中低速磁浮交通电磁辐射原理研究

研究目的:中低速磁浮列车运行时,会对外产生电磁辐射。目前对中低速磁浮交通电磁辐射的研究主要采用现场测试的方式,基于测试值,分析中低速磁浮交通对临近铁路、机场等相关无线电子设施的电磁辐射影响。本文则从理论角度分析中低速磁浮交通电磁辐射的原理,通过Maxwell软件对悬浮电磁铁产生的直流稳态磁场和直线电机产生的低频交流磁场进行仿真分析;采用时域有限差分方法对电弧放电引起的高频电磁场进行理论计算,最后基于理论结果分析中低速磁浮交通对临近铁路和机场无线设施的电磁辐射影响情况。研究结论:(1)中低速磁浮交通产生的对外电磁辐射主要包括三个方面:悬浮电磁铁产生的磁场为直流稳态磁场,主要分布于磁浮气隙附近;直线电机产生的磁场为低频交流磁场,由于频率很低,无法形成有效的辐射,故主要分布在列车附近;电刷与供电轨产生的电火花能辐射出MHz级别的电磁波,能够有效地在空间中进行传播,故干扰距离较远;(2)中低速磁浮交通产生的电磁辐射场是一个复合空间电磁场,在近距离空间场不仅包括电弧放电引起的高频电磁场,还包括悬浮电磁铁、直线电机产生的低频磁场,在远距离空间场主要包括电弧放电引起的高频电磁场;(3)本研究成果可用于了解中低速磁浮交通的电磁辐射原理和对外的电磁辐射影响,可为中低速磁浮交通的工程建设提供参考。     

轨道高低不平顺对磁浮车辆动力学性能的影响

根据悬浮电磁铁产生的悬浮力为分布力这一特性,建立了多力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆垂向动力学模型,利用SIMPACK多体动力学软件建立了单力元、三力元、五力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型,分析比较了多力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力和实际悬浮力之间的差异,并且在不同波长轨道高低不平顺激励下进行了仿真计算,利用计算结果分析了不同波长的轨道垂向激励对磁浮车辆系统动力学指标的影响规律,得到了磁浮车辆对不同波长的轨道垂向激励动力响应的基本规律,证明了单力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型在轨道短波激励仿真计算中的局限性。     

超高速永磁电动悬浮系统三维解析建模与电磁力特性分析

永磁电动悬浮系统在高速情况下具有自稳定的特点，并且安装维护简单，在超高速管道磁浮运载中具有重要的应用价值。文章以超高速永磁电动悬浮系统为对象，对“Halbach永磁阵列-导体板”结构进行系统建模，提出了一种横向端部断面边界条件的构建方法，明确了电磁力的求解方法。同时，对电磁力特性开展研究，分析了电磁力随电磁参数、结构参数变化的规律。利用转盘试验平台开展了原理性验证试验，通过有限元仿真和试验结果对比，说明了所建电磁力模型的正确性。     

两种典型中低速磁浮交通导轨磁力特性及变形研究

为提升横向稳定性这一限制中低速磁浮车辆提速的重要因素,以F型导轨和倒U型导轨为对象建立其二维电磁有限元模型和三维变形仿真模型,利用该模型对比研究这两种典型导轨的磁场分布、电磁力及变形特性,并提出导向刚度系数这一新的评价指标来评估磁浮系统的导向性能.揭示了导向刚度系数与磁极宽度之间的相关性,明确了降低磁极宽度对导向性能的...     

故障工况下常导磁浮车辆悬浮架载荷特性研究

针对中低速常导磁浮车辆运行过程中可能出现的故障工况，对悬浮架的载荷特性展开研究。首先根据实际参数建立动力学模型并分析其振动特性，研究了悬浮架构架在电磁铁失效、空气弹簧失效等故障工况下的位移特点；然后分析故障工况下悬浮架的载荷特性，并对悬浮架各部件的强度进行评估。研究结果表明：磁浮车辆的车体与悬浮架通过滑台间接相连，使得振动形式比较丰富；在电磁铁失效故障工况下，悬浮架构架质心的位移相对较大，与轨道碰撞后使得悬浮架载荷发生突变；相对于正常运行工况，左侧电磁铁失效时纵梁的应力最大值增长为原来的3.87倍，左后空簧失效和紧急落车时托臂的应力最大值分别增长为原来的2.59倍和8.11倍。对故障工况下悬浮架的载荷特性进行研究，可以为疲劳寿命计算和结构强度设计提供参考依据。     

中低速磁浮交通系统疏散平台疏散能力研究

研究目的:合理的中低速磁浮交通系统疏散救援设计是其运营安全保障的关键。针对国内磁浮运营线疏散演练效率偏低的现状,结合其疏散平台设计方案,提取与平台疏散能力相关的中低速磁浮列车和疏散平台的关键特征,建立中低速磁浮交通系统的Pathfinder疏散仿真模型,开展疏散平台优化研究。研究结论:(1)当前中低速磁浮交通系统区间疏散平台疏散总用时近30 min,疏散能力还存在优化空间;(2)疏散平台栏杆间隔、疏散平台有效通行宽度和桥梁下桥点位置等参数是影响疏散能力的关键参数;(3)通过优化各参数取值,提出疏散平台设计新方案,新方案可大幅提高中低速磁浮交通系统的疏散能力,疏散总用时可降低约44%;(4)本文提出的疏散平台优化思路及方案可为后期中低速、中速磁浮交通系统的疏散平台设计和运营维护提供数据支撑。     

中低速磁浮轨道系统特点及工程适应性分析

研究目的:本文以中低速磁浮轨道系统特点为研究对象,研究当前国内外三种典型的中低速磁浮轨道结构形式,介绍各重要组成部件的主要技术特征及设计应注意的问题,并对其工程适应性进行简要分析,从而加深对中低速磁浮轨道系统特点及工作特性的理解和认识,为完善中低速磁浮轨道结构设计提供参考。研究结论:(1)中低速磁浮轨道系统一般包括轨道设备及其支承结构,并组成断面为"T"形的结构形式,合理的轨道结构形式设计的关键在于良好的处理轨道与轨道梁的相互关系;主动控制的磁轨关系对于轨道系统的设计有决定性影响;磁浮系统稳定性要求轨道设计满足大质量、大阻尼和小变形要求;小间隙悬浮对轨道系统提出了严格的高精度要求;(2)针对实际工程应用:HSST系统轨道有相对较多的实际应用经验,但无法实现F轨的灵活调节;无轨枕直连式轨道经济性较差;整体式道床轨道通过设置道床调整层和上承式扣件系统实现轨道结构的高度整体性和良好的几何形位保持性,符合中低速磁浮交通系统技术要求;(3)本研究成果可为中低速磁浮交通运营线轨道设计提供参考。     

磁浮车辆起浮参数控制及其动力性能研究

磁浮车辆的起浮性能是磁浮交通系统研究的一个重要方向。为探究控制参数在磁浮车辆起浮过程中对起浮稳定性与振动舒适性的影响,通过建立单悬浮刚性电磁铁模型,从PD控制下的电磁力出发,推导电磁铁起浮过程中动力响应的特征与表达式。由起浮稳定性条件与振动舒适性要求,得到悬浮间隙反馈系数KP的上下限值。将获得的PD控制参数分别应用于单悬浮刚性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁—轨道梁模型以及整车—轨道梁模型中,分析起浮过程中电磁铁或车体的位移和加速度响应以及轨道梁跨中加速度响应。研究结果表明：电磁控制参数KP和KD分别调控了起浮过程中系统的刚度和阻尼;KP具有上下限值,下限由电磁铁物理参数及承担质量确定,以抑制起浮失稳现象,上限值由加速度限值、初始位移、额定悬浮间隙、电磁铁物理参数及承担质量共同确定以保证满足规范所要求的振动舒适性;起浮过程中,二系悬挂可以降低电磁铁或车体的加速度,但增大了磁浮架的振动加速度;对于所研究的案例,车轨耦合振动频率较低的情形下,轨道梁对电磁铁或车体的起浮振动影响较小。     

中低速磁浮列车悬浮控制系统研究

悬浮系统的控制精度影响中低速磁浮列车稳定性、悬浮能力、电磁铁电流。文章通过对悬浮系统控制原理和控制策略的分析,提出了中低速磁浮列车悬浮控制系统可行的结构和关键系统参数,并给出研究性试验结果。     

中低速磁浮交通线路参数研究

为满足我国城市化进程中人们的出行要求，在制定城市交通规划时公交先行和城市轨道交通优先建设等措施被倡导实施。中低速磁浮列车作为一种新型轨道交通运输系统，它与传统轮轨列车不同，利用电磁力将列车悬浮、导向和驱动。在其线路的分析、计算与设计过程中，应充分考虑磁浮列车的特点。由于我国研究的中低速磁浮大都参照日本的HSST技术，现以该技术为研究对象简要分析中低速磁浮线路部分参数的选取，为我国中低速磁浮的研究提供参考。     

中低速磁浮列车运行控制系统的方案及其实现

以国防科技大学中低速磁浮列车试验线为应用背景,介绍了中低速磁浮列车运行控制系统的基本功能需求, 主要包括驾驶功能、保护功能和监视功能。在功能需求设计的基础上,阐述了其运行控制系统的多总线原理实现结构和各节点的基本构成方案,最后给出有关试验结果。在磁浮列车试验线上。基于文中所述的运行控制系统的总体设计,建立了相应的硬件系统,开发了相应的控制软件,并进行了车载试验。     

高速磁浮列车二次系的运动学建模与分析

满足运动学要求是车辆结构设计的基本要求。对于磁浮列车而言,车辆与线路之间的运动解耦功能主要由车辆的二次系完成。高速磁浮列车的二次系主要由摇枕、防滚橡胶件、空气弹簧、摆杆和Z向支座等构成,其运动同时受线路线形和刚性车厢的约束。本文利用多刚体运动学建模方法——Denavit-Hartenberg变换方法,建立高速磁浮列车二次系的运动学模型。结合线路线形的特征参数,通过求解运动学模型的逆解,计算当车辆通过曲线时二次系各构件的运动情况。本文的建模方法和结果对高速磁浮列车的设计和分析具有参考价值。     

中低速磁浮列车牵引性能研究

中低速磁浮列车是磁浮交通系统的关键装备,由于脱离了轮轨接触,其牵引方式也与传统列车差别巨大.以3节编组中低速磁浮列车为例,对该列车的运行阻力、牵引力、电制动力进行了计算分析,根据计算结果对列车的牵引和电制动性能进行了评价,并完成了列车的故障运行能力校核.     

磁浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的力角特性分析

介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案。通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计。再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性。最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁悬浮列车直线电机的设计及制造提供可参考性资料具有重大意义。     

磁悬浮列车用混合悬浮电磁铁温度场建模与仿真

建立了中低速磁悬浮列车用混合悬浮电磁铁的Maxwell二维温度场仿真分析模型,对其温度场特性进行了分析,并与传统纯电励磁结构的怂浮电磁铁进行了比较.针对工程实际样车用混合悬浮电磁铁分析指出,电磁铁最高温度位于励磁线圈中心处,铁心轭部温度与励磁线圈温度基本相同采用混合悬浮电磁铁结构不仅大大降低了悬浮损耗,减少了列车运行能...     

中低速磁悬浮线路维护工程车的可行性分析及建议

以中低速磁悬浮线路维护用工程车为研究对象,结合长沙磁浮线路的特点,通过对常规轨道工程车、中低速磁浮列车和轨道的分析,总结磁悬浮线路维护工程车的功能需求和需解决的问题,并针对具体问题,提出对比分析方案,为基地设计、工程车的研发提供参考。     

高速常导磁浮列车直线电机系统模拟试验台发电特性研究

高速常导磁浮列车中的直线同步电机系统是集列车悬浮、牵引、导向及发电功能于一体的核心系统.本文详细介绍了该系统旋转模拟试验台的设计思路及结构特点,并利用有限元分析软件对其额定运行点进行了二维电磁场分析.给出了气隙磁场空间分布图,分析了该系统直线发电机的工作机理,重点计算了试验台额定运行时直线发电机的各条发电支路的磁通变化规律及相应的发电特性.对发电特性的波形、交变频率、感应电势幅值、相邻2条支路的发电特性间的相位差进行了分析,确定了试验台结构参数与其相互关系.对试验台进行的一系列试验结果证实了理论分析所得结论.由此确定了高速常导磁浮列车实际运行时,车载直线发电机的发电情况及其特点.     

一种磁浮车辆悬浮架的交叉抗侧滚解耦机构

抗侧滚解耦机构是中低速磁浮列车悬浮架的关键部件。根据磁浮列车悬浮架的结构特点,提出了一种新型的交叉抗侧滚解耦机构,并基于虚拟样机技术进行了动力学仿真分析。结果表明,该机构不仅结构简单,而且性能优于传统抗侧滚解耦机构,完全适应磁浮列车运行要求,解决了抗侧滚和解耦之间的耦合和制约问题。     

基于新型感应回线的磁浮列车车地通信及测速定位

针对传统感应无线通信系统和测速定位系统存在的不足,设计了一种新型交叉感应回线系统.对该新型交叉感应回线系统电磁场分布进行建模,证明其信号传输信道为恒参信道.论证了该系统既可以实现列车的车地通信功能又能实现列车的测速定位功能.对该系统的抗干扰性能做了讨论,并针对实际情况中存在的位置偏移干扰对系统的影响进行了仿真分析.     

中低速磁浮列车制动闸片热容量仿真分析

为研究中低速磁浮列车制动闸片在极端工况下的温升表现,文章对列车制动过程中与制动闸片热容量相关的物理参数进行了系统的阐述,并基于有限元数值模拟的方法进行瞬态温度场仿真分析,得到了全线路常用制动和紧急制动工况下的制动闸片温升性能。