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中车大连研制的新一代中低速磁浮列车将开展商业运营验证 城市轨道交通新革命 在大连起步
发布时间:2020-05-22 11:25:58阅读:收藏
摘要:中车大连研制的新一代中低速磁浮列车将开展商业运营验证</h2>城市轨道交通新革命在大连起步</h1>功能试验车在试验线路上。编组列车厂内生产过程片段。中低速磁浮电磁铁与轨道关系示意图▲试验车车间吊装。▼工程样车在上海临港开展线路运行试验。2013年,中国工程院战略研究项目《中低速磁浮交通技术与产业发展战略研究》报告中,指出了中低速磁浮交通推广中存在的问题,“目前在世界范围内,中低速磁浮交通一直备受关注,发展潜力巨大,但产业还远远没有形成规模。其中一个重要原因是中低速磁浮交通系统的市场定位不明确,阻碍其推广运用...

中车大连研制的新一代中低速磁浮列车将开展商业运营验证

城市轨道交通新革命 在大连起步




功能试验车在试验线路上。

编组列车厂内生产过程片段。


中低速磁浮电磁铁与轨道关系示意图

▲试验车车间吊装。
▼工程样车在上海临港开展线路运行试验。

   2013年,中国工程院战略研究项目《中低速磁浮交通技术与产业发展战略研究》报告中,指出了中低速磁浮交通推广中存在的问题,“目前在世界范围内,中低速磁浮交通一直备受关注,发展潜力巨大,但产业还远远没有形成规模。其中一个重要原因是中低速磁浮交通系统的市场定位不明确,阻碍其推广运用的建设成本、主要技术经济指标等系统综合竞争力还有待提升”。报告进一步指出创新是中低速磁浮交通发展的出路,“利用已有的技术基础,有针对性地解决制约其推广运用的问题,通过创新进一步提升系统综合性能,充分利用磁浮交通非接触运行的特点,发挥中低速磁浮交通在增效节能、改善环境方面的巨大潜力,形成中国特色的中低速磁浮交通产业,实现产品的自主研发和技术标准,甚至取得国际领先的技术突破”。如今,“大连创造”实现了这一重大技术突破。

   / 文·大连新闻传媒集团记者李楠图·刘春义 /

近日,由中车大连机车车辆有限公司制造的中国首列新一代中低速磁浮列车在上海临港完成了25000公里线路跑合。目前,全球没有任何一种轮轨车辆能够同时满足R50米水平曲线、100‰纵向坡道、最高160公里/小时速度的技术指标,这极大地降低了线路造价,提升了建设的便利性。从此,中低速磁浮列车可以走向市域和城际之间,为城市轨道交通提供了一种具有“高速度-小弯道-大坡道-低噪声-低振动-少维护-低建设成本”的中等运量新系统,其综合技术指标世界领先。

新一代中低速磁浮列车为铝合金材质,三节编组,两端均设有驾驶室,整列车长47.8米,车宽2.8米,车高3.7米,车辆高度与普通地铁车辆基本相同。最小转弯半径为50米,最大坡道100‰,也就是每运行1000米可以提升100米、最大运行速度为每小时160公里。目前该列车已经完成了动静态调试、静态悬浮、各速度等级牵引等型式试验,准备开展商业运营验证。现在已经被受理发明专利8项,授权4项。

据悉,日本、韩国以及我国长沙机场线、北京S1线以及正在建设的广东清远线等中低速磁浮列车线路,基本上都借鉴了日本最早研制的第一代中低速磁浮技术。其时速为每小时100公里,理论最大转弯半径为75米左右,理论最大爬坡能力为行走1000公里提升70米。但始终没有解决车轨耦合振动问题。

针对磁浮列车的普遍技术“短板”,中车大连公司通过创新悬浮架结构、优化悬浮控制、提高牵引系统效率等,使得新一代中低速磁浮列车的加速度、运行速度、弯道能力、爬坡能力、舒适性等性能得到革命性的提升。一直困扰中低速磁浮列车的车轨耦合振动问题也得到最大程度缓解。

新一代中低速磁浮列车是中车大连机车车辆有限公司重点打造的一款“十三五”新型产品,是以战略发展和技术储备为立足点,核心技术经校企研发合作、专业平台集成,以实现“用一种轨道交通制式满足过去需要多种制式提供的时速160公里,中等运量的城市及市域轨道交通需求”,可满足大都市现代化、智能化、信息化、景观化的发展导向,可以安静深入城区、快速联通市域,适应新型城镇化。

   “大连创造”的这个奇迹有根有据

   2017年6月,新一代中低速磁浮试验车在上海完成全部线路运行试验,试验速度达每小时121公里,打破当时中低速磁浮列车运行速度世界纪录。同年8月,通过了国内磁浮领域专家组的评审。

为验证新一代磁浮列车在每小时160公里以下速度范围的走行特性和关键技术,推广新一代磁浮列车技术,2017年初,中车大连公司同西南交大一起联合设计并完成了一节功能性试验车的生产下线。目前该车已通过每小时120公里线路运行等试验,并在1.7公里试验线上安全无故障运行超过了11000公里。

经试验验证,能清晰地看到:车辆悬浮架设计合理,悬浮控制系统稳定可靠,车辆在50米曲线、线路70‰坡道、线路道岔上均运行正常;车辆试验速度达到每小时121公里。时速120公里以下施加紧急制动时,不会影响悬浮等其他系统正常工作。紧急支撑轮及液压制动系统设计合理,工作稳定可靠。

试验车线路运行试验通过了3位院士为代表的国内11位业内顶级专家评审,评审委员会认为,新一代中低速磁浮列车车辆综合技术先进,悬浮架技术国际领先,该车是一项国家战略性课题,填补了国际中等运量非轮轨城际、市域车辆的空白。

专家认为,基于新一代磁浮技术制定的工程样车总体技术方案,在车辆编组设置、悬浮架布置、牵引系统、制动系统等方面合理可行,具备实现最高运行速度每小时160公里的能力,可满足城市和市域中等运量运输需求,具有技术先进性和实施推广价值。

与试验车相比,中国首列新一代中低速磁浮列车优化了悬浮架结构,悬浮更加稳定;整车系统进一步轻量化;牵引制动性能更加优异;车钩与贯通道设计满足列车通过最小曲线、最大坡道需求。经过线路实际验证,首列工程样车的各项性能远超出试验车。

   “大连创造”的这次革命是如何实现的

相比既有技术,新一代磁浮列车在运行速度、加速度、弯道能力、爬坡能力、舒适性等方面都有革命性的提升,而且还解决了一直困扰中低速磁浮列车核心难题:车轨耦合振动,即车辆与轨道共振。

这些革命性的提升得以实现,都缘于对悬浮架、直线电机等关键结构进行了优化设计。新一代磁浮技术在悬浮架技术上有了质的飞跃。研发团队主要从中低速磁浮列车系统集成技术、悬浮控制技术、列车网络控制及测速定位技术、新一代悬浮架技术、直线牵引电机及电磁铁等核心技术、产品试验技术与方法等的深入研究,吸收并掌握中低速磁浮车的车轨耦合振动控制技术、列车悬浮控制技术、轻量化车体等国内外先进技术,在现有基础上优化创新,实现高平台设计。

新一代中低速磁浮悬浮架采用“工”字形结构、空气簧中置方式、单防滚梁等创新结构形式,能有效抑制车轨耦合振动,提高车辆悬浮稳定性;新一代磁浮技术取消迫导向机构,列车能实现在无迫导向机构的情况下转弯后自动回正。由于优化了结构,腾出了空间,使得牵引电机最大化,提升电机牵引能力的同时也提升了车上多个电机的协同工作效率。

新型悬浮架结构的受力特性更有利于列车提高时速指标、牵引能力以及显著缓解车轨耦合振动。从理论分析看,同等条件下新一代磁浮列车更节能;从试验台验证看,新一代悬浮架能在27种工况下安静稳定的悬浮。这使得新一代磁浮列车不仅可在低速行驶时,在站台驻车时也可以实现长时间安静悬停,也就是说,坐在新一代磁浮列车上,感受不到任何明显的振动。

除此之外,为突破每小时100公里的速度“天花板”,项目团队在车辆系统集成、牵引系统优化、直线感应电机的设计与制造工艺、车辆轻量化技术等方面,均做了较大创新设计。车辆采用新型直线电机技术,在电机尺寸、容量、极数、极距等方面进行了重新设计,同时优化既有电气设计,实现了车辆悬浮系统与牵引系统磁场独立,最大限度保证了车辆的悬浮能力,提升了车辆运行的稳定性。

同时,为了降低创新技术的风险,新一代磁浮技术方案在创新的同时也继承了既有方案的一些特点,如两种方案的电磁铁、机械制动接口与部件基本相同;空气弹簧与车体均通过滑台支撑;牵引力由悬浮架到车体的传递途径不变,牵引杆方式也不变;直线电机与悬浮架的基本安装方式相同等。

通过车辆关键技术的创新突破,使得中低速磁浮列车的速度可以达到每小时160公里。为中低速磁浮交通的推广运用,满足我国市域铁路的发展需求,为新型城镇化战略提供技术支撑。

   [新闻链接]

磁浮列车

工作原理

磁浮列车是一种利用电磁力达到无接触的悬浮、导向和驱动的地面车辆系统。通过直线电机来牵引列车环抱导轨运行,磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引,将列车向上吸起悬浮于轨道上,磁铁和铁磁轨道之间的悬浮间隙一般约为8~12mm。

国家政策

   1992年国家正式将磁悬浮列车关键技术研究列入“八五”攻关计划,在“十一五”“十二五”期间将磁悬浮交通系统作为国家重点科技支撑计划之一,提出通过工程应用带动技术研发,完成系统掌握高速磁悬浮技术,优化完善中低速磁悬浮技术的目标。

   2013年,中国工程院发起了“磁悬浮交通技术与系统发展战略研究”立项,并通过研究向国务院递交了《关于加快中低速磁悬浮交通推广应用的建议》。



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