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[直线电机应用]直线电机列车和中低速磁悬浮列车有什么共同点和区别?

发布时间:2020-03-05 11:02:34 阅读次数:121 发布者:2020欧洲杯比分网  来源:深圳博智达机器人
导读: 轮轨直线电机确实相比中低速磁悬浮有一些缺点。但是如果仔细思考的话,你会觉得这些缺点,大部分都是要么并不致命,要么就只是在玩文字游戏: 1. 转弯半径小。 这个就是一半文
轮轨直线电机确实相比中低速磁悬浮有一些缺点。但是如果仔细思考的话,你会觉得这些缺点,大部分都是要么并不致命,要么就只是在玩文字游戏:
 
1. 转弯半径小。
 
这个就是一半文字游戏+一半并不致命。
 
国内的低速磁悬浮确实拥有比较小的转弯半径(~75m),很多宣传中也会拿这个作比较(地铁一般为200m)。但是,实际上,决定最小转弯半径最关键的条件是列车单节长度。磁悬浮与否与此一点关系都没有。反而因为绝大多数磁悬浮因为需要在整个列车车长摆满转向架,同长度的磁悬浮并不一定能比同长度的轮轨列车最小转弯半径小。拿单节长度只有13.5m的中低速磁悬和普通地铁19m的车厂比最小转弯半径没有任何意义。
 
而且最关键的是,轮轨直线电机并不是单节长度无法缩短。事实上,这个世界上最早的轮轨直线电机系统,ICTS(现在被庞巴迪INNOVIA吃了),列车长度就只有12.5m。因此甚至可以做到35m的转弯半径。
 
直线电机列车
Toronto的ICTS系统就有一个全球闻名的非常Notorious的转弯半径,差不多40米左右。
磁悬浮真正在转弯时的优势,不是在于最小转弯半径。而是在一个同样的比较高的速度条件下,有比轮轨更小的转弯半径。这个在设计高速列车的时候优势很大,比如SMT在300kph的是有只要求1590m的转弯半径,但是换成高铁却要天杀的3200m + 因为安全和维护原因国内高铁推荐的是5500m。这是因为磁悬浮因为跨坐环抱型的天生结构,可以设置更高的超高(~16°),而任何轮轨列车,只要依然需要钢轮做支撑,就不能超过8°,否则容易翻车。
 
但是问题是,公共交通中因为有大量立席,因此是否应该设置>8°的超高是一个很值得考虑的问题。很多人可能坐过SMT,那里就由很多>8°的超高,你们可以下次试一下在这种情况下站着会是一种什么样的感觉。我反正试过,不是很舒服而且很容易摔倒。所以这一个中低速磁悬浮的优势并不致命。
 
2. 没有脱轨这个问题
 
中低速磁悬浮基本都是跨坐型环抱轨道,除非有很强大的外力否则根本没法脱轨。
 
 
抱住轨道大腿死也不放
但是问题是,地铁也不是经常脱轨啊。脱轨在铁路领域是一个很重要的问题是因为一般的铁路上面限速混乱 + 可能跑重载货车 + 很容易维护不当因为铁路大部分都要跑24个小时所以天窗期很短。地铁的信号系统设计比较简单因此就算限速混乱也很容易用ATP压回去 + 因为晚上不工作天窗期一般都能保证所以维护的很好 + 不会跑重载货车。一个很简单的证明这个的例子就是,我目前还尚且没有听说国内有地铁在运营中出轨过的事故,哪怕铁道部的火车已经出轨过无数次了。
 
而且就算从安全性问题考虑,如果真的怕出轨造成大量人员损伤的话,轮轨直线电机也是可以使用Jacobs Bogie的,这样虽然不会减少出轨几率但是可以保证出轨后人员的安全。当然国内没造过Jacobs Bogie,但是以国内的科学水平应该不至于造不出来。
 
3. 更平稳
 
但是真的有人会觉得轮轨直线电机不够平稳吗?
 
更何况这是公共交通,没有人要在中低速磁悬浮上搞Bordbistro,所以磁悬浮的优势并没有任何价值。
 
4. 阻力低
 
但是钢轨的阻力本来就不大,稍微提升点功率就可以了。轮轨直线电机目前也有能跑110kph的。
 
5. 占地面积低
 
中低速磁悬浮的一个近亲是单轨系统,单轨系统确实有占地面积低的优点,因此一般而言,磁悬浮是可以继承这一优点的。
 
但是需要注意:单轨的占地面积低的优点是有代价的,这个代价就是逃生系统。事实上,国内的中低速磁悬浮系统,因为各种原因,都安装了逃生系统——这一点我非常支撑因为没有逃生系统的单轨出现事故怎么逃生可是世界难题。而在中低速磁悬浮和单轨当中,逃生系统还需要额外的占地。把这个占地算上的话,中低速磁悬浮在占地面积上的优势并不明显。
 
这一点大家可以从街景上证实
 
 
北京地铁5号线,轮轨
北京地铁5号线高架段,可以看见柱子本身占地面积差不1个车道宽度。
 
 
长沙磁浮快线
长沙磁浮快线高架段,柱子占地面积差不多也是一个车道宽度。
 
6. 更容易把列车做的比较宽
 
轮轨系统因为轨距不可能无限扩展,因此车宽一般都有限制。就算用Indian Gauge 3.5米基本就是到头了,更何况国内还都是标轨。SMT可是3.7米。
 
但是在公共交通领域,列车并不适合做的太宽,一是因为不方便上下客,二是增加隧道成本。实际上国内的中低速磁悬浮车宽只有2.8米。
 
7. 噪音低
 
好吧这个我认输,没的比。
 
 
 
但是中低速磁悬浮的毛病就比较致命了:
 
1. 造价高
 
当年政府洗地的时候说中低速磁悬浮列车每节车厢造价约为800万元,普通地铁列车每节车厢是600万元。但是正如我前面所说的一样,中低速磁悬浮一节车车长只有13.5m,而地铁列车车长却有19m。如果同时凑一节130米左右的车厢,磁悬浮需要是10节8000万元,普通地铁则是7节4200万元。网传的天价完全没毛病。轮轨直线电机的造价就更低了,因为结构比普通地铁还简单。
 
2. 低速下耗能高。
 
磁悬浮虽然有阻力低的优势,但是低速条件下这个优势完全被悬浮耗能所抵消了,毕竟悬浮消耗的功率要求是比较大的。实际上,磁悬浮只有速度超过160kph才能和轮轨有相同的耗能。
 
3. 超载能力差
 
Linimo当年爱知世博会的时候出现过因为世博会客流过多导致列车严重超载因而
 
 
的情况。不认为这个有合理的解决办法,因为问题不在最大悬浮功率而是如何动态调整悬浮功率。动态调整悬浮功率如果设计的不好,就算可以保证列车能永远浮起来,也会导致列车和轨道严重的摩擦从而减少列车寿命。当然I could be wrong,看看最近刚开的门头沟线过几年打算怎么解决这个问题好了——门头沟线将会是一个证明这个到底是不是问题的极佳的例子,上岸旁边的远洋新天地和丽景长安那么多居民呢,高峰期还是存在挤爆的可能性的。轮轨直线电机则是完全没有这个问题,毕竟重力全部压在轮子上。
 
4. 发车间隔缩短困难
 
跨坐环抱轨道切道岔的时候需要机械移动整体轨道,因此发车间隔很难缩短。如果不开区间车的话很难缩短到3分钟以内。就算开了区间车,目前做的最好的跨坐环抱轨道,重庆地铁3号线,也不过是2分10秒的间隔。轮轨直线电机的最低间隔和轮轨没有差距,切道岔时间可以在数秒之内完成。所以只要车辆总长不要太长,再上点区间车,可以随随便便上90秒,比如北京地铁4号线。
 
 
 
另外顺便再提,因为都用直线电机,所带来的共同点,因为原Po也要求了:
 
1. 加速度都很容易做到很高。目前我还没有看见过加速度低于3.0 kph/s的直线电机车辆。
 
2. 爬坡性能都很好——当然理论上因为刹车问题磁悬浮更容易比轮轨直线电机做到更陡的坡(infinity%都有可能,毕竟有磁铁电梯这回事麻),但是一般而言,带立席的公共交通中是不推荐10%以上的坡的。这俩都能到。
 
3. 体积都很容易做到很小。轮轨直线电机的Toei 12-000车高只有~3200mm。Linimo使用了很愚蠢的空调设计车高也才只有3450mm。而北京地铁2号线的DKZ16可能是国内最矮的地铁了也有3500mm的高度。
 
4. 抗雨雪能力强。因为都不需要依靠轨道摩擦提供动力。
 
5. 感应板的价格都不便宜。所以一般直线电机系统都要靠2 & 3来压价格。你还别说,这个还挺能压的,要是不用轮轨直线电机,北京机场线至少要多2公里的隧道~省了大概能有3亿吧。但是,在2 & 3都不适用又对1和4没有特殊要求的地方,还是老老实实上普通轮轨吧。
 
 
 
另外辐射方面不用担心,只要不是EDS对人体都没害,而EDS只能用于高速,也只在日本这种多发地震的国家才有优势。

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