地面鐵路是以靜態(tài)限界 來(lái)校驗(yàn)機(jī)車(chē)車(chē)輛斷面輪廓的垂向尺寸。 3 、動(dòng)態(tài)限界： 動(dòng)態(tài)限界在靜態(tài)限界基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了車(chē)體和轉(zhuǎn)向架在懸掛系統(tǒng) 上可能發(fā)生的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)和振動(dòng)等位移，和靜態(tài)限界相比，動(dòng)態(tài)限界更 加完善，但同時(shí)也帶來(lái)計(jì)算工作量的增加。采用動(dòng)態(tài)限界時(shí)，對(duì)于靜態(tài)和 準(zhǔn)靜態(tài)性質(zhì)所產(chǎn)生的位移量，基本可準(zhǔn)確估算，但對(duì)于振動(dòng)性質(zhì)所產(chǎn)生的 位移量，只能作近似估算，通常采用加安全裕量的方法來(lái)保證限界的安全 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 性。u i c 國(guó)際鐵路聯(lián)盟目前采用的限界屬于動(dòng)態(tài)限界。前蘇聯(lián)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ro c t 2 3 9 6 1 8 0 中，地下鐵道車(chē)輛限界也屬于動(dòng)態(tài)限界。 4 、動(dòng)態(tài)包絡(luò)線限界： 動(dòng)態(tài)包絡(luò)線限界首次出現(xiàn)在英國(guó)，它是動(dòng)態(tài)限界的擴(kuò)大，將軌道幾何 偏差( 軌距、水平、方向、高低和磨耗等) 所引起的機(jī)車(chē)車(chē)輛位移一起包括 在內(nèi)。對(duì)動(dòng)態(tài)限界而言，這些位移是歸在動(dòng)態(tài)限界的外部安全空間中的。 因此，動(dòng)態(tài)包絡(luò)線考慮的位移要素比動(dòng)態(tài)限界增加了若干項(xiàng)，它能夠更好 地利用空間，是一種更加完善的限界校驗(yàn)方法。香港地鐵即采用動(dòng)態(tài)包絡(luò) 線作為車(chē)輛限界。從限界發(fā)展的趨勢(shì)分析，限界計(jì)算考慮機(jī)車(chē)車(chē)輛的位移 要素越來(lái)越多，為更加充分利用限界空間提供了可能性，同時(shí)，也相應(yīng)增 加了限界校驗(yàn)的計(jì)算工作量，但獲得的效益是巨大的。 動(dòng)態(tài)包絡(luò)線在香港m t r 地鐵系統(tǒng)中得到應(yīng)用。從它的定義分析，動(dòng)態(tài) 包絡(luò)線是動(dòng)態(tài)限界的擴(kuò)大，包括了線路因素、垂向振動(dòng)和風(fēng)力等的影響。 但是，一方面定義中未提及車(chē)體和轉(zhuǎn)向架的側(cè)滾振動(dòng)所引起的橫向位移， 車(chē)輛在運(yùn)行中，有可能超出動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的輪廓。另一方面，在動(dòng)態(tài)包絡(luò)線 中，計(jì)入了欠超高和過(guò)超高引起的準(zhǔn)靜態(tài)橫向位移，按理應(yīng)放到曲線加寬 中去考慮( 動(dòng)態(tài)包括線是定義在直線區(qū)間上的) 。由此可見(jiàn)，在這兩方面存 在著不足。 5 、全動(dòng)態(tài)包絡(luò)線： ( 1 ) 全動(dòng)態(tài)包絡(luò)線“”所計(jì)及的要素是： 輪對(duì)在軌道上的最不利的運(yùn)行位置； 輪對(duì)與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間的橫動(dòng)量； 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車(chē)體間的橫動(dòng)量： 車(chē)輛的空重車(chē)撓度變化及垂向振動(dòng)； 車(chē)輛的制造公差及維修限度； 4 第二章率輛限莽 軌道的幾何偏差，包括竣工時(shí)軌道對(duì)于隧道基準(zhǔn)位置的偏差和運(yùn) 用期間胃能交化； 因空氣彈簧一鍘“失氣”，舅一鍘“遙充”至極限位置駢弓| 怒的 車(chē)俸傾翻，敬角最表示，讀側(cè)中心高為島； 上一項(xiàng)因一系懸掛系統(tǒng)的柔性系數(shù)的存在所產(chǎn)生的附加傾側(cè)以嚷 角表示，傾側(cè)中心高為 ：； 車(chē)體連尉轉(zhuǎn)向架在一系懸掛上的側(cè)滾，以致角表示，側(cè)滾中心毫 為屯； 困車(chē)俸底架“西角高差”弓i 起的車(chē)體傾側(cè)，戳故表示，傾側(cè)中心 高為 。； 因車(chē)體偏載所引起的傾側(cè)，以見(jiàn)角表示，傾側(cè)中心高為也； 軌道水平不平順弓l 超的車(chē)輛傾側(cè)，以袈角表示，傾側(cè)中心麓為； 塞構(gòu)絮“圈熱蕙差”爨攀 起靛轉(zhuǎn)囊絮梅絮鞭側(cè)，浚舅焦表示，矮 側(cè)中心高為氖： ( 2 ) 車(chē)體橫向縮減贊計(jì)算公式( 其他計(jì)算公式詳見(jiàn)文獻(xiàn) ) 島：( 半+ q + w ) ( 墅# ) + c 十紐十主只( y 趣) ( 2 1 ) z 群 百 表2 1 公式2 一l 孛符號(hào)意義 符號(hào)意義 l最大允許軌躡 d 最小輪緣 饕 塋藿 q構(gòu)架相對(duì)輪對(duì)的單側(cè)最大橫動(dòng)暈 車(chē)體相對(duì)構(gòu)絮的最大橫動(dòng)量 i 索交避大學(xué)壤士學(xué)位論文 n率體蝙部計(jì)算斷面至相鄰心盤(pán)中心間距離 鑫車(chē)輛定琵 e 線路中心線在兩次丈修期間與設(shè)計(jì)中心線購(gòu)水乎最大允許 偏差 e 軌道單側(cè)橫向彈性變形筐 | y車(chē)輛斷面輪廓控箭點(diǎn)垂疆坐標(biāo)1 壹 ( 3 ) 全動(dòng)愨包絡(luò)線地鐵車(chē)輛限界計(jì)算存在的弊端： a 沒(méi)有反映列車(chē)運(yùn)行速度對(duì)車(chē)輛限贐計(jì)算的影響。所以，并不是真正 意義上的車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)下的包絡(luò)線。 b 沒(méi)毒嚴(yán)格送分車(chē)輛正拳運(yùn)行積赦贍運(yùn)行的不嗣工況。應(yīng)該說(shuō)列車(chē)在 絕大部分時(shí)閆內(nèi)都是正常運(yùn)行豹，正常運(yùn)行中產(chǎn)生靜是車(chē)輛敝界包終豹空 間。當(dāng)一系懸掛或二系懸往發(fā)生故障f l 于，列車(chē)仍能繼續(xù)運(yùn)行，餐這時(shí)產(chǎn)生 的建設(shè)備限界所包絡(luò)的空間。 c 計(jì)算要素的定義不準(zhǔn)確。如認(rèn)定空氣彈簧側(cè)“失氣”，另一側(cè)同 時(shí)“過(guò)充”，但是這種工況是不存在的。 d 北京地鐵限界研究中將角位移全部放入設(shè)備限界內(nèi)，而車(chē)輛眼 界只詩(shī)及橫動(dòng)蹩，與實(shí)際運(yùn)行幘 撾不符，實(shí)黲上在列車(chē)正常運(yùn)彳亍中是存在 著禁些是位移靛。 e 全動(dòng)態(tài)龜絡(luò)線舔鐵車(chē)輛隈賽研究將全部橫向釋垂囪位移戳及各 種角位移都同時(shí)累計(jì)在車(chē)輛限界計(jì)葬中，又撤一系懸掛和二系懸掛故障狀 態(tài)所產(chǎn)生的角位移也計(jì)算在內(nèi)，使車(chē)輛隔界計(jì)算值搞得很大，混淆了車(chē)輛 限界和設(shè)備限羿的界線。 f 國(guó)際鐵路聯(lián)盟u i c 5 0 5 的限界計(jì)算方法是根據(jù)大鐵路制定的，對(duì)地 鐵并不適用。 g 上囂提到豹3 耪計(jì)算方法部只用予平怠線車(chē)糍眼界，沒(méi)有定義些線 氌緩車(chē)輛袋界，這馱概念上是不寵整豹。 6 、德國(guó)囂o s t r a b 標(biāo)準(zhǔn)： 1 6 第二章車(chē)輛限界 設(shè)計(jì)要素： a 引入了列車(chē)運(yùn)行速度、加速度和力的參數(shù)。 b 對(duì)各種車(chē)輛參數(shù)和軌道參數(shù)劃分為非隨機(jī)因素和隨機(jī)因素。非隨機(jī) 因素指的是從構(gòu)造和運(yùn)行方面給定的間隙、磨損和由于靜態(tài)和似靜態(tài)荷載 引起的彈性變形，這些因素可以同時(shí)并在同一方向上達(dá)到其最大影響值， 所以，它們應(yīng)按代數(shù)和的方式疊加。 隨機(jī)因素指的是制造誤差容限和由于動(dòng)態(tài)荷載引起的彈性變形，而動(dòng) 態(tài)荷載則來(lái)源于車(chē)輛在軌道上運(yùn)行時(shí)的不穩(wěn)定性和風(fēng)力的作用。這些因素 不會(huì)同時(shí)并在同一方向上都達(dá)到其最大影響值。所以，它們應(yīng)按平方和開(kāi) 根的方法計(jì)算。 c 高架線引入了風(fēng)荷載。 d 車(chē)輛限界計(jì)算中不考慮一系懸掛和二系懸掛的破損工況。 e 該模式既可計(jì)算直線地段車(chē)輛限界，也可計(jì)算曲線地段車(chē)輛限界。 7 、地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)： 在2 0 0 3 年發(fā)布的地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)，參照德國(guó)b o s t r a b 計(jì)算原理綜合 國(guó)內(nèi)地鐵限界多年的經(jīng)驗(yàn)，一方面，在車(chē)輛限界中補(bǔ)充了車(chē)體和轉(zhuǎn)向架 的側(cè)滾振動(dòng)所引起的橫向位移( 車(chē)輛在運(yùn)行中，它有可能超出動(dòng)態(tài)包絡(luò)線 的輪廓) ；另一方面，在設(shè)備限界計(jì)算中，增加了車(chē)輛在曲線上以規(guī)定速度 通過(guò)曲線時(shí)的未平衡離心力( 欠超高) 造成的車(chē)輛傾角偏移和車(chē)輛停在曲線 超高地段上因重力( 過(guò)超高) 造成的車(chē)輛傾角偏移。 地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)是一種最新的車(chē)輛限界、設(shè)備限界、建筑限界標(biāo)準(zhǔn)。 其車(chē)輛限界計(jì)算要素包括“1 ： a 車(chē)輛的制造誤差值； b 車(chē)輛的維修限度； c 轉(zhuǎn)向架輪對(duì)處于軌道上的最不利運(yùn)行位置； 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 d 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相對(duì)于輪對(duì)的橫向位移量； e 車(chē)體稻對(duì)于轉(zhuǎn)向架構(gòu)粲的橫向位移量； f 車(chē)棒穗對(duì)子轉(zhuǎn)囪架撩粲懿最不利餒菸位置； g ，車(chē)輛的空重車(chē)撓度熬及豎向位移量； h ，因車(chē)輛制造、裁荷不對(duì)稱(chēng)等引起的偏斜； i 車(chē)輛一系懸掛及二系懸掛側(cè)滾弓f 起的位移艟； j 轆邋線路的垂向及橫向凡何偏麓、磨耗、維修限度、及彈性交形量。 2 2 限界計(jì)算原則 車(chē)輛限界的計(jì)算應(yīng)符合下列原則“ _ l 、車(chē)輛限界的計(jì)算應(yīng)以列車(chē)在平贏線上，并用額定速度衣整體道床的 虢道上運(yùn)行為基本條件。穰罐線路環(huán)境不同分為隧道內(nèi)車(chē)輛陵賽和海黎線 ( 或地囂線) 辜輟袋暴露耱基本類(lèi)型。 2 、地段增加的附加因素，不成在車(chē)輛限界內(nèi)考慮，腹在設(shè)備限界內(nèi)加 寬、加高。 3 、車(chē)輛限界的計(jì)算參數(shù)，按其概率性質(zhì)應(yīng)分為兩大類(lèi)，印隨機(jī)因素和 菲陡梳霞素。對(duì)饕隨梳囂素應(yīng)按線性程麓舍袋；對(duì)按贏斯概率分布的蘧章莞 滋素應(yīng)采取均方投蓬會(huì)戲，穆囂大類(lèi)甥搬形成豹縭移量。 4 、對(duì)隧道內(nèi)、高槊線( 或地面線) 兩類(lèi)車(chē)輛限界均應(yīng)采用統(tǒng)一的計(jì)算方 式，計(jì)算是應(yīng)根據(jù)不同外部條件合理選用不同的計(jì)算參數(shù)。 5 、車(chē)輛限界的偏移量計(jì)算應(yīng)按車(chē)體、轉(zhuǎn)向架、受電弓( 受流器) 三部分 分副計(jì)算“。，由予盔線跑稅車(chē)輛熬驅(qū)動(dòng)方式與傳統(tǒng)穗鐵車(chē)輛不鬻，荬車(chē)載定 予與她囂感建板之聞氣隙的保證怒整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，所以對(duì)氣黢 限界也應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。 第三暈車(chē)體限界詩(shī)算 第三章車(chē)體限界計(jì)算 3 。l 車(chē)體部分限界計(jì)算 車(chē)落罄分穰窩鑣移疆賽詩(shī)冀黟主要詩(shī)及霆素包括： a 輪對(duì)與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間的橫幼蓬； b 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車(chē)體間的橫動(dòng)量； c 兩條鋼軌的相對(duì)高度彈性變化量引起的傾角產(chǎn)生的橫向偏移； d 。秀條鏹轅弱穗對(duì)高度誤差壤孳l 起豹頹囊產(chǎn)生鶼橫兩褊移； e 載蘅不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生靜偏載力矩在一系二系懸援上的傾角產(chǎn)生的橫翔偏 移： f 橫向振動(dòng)慣性力產(chǎn)生的側(cè)傾力矩在一系二祭懸掛上的傾角產(chǎn)生的橫 向偏移； g 。輪對(duì)在鞔道上戇最不嗣送季予經(jīng)置； h 車(chē)輛的綴重車(chē)撓度變化及瓣向振動(dòng)； i 車(chē)輛的制造公差及維修限艘： j 軌道的幾何偏差，包括竣工時(shí)軌道相對(duì)于隧道熬準(zhǔn)位置的偏差和運(yùn)行 麓閹戇霹l 交純； k 車(chē)體橫向偏移； 選擇距離中心銷(xiāo)為n 的銷(xiāo)外截面為推導(dǎo)偏移墩計(jì)算公式的計(jì)算截麗， 對(duì)于車(chē)體上的銷(xiāo)外斷面，最不利的位置是指不同轉(zhuǎn)向架中的兩輪對(duì)貼靠不 同側(cè)的鏹鞔，如圖所示，圖3 。l 寢示了輪對(duì)與轉(zhuǎn)向絮構(gòu)架之間的橫動(dòng)爨臥 構(gòu)粱與擎缽闋豹橫動(dòng)量w 霹辯傳矮是車(chē)?yán)彸凇凹ご缶庌D(zhuǎn)位置”贊狀態(tài)。 從圖中的幾何關(guān)系可以得出車(chē)體偏移量計(jì)算公式： e ：( 掣+ g + w ) ( 業(yè)) 9 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 c 1 r 二 一 線路中心線 告 車(chē)體巾心線一1 _ - 十 ， n。 “2 “2 圖3 1 車(chē)體在輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架共同作用下的最大偏移 加之以車(chē)體相對(duì)于裝向架、構(gòu)架相對(duì)于輪軌系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏移 就可得出車(chē)體部位的限界偏移量。 3 1 i1 橫向平移和傾角的橫向偏移方向相同 橫向平移和傾角的橫向偏移方向相同，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“相同”。圖3 2 ”二 ( a ) 車(chē)體偏移斷面 第三章率體限界計(jì)算 ( b ) 超高時(shí)車(chē)體轉(zhuǎn)向架偏轉(zhuǎn)斷面 鼙3 2 車(chē)薄、轉(zhuǎn)囪檠鬣滾示意圖 中車(chē)體橫寓偏移曩或豎國(guó)偏移量計(jì)算都以車(chē)俸右側(cè)為參考，| i i 為詩(shī)箕控制 點(diǎn)到綴氣彈簧上部支撐面的高度，垃6 。為一系彈簧、二系彈簧支撐點(diǎn)的 橫自瓣距。瓦、纛。為轉(zhuǎn)囪絮一系、二系彈簧上支撐囂鞭裹孰瑟離度，氛 為車(chē)體中心距離軌面高度， 。為車(chē)體受風(fēng)面積形心距離軌面高度，町。、敏 為一系二系懸毯轉(zhuǎn)角，搿。、毛為車(chē)體菜控鋪點(diǎn)的橫離與豎向偏移。 一、橫向偏移 不秘條停下形成靜車(chē)體最大橫向平移，擎體平移與車(chē)體傾角產(chǎn)生的最 大偏移方向相同，考慮輪軌系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架、車(chē)體的總和因素，得出車(chē)體 最大豹橫自編移曩，襄蠶3 。2 瑟示。 將車(chē)輛輪廓控制點(diǎn)的y 坐標(biāo)代入( 考慮隧道內(nèi)側(cè)向風(fēng)載荷為零) ，得 奎車(chē)搭菠割點(diǎn)靜最太攮凌穰穆詩(shī)霎公式： 北京交通人學(xué)碩士學(xué)位論文 矗x 。，：( 旱。塑蕓) + ( 蛔，+ 鴛。+ 匈，) 絲+ ( 獺+ 毪) 絲 z口 聰穗 地+ 畿w 憫一卿鶘e 警+ 等， + 公式的中間變量相關(guān)解釋 引卜鏟警懈制警 緩z ； g 川w 譬坩訓(xùn)警 ( 3 l3 ) s ：卅刪生盤(pán)+ 氅塵) ( 3 。4 ) 托釃托舔 = o 5 ，z ，七， 是嘏= o 。5 拜；壹，貿(mào)+ 2 毒如 ( 3 。5 ) 當(dāng)y 、j ， k 、y 時(shí)( y 一) = o 、( y k ) = o 、( y 一) = o s 重力傾角附加系數(shù)。為車(chē)體力矩作用發(fā)生傾角蘆時(shí)由予重心偏 離原來(lái)位置，重力。g 產(chǎn)生鮑附加力矩牌a g ( 蠔一| ；l 。) + 掰。g ( 女。一女。) 而增加的傾角卅。g ( ，。 。) + 朋。g ( ，。一 。) k 與原來(lái)的傾角 稽麓繕( 1 + s 摻。 第三章率體限界計(jì)算 公式( 3 1 ) 中的車(chē)體橫向偏移中包括車(chē)體自身的橫向偏移、車(chē)體傾角 產(chǎn)生的橫向鏑夠，其體詩(shī)算參量及冀說(shuō)明見(jiàn)表3 1 、3 。2 。 表3 1 車(chē)體橫向平移 計(jì)霧參量計(jì)算參量說(shuō)鹱 ( 掣堡墮) 輪軌最大間隙乘以車(chē)體縱向中心 上8線的偏瓣系數(shù) ( 卻。十地) 蘭坐 一系撩掛橫向?yàn)懴吨腿R班車(chē)體 d縱向中心線偏斜系數(shù) ( w 1 + ) 翌塑 二系慧洼摟囊往移之秘乘鞋車(chē)镕 以縱向中心線偏斜系數(shù) ( 等。堡馬 為輪對(duì)橫向制造誤差值乘以車(chē)體 z口級(jí)向中心線靜偏斜系數(shù) ( w 3 呈坐) 二系彈簧橫向彈性變形凝( 動(dòng)態(tài)) 盛乘以攀誨緞彝中心線鑣瓣系數(shù) 相應(yīng)的車(chē)體橫向制造公箍 刖m m r 5 表3 2 率體傾角產(chǎn)生的橫向偏移 計(jì)算參餐計(jì)算參量說(shuō)明 鋼軌褶對(duì)高度彈性變形鬣引起酌 矗。2 y ( 1 + s ) 1 5 0 0 傾角產(chǎn)生的橫向偏移 鑷孰豹相對(duì)裹發(fā)誤差毽s l 起戇鼷 a 。l y ( 1 + s ) 1 5 角產(chǎn)生的橫向偏移 為車(chē)體傾斜量g l 起的傾角產(chǎn)生的 越秘( y 一是口) 料q 橫囪偏移 1 0 0 州。g ( 1 + s ) ( 】，一五印) 七護(hù)?。寒a(chǎn)生的偏載力矩在一系懸拽 上的傾角產(chǎn)生的橫向偏移 1 0 0 蹦：g