城市的迅速發(fā)展,交通的便利性成為城市發(fā)展過程中愈來愈重要的部分,城市的軌道交通在交通中又占據著突出的位置。科學技術的發(fā)展和進步讓包括地鐵、輕軌、單軌以及磁懸浮在內的交通系統(tǒng)的形式變的多種多樣。在改善城市交通的時候,各個城市根據自己城市的具體特點選擇交通系統(tǒng)的范圍也更寬。安全、舒適、高密度運行,通過引入新技術達到節(jié)能,保護環(huán)境,降低成本,從結構和性能上采取措施,不斷進行改進,保持先進性是城市軌道交通存在的價值。在城市軌道交通系統(tǒng)中,根據車輛的特點,采用直線電機作為驅動電機又提供了一種新的選擇。
在使用旋轉式電機的電動車中,一般是通過齒輪減速將旋轉力矩轉換為列車的牽引力,同時也受到輪軌間粘著的限制。
直線電機電動車的推進力和制動力都利用直線電機,如上所述,有1次側在車上和地上2種。1次側在車上時,要將VVVF逆變器和直線電機裝載在車上,使車輛重量增加,車輛價格高;但在地面上的設備僅只有反作用板,又降低了建設費用。1次側在車上的方式已在一部分地鐵得到了實際應用。
在直線電機的電動車中,推進力由鋪設在鋼軌間的反作用板直接傳遞,所以不受粘著的限制,有可能從滑行和空轉產生的各種問題中解脫出來,有利于通過大坡道(最大坡度可達60‰~80‰)和小半徑曲線(最小半徑為50 m)的線路。此外,由于直線電機無轉動部件,所以不需要軸承和潤滑機構,使之結構簡單,延長壽命,這是其最大的特點。
在旋轉電動機中,旋轉力矩與其直徑的平方成正比,所以要得到大的旋轉力矩,電動機的直徑就要增大,在直線電機中,這相當于將相應的部分在長度方向延長,而高度方向可以減小。在大型電機中,如果是1級齒輪減速,車輪直徑也必須加大;而在直線電機驅動中,則不必如此,所以,可以減小車輪的直徑,這將使車輛的地板面的高度降低。
以上的優(yōu)點就是小斷面地鐵采用直線電機電動車的理由。
但是,直線電機的效率低,與相同的地鐵比,電力的消耗量多,除這個缺點外,上述的優(yōu)點也有不能充分發(fā)揮的時候。因為不受粘著限制,所以在牽引時,線路的坡度可以取大;但是,在制動時,如果電氣制動失效,就必須依賴于機械制動,這受粘著控制,所以,線路的坡度又不能太大。此外,由于直線電機是扁平狀的設備,車輛地板面的高度可以降低,這時車輪的直徑也可以減小。但直徑小的車輪磨耗會加快,所以實際上不能太小。由于扁平狀直線電機的長度可以加長,所以,一臺轉向架裝一臺電機即可,這就是現(xiàn)在的直線電機地鐵為全動車編組的理由之一。
直線電機地鐵雖然有不少優(yōu)點,如建設成本低、通過大坡道能力強、轉彎曲線半徑小、維修少、運行平穩(wěn)等,并已經在一些城市得到運用,但其載客量少,所以,目前只能作為現(xiàn)有地鐵的補充。常導磁懸浮交通系統(tǒng)與現(xiàn)行的鐵道相比是全新的交通系統(tǒng),其所具有的優(yōu)點將會使之在城市軌道交通系統(tǒng)中占有一席之地。隨著科學技術的進步,直線電機以及它在地鐵與其他方面的應用都會有良好的發(fā)展前景。