高速磁浮系统实现高速的技术关键及急待研究的课题

从磁浮列车工作原理可以看到，高速磁浮系统本身就是一个大直线电机，路轨和列车分别代表大直线电机的定子和转子，所以，对于高速磁浮(长定子型)而言，驱动动力系统主要布置在地面路轨上，也就是说供电及变流系统，包括变压器、整流器、逆变器等装备都在地面，加大功率不受任何空间的限制，也没有轮轨黏着的限制。不像轮轨系高速     

高速磁浮列车线路匹配动力学性能分析

线路匹配性能是指高速轨道车辆与不同线型缓和曲线之间相互动力作用所决定的匹配性能。为了研究高速磁浮车辆的线路匹配性能，进行了1列3车车组曲线通过性能仿真分析。与轮轨导向不同，高速磁浮导向是在主动导向控制下电磁导向力使整个走行部准确地沿轨道中心线无接触悬浮运行。为了消除传统曲线计算公式存在的误差以满足磁浮线路的高精度和连续光滑要求，利用基于样条函数技术的新方法设计了如下两种线形缓和曲线：正弦形和圆整基本线形。1列3车车组的曲线通过性能仿真对比表明：根据高速磁浮导向原理，当有超高限速曲线通过时，正弦形缓和曲线具有优越的线路匹配性能；而圆整基本线形（仍属于三次抛物线）则不具备良好的线路匹配性能；当无超高曲线通过时两者匹配性能相当。     

考虑制动条件的高速列车—轨道—桥梁系统动力响应分析

以CRH2型动车组制动通过铺设无缝线路的10跨简支梁桥为例,运用刚体动力学建立车辆模型,以空间梁单元模拟轨道和桥梁结构,非线性弹簧模拟线路纵向阻力,根据高速列车制动的特点确定列车制动力、轮轨密贴假定求解轮轨力,通过系统间全过程迭代求解系统方程,进行高速列车制动时车辆—轨道—桥梁系统动力响应分析。结果表明,在列车停车瞬间由于制动力的突然消失,车辆、轨道和桥梁结构的纵向均会出现最大振动;桥梁中间墩墩底截面的最大弯矩约为1 800kN.m,小于按我国桥涵设计规范中列车制动附加力静力计算方法得到的最大弯矩4 000kN.m,说明按规范中的静力计算方法计算的高速列车制动力有一定的冗余度。     

高速磁浮车辆称重试验方法及关键装备研究

根据高速磁浮车辆及轨道的结构特点，通过分析单车及编组列车的称重试验要求，形成了高速磁浮车辆称重试验方法，并研发了称重试验的关键工艺装备，在高速磁浮单车及编组列车的称重试验过程中得到了充分的技术验证。     

钢轨波磨区段高速轮轨瞬态滚动接触高频动态特性

考虑轨道—车辆系统耦合振动以及轮轨几何非线性,建立高速轮轨瞬态滚动接触三维有限元模型,利用隐式与显式相结合的方法模拟高速轮轨瞬态滚动接触过程,轮轨接触采用面—面接触算法。基于列车通过频率和钢轨Pinned-Pinned频率,分析非稳态载荷作用下钢轨短波波磨区段轮轨间相互作用以及列车通过频率对波磨区段轨道—车辆系统动态响应的影响。结果表明:在钢轨波磨区段,轮轨瞬态接触力和牵引比随钢轨波磨几何不平顺的变化呈周期性波动,且牵引比与钢轨波磨几何不平顺呈反相位;当列车通过频率与钢轨PinnedPinned频率相近时引起轮轨系统共振,轮轨接触力出现"拍"振特性,在轨枕附近整体振动较大,加速钢轨扣件伤损,而在2个轨枕跨间整体振动较小;在牵引扭矩作用下,轮轨接触存在周期性黏滑振动,轮轨系统共振时,轨枕附近波磨波谷处的钢轨滑动磨损加剧,加速钢轨波磨的发展。     

高速磁浮列车运行控制系统体系结构研究

为在高速磁浮交通网路复杂条件下实现运行控制系统对高速磁浮列车的运行指挥控制及安全防护,从运行控制系统的安全性及可靠性出发,研究运行控制系统的结构、功能及系统配置。在分析德国及日本高速磁浮列车运行控制系统的体系结构及功能的基础上,借鉴轮轨交通运行控制系统的经验,提出一种新型高速磁浮交通运行控制系统的结构形式,并给出相应的系统功能划分方案。新的运行控制系统为3层结构,即中央运行控制层、分区运行控制层及车载运行控制层;中央运行控制层实现操作显示及运行指挥功能;分区运行控制层实现列车驾驶控制、进路防护、道岔防护、列车防护及列车超速防护等功能;车载运行控制层采用2套车载安全计算机系统,且都直接与车地无线通信系统相连,可分别独立承担系统功能,使系统的可靠性大幅度提高。     

秦沈客运专线高速列车构架人工蛇行波的随机模拟

国内外在列车-轨道时变系统横向振动计算中,大多采用轨道横向不平顺作为列车-桥梁(轨道)时变系统横向振动的激振源。实际上,引起此系统横向振动的因素很多,诸如轨道横向不平顺、车轮踏面锥度、轮轨缺陷、车轮与钢轨的制造误差、车辆质量及其载重的偏心等。机车车辆构架蛇行波反映了引起此系统横向振动所有因素的影响,同时还反映了轮轨实际接触状态。根据秦沈客运专线高速列车构架蛇行波的现场测试资料和试验结果表明：采用三角级数模型及Monte-Carlo法随机模拟出了高速列车在时速160～300km／h范围内的构架人工蛇行波;解决了高速列车一桥梁(轨道)时变系统横向振动随机分析的激振源问题。列出了具有代表性的高速列车构架蛇行波实测波形图。     

高速磁浮交通车辆检修制度优化研究

高速磁浮交通车辆现行检修制度大多采用预防性计划维修模式。计划修模式下，高速磁浮交通车辆的检修能力利用率较低，这在一定程度上影响了列车运行的可靠性和线路的运力，导致配属列车数和车辆基地规模的增加，为此亟需进行检修制度的优化。简述了现行高速磁浮交通车辆检修制度，分析其存在的不足。对高速磁浮交通车辆运行特点及零部件技术特征进行了分析，明确了高速磁浮交通车辆与传统轮轨车辆间的本质区别，二者的车辆故障规律差异很显著。基于高速磁浮交通车辆的设备特征及故障特征，对其采用均衡修的适应性及可行性进行分析。高速磁浮交通车辆具备在线诊断系统，可随时收集车辆各部件的运转状态，能适应优化后更为精益的检修制度。高速磁浮交通车辆维修工作中应引入均衡修策略，根据零部件不同的故障规律及故障影响情况，建立以零部件为重点检修对象的均衡修制度。可参考成都地铁的车辆均衡修模式，将高速磁浮交通车辆双周检、三月检及定修的检修内容拆分到月检和专项修中，以此减小车辆的维修频次，压缩列车扣修时间，提高列车利用率。     

时速600 km高速磁浮铁路工程筹划关键技术研究

高速磁浮铁路为复杂的系统性工程,与一般的轮轨高铁有差异,不可照搬一般铁路的施工组织设计规范。收集大量磁浮铁路相关资料开展研究,得出结论：梁上板式轨道梁较整体式轨道梁在工程筹划方面更具优势;高速磁浮隧道采用矿山法施工时与普通隧道无本质差异,但开挖、支护台架等需要采用断面有效面积>120 m²的设备;高速磁浮隧道采用盾构法施工时需要15.3 m外径大盾构设备;高速磁浮整体式轨道梁定子施工方案,定子在梁场中组装完成,梁场内设置总装车间,总装车间的主要功能是进行定子、功能件的组装及将组装后的功能件通过连接件固定在梁上;高速磁浮梁上板式轨道梁定子施工方案,定子在轨道板预制场内装配,在轨道板预制场内设置定子装配车间,装配定子铁芯、功能件等,并进行功能件防腐处理;高速磁浮三相线圈施工方案,线圈不在预制场内安装,线圈一般在现场采用定子线圈敷设车安装。高速磁浮低置线路轨道梁需要安装功能区和定子,低置线路轨道梁建议在整体式轨道梁预制场或轨道板预制场生产,并在总装车间安装功能区和定子。研究成果可为高速磁浮铁路工程筹划提供参考和拓宽思路。     

高速磁浮线路最小平竖曲线半径研究

通过高速磁浮车辆与线路之间的紧耦合关系,以车辆二系结构对线路的几何约束和我国目前的磁浮轨道技术的特点与制造技术为基础,并考虑安装与制造误差的影响以及满足旅客舒适度要求,对高速磁浮线路设计的最小平曲线半径和最小竖曲线半径进行了研究分析,提出了设计的推荐值。即在保持车辆导向磁铁与导向面的侧向间隙5.5～11mm的条件下,线路轨道的最小平曲线半径设计值不宜小于650m;在保持车辆悬浮磁铁与定子面的悬浮间隙9～11.5mm的条件下,线路轨道的最小竖曲线半径设计值不宜小于2000m。     

高速列车与桥上板式轨道动力学仿真分析

运用轮轨关系,建立高速列车—板式轨道—桥梁系统空间耦合动力学模型。运用列车—线路—桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM,分析高速列车以不同速度通过桥梁时,机车车辆、板式轨道及桥梁的动力特性。结果表明,桥上板式轨道能够保证行车的安全性、舒适性和桥梁结构的安全性。     

高速综合检测列车关键技术研究

高速综合检测列车以高速动车组为载体,装备专用检测系统,在保证各系统时空同步的前提下,可对线路轨道、牵引供电、通信、信号等基础设施,轮轨和弓网接触状态及列车舒适性指标等进行高速动态检测;具有检测列车精确定位、在线数据集成、综合处理和分级评判等功能,是提高高速铁路基础设施检测效率、指导养护维修的重要技术装备.重点分析我国最新研制的400 km/h高速综合检测列车的系统集成、轨道、弓网、动力学、通信、信号等关键技术研究与实现方案,介绍试验验证情况.     

高速磁浮梁轨分离式桥梁与轨道设计和创新

常导高速磁浮交通正在向600 km/h运行速度迈进,可以填补高铁和航空运输之间的速度空白,但是常导高速磁浮交通现有技术采用梁?轨一体化的轨道梁结构,存在施工工艺复杂、轨道线形调整困难、经济成本高等诸多问题,难以满足600 km/h高速运行要求。通过借鉴高速铁路桥梁技术和中低速磁浮轨道技术的设计理念并进行系统创新,在国内外首次提出纵横梁式钢结构轨道板、纵横梁式混凝土轨道板、钢?混组合结构轨道板等3种不同形式的高速磁浮轨道结构,将轨道功能件从梁?轨一体的桥梁结构中分离出来形成可精调的轨道结构,并通过锚杆式扣件系统安装于预制架设整孔箱梁上,形成新型高速磁浮梁?轨分离式桥梁与轨道结构系统。该新型结构系统的强度、刚度、动力性能分析结果表明,可满足高速磁浮600 km/h运行速度要求。本研究对于常导高速磁浮的技术提升及推广应用具有借鉴意义。     

西班牙高速列车

计划于2008年8月-2010年12月间交付的30列AVES-102型超高速列车由庞巴迪和Tago联合开发，其最高设计速度为330km／h。通过在隧道广泛测试，证明了该列车的特殊设计即减少了列车通过隧道时空气压力的波动，又大幅度地减少了横向风压的影响。高速列车还配置了成熟的MITRAC3000型牵引系统，辅助变流器，驱动系统以及高速转向架。这批车辆将运行在西班牙国家铁路，订单总价值约6．55亿欧元。     

浅析高速综合检测列车高级修费用与摊销

高速铁路使用的综合检测列车是以高速动车组为载体,装备专用检测系统,对线路和轨道、牵引供电、通信信号等基础设施,轮轨和弓网接触状态及列车有关指标等进行高速动态检测.具有检测列车精确定位、在线数据集成、综合处理和分级评价等功能,是保证高速铁路基础设施正常运营的重要技术装备.此文根据高速综合检测列车的使用现状,对综合检测列车高级修费用进行分析.通过分析,提出在铁路工程建设期间摊销的高级修费用标准.     

北京-上海高速交通通道体系展望

讨论了京沪高速运输系统的模式选择问题，介绍了该运输通道的交通需求预测结果，分析了北京－上海之间建设磁浮铁路的可能性，并与高速轮轨列车线路作了对比。结合北京－上海之间的航空网络状况以及未来中国经济发展预测情况，认为磁浮列车将与航空进行竞争，而不是与高速轮轨列车进行竞争。北京－上海之间的交通通道中在轮轨列车与磁浮列车这两者中择其一的思路是不当的。中国应加速高速轮轨列车系统的建设。在大的交通通道中，采用磁浮列车的方案是可行的，它的建设启动应在2015－2020年之间。     

磁浮系统的分类及工作原理

磁浮系统是利用异性相吸、同性相斥的电磁感应原理，以直线电动机驱动车辆，运行时车体悬浮或吸浮于轨道上面，并与之保持一定间隙的铁路。磁浮系统所用的车辆通常称为磁浮列车。磁浮列车运行时，没有轮轨间的摩擦，不受黏着条件的限制。     

高速磁浮车辆车桥耦合机制的探讨

为了研究在高架轨道梁上的磁浮动力作用，利用磁浮车动力学与控制的模块化组装模型技术，分析了道梁挠度对磁浮关系稳定性的影响，并对车桥耦合机制问题进行了预研究。磁浮关系是电磁悬浮力与悬浮气隙及其一次、二次导数问的约束关系。如果悬浮系统具有低频高回路增益，道梁挠度摄动不会影响磁浮关系的稳定性。否则，若低频回路增益并不足够大，气隙波动对悬浮系统形成明显的非线性影响，其固有频率也有明显的摄动。由于悬浮模块与悬浮框架的搭接结构，悬浮框架具有产生高频自振的力学条件。在磁浮车辆的3级悬挂中，即电磁悬挂、一系悬挂（橡胶悬挂）和二系悬挂（摇枕空簧），前两者固有频率接近时，悬浮框架产生高频自振，并以机械一电磁能量转换形式，使磁浮动力作用产生高频扰动，进而引起轨道共振。     

高速磁浮线路最大纵坡值研究

以上海高速磁浮示范运营线车辆为基础,结合高速磁浮列车技术特点及车辆特性,对列车运行阻力特性和牵引特性进行分析研究。从旅客乘坐舒适性、不显著降低列车运行速度及车站列车悬浮停止安全性角度出发,提出了区间正线及车站正线的最大纵坡建议值。研究结果表明,高速磁浮区间正线最大纵坡能够达到90‰,并且在这样的纵坡上列车仍能保持不低于200 km/h的运行速度;车站正线一般宜设置在平道上,困难情况下可设在不大于4‰的坡道上,以防止列车意外滑动。     

高速磁浮车辆悬浮间隙传感器与相对定位传感器对比分析

高速磁浮车辆悬浮间隙传感器为悬浮控制系统提供必要的间隙信息.相对定位传感器则分别为高速磁浮车辆牵引和运行控制提供同步直线电机次级极相角信息和速度信息.在分析两者应用差异的基础上,讨论了检测线圈结构设计、电路结构设计、动态特性、抗电磁干扰与抗温度漂移等共性技术.对悬浮间隙传感器而言,需弱化齿槽效应;对相对定位传感器而言,则需强化齿槽效应,以抑制悬浮间隙波动和减少传感器过接缝时的信号畸变程度.