中低速磁浮列车系统振动响应的非线性度分析

基于磁浮列车车辆—轨道—桥梁耦合动力学、电磁学、控制学和现代信号分析理论,采用数学建模与数值计算方法研究磁浮控制系统不同参数状态下车辆振动响应的非线性特征(非线性度).首先建立中低速磁浮列车—轨道—桥梁的耦合动力学模型和PID悬浮控制模型;然后编制数值计算程序,计算车辆系统在不同控制参数下的动力学响应及其非线性度指标;...     

磁浮列车悬浮控制系统工程化应用中的关键技术

悬浮控制系统是磁浮列车的关键系统,也是磁浮列车区别于轮轨列车的主要特征之一,其主要功能是通过对电磁铁线圈励磁电流的调节,使车辆与轨道之间保持8～10mm的稳定悬浮间隙。介绍了在中低速磁浮试验线悬浮控制系统的基础上,面向国内第一条工程化中低速磁浮交通系统——长沙磁浮快线的建设需求,分析了悬浮控制系统从试验产品向工程化应用过程中遇到并解决的可靠性设计、抗干扰设计、车轨耦合振动、轨道台阶激扰等关键技术问题。工程实践结果显示,我国自主研发设计的中低速磁浮列车悬浮控制系统已经达到工程应用水平。     

单磁铁系统的稳定性与仿真分析

采用带状态观测器的气隙-速度-加速度反馈控制系统,在多体系统仿真软件SIMPACK平台上,考虑悬浮系统、电磁系统及控制系统的耦合作用,建立单磁铁-轨道梁-控制器的综合模型,模拟磁浮列车在弹性轨道梁上静止悬浮的过程,分析轨道梁的特征对车轨耦合振动的影响,研究共振的产生及解决方法,为磁悬浮列车的整车静止悬浮稳定性分析提供依据。     

基于多传感器信息融合的中低速磁浮轨道梁监测系统研究

磁浮列车对轨道平顺性要求较高,为了提高列车运行的安全性和舒适性,文章分析中低速磁浮轨道变形对磁浮列车悬浮控制系统的影响,以及中低速磁浮轨道梁结构特点,并设计了一种中低速磁浮轨道梁监测系统。该系统采用多传感器信息融合技术,具有数据采集、传输、分析和显示等功能,可监测磁浮列车通过时轨道实时变形情况,为运营提供安全防护预警,为轨道维护提供科学依据,为车辆悬浮控制系统提供载荷变形量预测以优化悬浮控制策略。     

中低速磁浮列车运用检修关键工艺设备研究

以国内第一座磁浮车辆段的应用为例,通过对中低速磁浮列车悬浮原理、构造进行分析,研究中低速磁浮列车的维修要点。并结合车辆维修要点,分析适用于磁浮列车运用检修的轨道桥、悬浮架拆装小车、悬浮架综合实验台等关键工艺设备,为今后磁浮车辆段设备的设计提供有益参考。     

中低速磁浮列车电磁铁滚动情况下的受力特性研究

列车在行驶过程中,由于轨道形变或列车机械结构等问题不可避免地会产生悬浮电磁铁滚动现象.采用有限元数值计算方法,利用ANSOFT软件,对中低速磁浮列车悬浮电磁铁发生滚动情况下的受力特性进行了研究.结果表明,电磁铁相对轨道发生滚动对其受力会产生重要影响,特别是列车在起浮瞬间影响会更大.     

基于最优控制的高速磁浮列车垂向动力学模型

研究了高速磁浮列车的最优控制方法.建立了单节整车有47个自由度的磁浮垂向振动模型.模型中考虑了电磁力以及控制规则,以便模拟控制系统对悬浮磁铁与轨道梁间的电磁力的控制.通过时域仿真,基于最优控制的磁浮控制系统能保证垂向磁铁与轨道梁间气隙的稳定.     

基于数值分析的磁浮列车悬浮电磁铁电磁场分布研究

常导中低速磁浮列车采用被动导向控制,其悬浮电磁铁同时提供列车悬浮力和导向力。因此,在磁浮列车的设计中,对悬浮电磁铁磁场的分析非常重要。本文采用Ansoft有限元分析软件对中低速磁浮列车悬浮电磁铁电磁场进行了三维研究,并与二维计算进行了比较。计算结果表明,在电磁铁电流较小情况下,铁心和轨道发生饱和的局部区域较小,三维与二维计算结果接近;但当电磁铁电流较大时,两者计算结果相差较大,三维计算得到的悬浮电磁力值更接近实验值。     

基于补偿反馈线性化的悬浮控制器设计

电磁型磁浮列车的悬浮系统为典型的非线性系统,经常受到外界扰动影响而失去稳定。针对悬浮系统的这种特点,设计一种干扰补偿的非线性悬浮控制器:在合理假设的基础上,建立EMS型磁浮列车悬浮系统的非线性数学模型;通过反馈线性化将该非线性模型精确线性化,得到等价的线性模型。然后,设计将反馈线性化补偿与扩张状态观测器相结合的悬浮控制器,利用外部扰动观测值对悬浮系统进行补偿。这一设计可大幅度提高悬浮系统的抗干扰能力。仿真实验结果表明,该控制器的控制性能明显优于基于反馈线性化方法设计的控制器,对干扰具有更强的鲁棒性。     

磁悬浮轨道梁刚度对列车走行性影响研究

高速磁悬浮列车过桥为移动的均布荷载过桥 ,它与铁路车辆集中荷载过桥不同。磁浮列车整车模型和移动荷载模型过桥的有限元仿真分析证实在轨道梁第一阶自振频率 f接近磁浮列车速度与轨道梁跨长之比接近v/L时 ,轨道梁动力响应最大。桥梁动力响应随着轨道梁刚度增加而减小 ,当轨道梁第一阶竖向自振频率大于vmax/L时 ,轨道梁不会出现剧烈振动 ,再增加轨道梁刚度不能有效地减小振动     

中低速磁浮交通圆曲线参数影响因素分析

在分析中低速磁浮交通车线关系基础上,研究车辆通过圆曲线时悬浮力变化情况,分析转向架结构和圆曲线的几何匹配关系,计算车辆部件偏移量、悬浮力变化量、弹簧变形量等,给出最小圆曲线半径的合理取值,说明满足车辆与线路之间的匹配关系是线路设计的基本要求。实践表明,研究结论为中低速磁浮交通线路设计参数选取提供理论依据。     

高速磁浮车辆悬浮架动力学模型研究

针对TR08高速磁浮车辆运行中铝合金悬浮架弹性变形较大的问题,采用ANSYS建立了悬浮架有限元模型,并进行结构模态分析;为了提高悬浮架动力学数值计算效率,依据等效变形原则建立刚性悬浮架模型,计算等效弹簧参数.基于弹性和刚性悬浮架建立磁浮车辆整车动力学模型,对比分析了曲线通过时2种悬浮架模型动力学响应.计算结果表明:车辆以速度100,250和430 km/h通过半径为2 260m的曲线时,2种悬浮架模型铰点垂向位移计算值之差不超过0.5mm,悬浮间隙计算相对误差小于2%,悬浮架扭转角响应曲线基本重合,表明建立的等效刚性悬浮架模型是合理的;应用于整车动力学性能仿真时具有足够的计算精度,其计算效率远高于采用弹性模型时的计算效率,但弹性悬浮架模型能更准确、全面地模拟其弹性变形和振动响应.     

中低速磁浮车辆-轨道-桥梁垂向耦合振动仿真分析

以长沙中低速磁浮列车和25 m跨径简支梁为对象,建立包含完整悬浮控制系统和细致轨道结构的磁浮车辆-轨道-桥梁垂向耦合振动模型,编制数值仿真程序,计算车辆以80 km/h速度通过不平顺线路时车轨桥耦合动力学响应,利用已有文献测试结果初步验证仿真模型。结果表明,车体的垂向振动很小,悬浮间隙波动量不超过0. 6 mm,最大动态悬浮力占额定悬浮力的24%,中低速磁浮车辆运行平稳,电磁铁动荷载系数低。桥梁跨中垂向挠度为2. 66 mm,小于磁浮简支梁挠跨比设计限值;跨中轨缝处F轨最大垂向位移为3. 04 mm,其中包含轨排自身弹性变形产生的0. 4 mm垂向位移,约占F轨总位移的13%。梁端和跨中处伸缩接头很好地限制F轨端部变形,但F轨端部垂向加速度幅值超过2g,约为中部的4倍,这对F轨伸缩缝连接副提出较高要求。     

线路不平顺对低速磁浮车辆动态响应的影响

线路不平顺与磁浮车辆的动力学性能密切相关,良好的线路状况是车辆稳定、舒适运行的保证。参考各国高速铁路对轨道梁刚度的要求,并考虑轨道梁的动力学特性要求,给出了磁浮列车线路不平顺的具体型式及变量限值,着重分析了线路不平顺的频率对车辆垂向响应的影响。分析结果进一步验证了悬浮控制器的设计思想,即在高频时,应保证列车具有良好的平稳性,而低频时,应与轨道具有良好的跟随性。这些分析结果为以后进一步的研究奠定了基础。     

基于现场总线的磁浮列车悬浮控制调试系统

根据中低速磁浮列车悬浮控制系统的特点,构建了一种基于USB-CAN接口的悬浮控制调试系统,设计了通信协议,并在悬浮控制器和上位机上予以实现。     

永磁EDS型磁悬浮列车结构计算与应用

介绍永磁EDS型磁悬浮列车悬浮所用的Halbach结构,分析得出永磁EDS的悬浮力和阻力公式,简单介绍基于永磁EDS的Magplane和GA城市磁悬浮列车的情况。     

中低速磁悬浮列车用直线电机法向力的测试研究

提出中低速磁悬浮列车采用普通异步直线电动机和为牵引动力，其电机的法向力是影响列车稳定悬浮的重要因素，并对此进行了试验研究。分析了电流、频率以及气隙与法向力的关系，得出在法向力不大于车体重量十分之一的情况下，通过调节列车动态悬浮控制参数，可使列车稳定悬浮运动的结论。     

中低速磁浮列车技术研究进展

文章介绍了中低速磁浮列车的技术特点,并从悬浮、直线电机牵引、走行机构三个方面讲述了中低速磁浮列车技术的现状.     

悬浮电磁铁的晶体管斩波器研究初探

在吸力型磁悬浮列车上,可以使用悬浮-导向电磁铁,因此每一套悬浮单元,必须使用两只电磁铁。为了使悬浮系统具有垂向悬浮和侧向定位的功能,两只相互错开安装的悬浮电磁铁,只能分别使用独立的功率斩波器。本文针对我校研制的晶体管斩波器,除了系统地介绍了斩波器工作原理外,还对斩波脉冲发生器、前置驱动电路进行了叙述。