磁浮牽引系統

磁浮牽引系統

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中文名 ：磁浮牽引系統 外文名 ：Maglev traction system 應 用 ：交通工程

磁浮牽引系統是指高速磁浮交通列車通過採用「交-直-交」變流技術，從而實現磁浮直線電機的牽引動力控制的系統。磁浮列車按照牽引的動力源（直線電動機）定子的長短相應可分為短定子直線電動機驅動的磁浮列車和長定子直線電動機驅動的磁浮列車。

目錄

簡介

列車從零速啟動時，變流器須很短的時間輸出很大的低壓電流，使得直線電機通過交變磁場，產生列車所需的牽引力，並實時根據牽引控制系統列車速度變化曲線，通過PWM脈寬調製，提供相應的變壓、變流、變頻的電源，實現列車速度與位置的精確控制。

牽引計算

列車牽引計算是一門鐵路應用科學。它以力學為基礎，以科學實驗和先進操縱經驗為依據，研究作用在列車上的力以及這些力和列車運動的關係，進而研究與列車運動有關的一系列實際問題，如：機車牽引質量、列車運行速度和運行時間、列車制動能力以及能耗等。牽引計算結果直接影響鐵路運輸能力、運行安全性和經濟性的規劃與確定，與鐵路各大職能部門都有着密切關係。

按一般的慣例，牽引計算工作僅僅是在線路方案穩定後所作的列車運行模擬計算，從而得出列車在各個區間內運行時間、速度、能耗等。但隨着城市軌道交通項目綜合技術要求的不斷提高，如何從最經濟合理的角度確定設計模型，以最小的投入得到最大的回報，這就存在各專業之間相互制約的一系列複雜關係，而牽引計算工作在這中間所起的作用，就是從經濟運行的角度，找出最合理的技術參數，從而指導線路、車輛、信號、供電等專業的設計工作。

早期的牽引計算採用手工方式，利用分析法和圖解法進行列車牽引計算。由於過程煩瑣、精度低、工作量大，已經逐步被各種牽引計算軟件所取代。

早在20世紀60年代，美國鐵路就開發了TPC（TrainPerformancecalculator）計算包，它是一個列車牽引計算的通用計算器，可以根據線路平縱斷面和編組計算分析列車運行時分，評價機車牽引性能以及各因素變化後產生的效果。通過加載該計算包，又出現了許多輔助模擬系統，如RailSim、RailPlna、OnTraek、Rai1TraffiController等。

日本的UTRAS系統是日本交通控制實驗室在上世紀80年代開始研製的具有通用意義的鐵路牽引計算和模擬系統。該系統根據對新幹線的交通控制系統的研究，實現了列車牽引計算、列車模型對運營的影響分析、延誤恢復及分析、不同通信信號制式的影響分析、多列車運行能力及效果評價等功能。自20世紀80年代起，濟南、呼和浩特等鐵路局、各鐵道設計院，以及各高校都先後編制了在列車操縱模擬裝置中使用的牽引計算程序。這些早期牽引計算軟件多採用BASIC、FORTRAN等計算機語言編制，可以在286-486計算機的DOS操作系統下應用。這時的牽引計算軟件水平僅相當於發達國家60年代水平。由於技術條件限制，此時的計算軟件存在較多問題：

（1）計算精度不高，計算結果的速度曲線呈折線狀，與列車實際運行時連續漸變的速度曲線不符。

（2）缺乏良好的用戶界面，受軟件系統環境限制，無法實時顯示模擬曲線。

（3）軟件功能簡單，無法支持新增車型參數，且更該線路信息時，需要繁雜的線路縱斷面化簡等人工操作過程，不僅工作量大而且容易出現錯誤。

（4）結果輸出功能差，無法繪製相關圖表。1998年《列車牽引計算規程》（TB/T1407-1998）頒布實施，由西南交大、鐵道部設計研究院分別研製完成第二代牽引計算軟件，較好的解決了早期牽引計算軟件存在的問題，並已通過相關論證，已經在軌道交通運營單位廣泛使用。

存在的問題

直線感應電機特性計算方面

由於直線感應電機磁場分布複雜，通過解析的方法不能得到準確的電磁力，必須藉助有限元數值計算方法。但是傳統二維有限元計算不能考慮電機橫向有限寬度的影響；而三維計算建模複雜且計算過程非常費時，一般計算機不能承擔。因此，有必要探討新的數值計算方法。

磁浮列車牽引計算方面

國內的牽引計算研究主要集中在鐵路運輸方面，其車輛數據與計算方法適用於輪軌類車輛。而磁浮列車與傳統輪軌車輛牽引技術存在很大的區別，現有的計算軟件無法為磁浮列車進行牽引計算。針對磁浮列車牽引計算的理論研究雖然取得了一些成果，但仍需進一步研究，而磁浮列車適用的牽引計算軟件仍為空白，成為亟待解決的問題。