高速磁悬浮轨道交通研究进展

从磁悬浮轨道交通的基本原理、磁悬浮列车的技术特点等角度出发，简述了世界各国高速磁悬浮轨道交通的发展概况，对比了常导电磁悬浮、永磁电动磁悬浮、低温超导电动磁悬浮和高温超导磁悬浮等4种磁悬浮方式的研究历史、悬浮特点、悬浮间隙、悬浮能耗、控制系统、技术成熟度与应用情况；采用文献调研、比对、分析、提炼等方法，综述了国内外高校、研究机构和企业对于高速磁悬浮的研究进展；比较了各类磁悬浮轨道交通的原理、技术优势和劣势，分析了高速磁悬浮轨道交通在应用方面的可行性与不足，探讨了4种磁悬浮方式的技术经济性和应用前景与场景；提出了当前发展高速及超高速真空管道磁悬浮轨道交通亟待解决的牵引制动控制、动力和热力学、安全救援、管道密封性能与抽真空效率、无线通信、车内环境控制等6个关键科学问题，并介绍了中国原创高温超导磁悬浮的基础研究及关键技术研发进展与研发计划。研究结果表明:在400~600 km·h-1速度范围可采用常导电磁悬浮或超导磁悬浮技术；在600~1 000 km·h-1速度范围可采用超导磁悬浮技术；1 000 km·h-1及以上的速度可采用高温超导磁悬浮与真空管道或电动磁悬浮与真空管道的磁悬浮技术；作为一种前瞻性研究，高温超导与真空管道磁悬浮关键技术的突破和验证对推动中国乃至世界轨道交通快速发展具有重大而深远的意义。      

西南交通大学研制的高温超导磁悬浮实验车荣获四川省科技进步特等奖

20 0 2年 4月 2 7日在四川省科技奖励大会上 ,西南交通大学研制的“高温超导磁悬浮实验车”荣获 2 0 0 1年四川省科技进步特等奖 ,也是该次奖励中的唯一一项特等奖。世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车于 2 0 0 0年 1 2月 31日诞生于西南交通大学超导技术研究所。该车在载重 5人、总悬浮净质量 5 30ｋｇ时 ,净悬浮高度大于 2 0ｍｍ。该车的研制成功标志着我国在高温超导磁悬浮车研究领域进入世界前列。高温超导磁悬浮实验车系统主要包括 4个部分 :车体、永磁导轨、线性电机和地面控制系统。其核心是车体中的车载高温超导磁悬浮系统。该车全部…     

磁悬浮列车发展现状与展望

作为新型轨道交通技术的典型代表，磁悬浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点，经过60年的发展，正逐渐走向成熟. 本文首先对国内外磁悬浮列车的发展历史作了简要回顾；然后，从结构原理、核心技术和应用场景等方面对永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮4大类磁悬浮交通系统进行了详细介绍，对其悬浮特点、悬浮间隙、磁力计算、驱动技术与技术成熟度等进行了阐述，并指出发展时速600公里级高速磁浮列车亟须解决的试验平台搭建、电机控制策略、紧急制动、线路维护、无线传能、无线通信、气动噪声、磁浮道岔等8个关键问题；最后，对超高速真空管道磁悬浮交通系统的研究进展以及需要研究的课题进行了探讨与展望.      

真空管道运输系统发展现状及展望

作为一种新型交通系统,真空管道运输系统将悬浮列车技术和低气压管道技术相结合,理论上能够最大限度地减小列车高速运行时的摩擦阻力和气动阻力.为了促进真空管道运输系统的发展,从基本原理角度,系统论述了真空管道运输系统的可行性及车辆、管道、驱动装置等子系统关键构成,指出了其快速、便捷、安全、环保和高效等优势;介绍了国内外真空管道运输系统的研究现状,包括美国ET3、美国Hyperloop、瑞士超高速地铁Swissmetro,以及西南交通大学真空管道高温超导磁悬浮车试验平台,比较分析了各单位在车辆、管道、驱动装置及造价等方面的技术特点和优势;展望了当前发展真空管道运输系统亟需解决的关键问题,并指出车轨作用、高速直线牵引、气动和散热、管道密封以及管道内通信、救援这几个方面是今后需要重点研究的领域.      

EMS型中低速磁浮列车悬浮架技术研究综述

悬浮架是承载EMS(electro-magnetic suspension)型中低速磁浮列车运行的关键子系统，影响列车的悬浮稳定性、舒适性和安全性，需要对其进行深入研究.围绕国内外EMS型中低速磁浮列车应用案例，介绍了（悬挂）端置式悬浮架、（悬挂）中置式悬浮架的技术方案和特征，总结了主要技术指标.结合悬浮架技术研究、发展现状，讨论了磁轨作用关系、运动解耦能力、动力学性能、结构强度以及悬浮冗余设计五大研究方向，通过对研究内容梳理和总结，归纳了现有前沿科学问题和工程技术挑战：一是轨距亟须统一；二是动态磁轨关系研究欠缺；三是悬浮架横向动力学有待研究；四是悬浮架疲劳强度分析及试验不足；五是悬浮架机械结构冗余设计方案较少.     

电动磁浮列车用直线谐波发电机发电特性计算

为研究高速磁悬浮车辆直线谐波发电机的发电特性，首先，基于空间谐波法，提出超导线圈的磁动势分布模型，并推导超导线圈在三维空间内磁感应强度分布公式；其次，基于悬浮线圈与超导线圈间的电磁耦合关系，计算悬浮线圈电流的感应磁场，分析得知悬浮线圈五次谐波磁场用于感应集电；然后，将悬浮线圈五次谐波磁场作为集电线圈的激励，推导集电线圈感应电动势的解析式；最后，以日本山梨线MLX01型磁浮列车为工程背景，利用数值解析值、有限元仿真和日本山梨线实测数据进行了对比分析.研究结果表明：超导线圈磁感应强度、感应电动势和集电功率的解析值与有限元仿真、实测数据的相对误差均在10%以内，验证了磁动势分布模型和解析模型的有效性；列车速度大于100 km/h时，悬浮线圈电流及其感应磁场趋于饱和；集电线圈感应电动势与列车运行速度近似呈线性关系，集电功率与速度呈二次非线性关系；列车速度500 km/h时，集电功率为43.3 kW；列车速度在380 km/h时达到25.0 kW的目标集电功率，保证了磁悬浮车辆车载供电的可靠性.     

世界上第一台高温超导磁悬浮实验车在西南交通大学研制成功

2001年2月11日,由西南交通大学主持的“863”计划项目“高温超导磁悬浮实验车”通过验收。国家超导技术专家委员会首席专家甘子钊院士和超导国家重点实验室主任、中国科学院数理学部主任赵忠贤院士等专家在现场考查了高温超导磁悬浮实验车并对其技术指标进行审定后,对世界上第一辆载人高温超导磁悬浮实验车给予了充分肯定,认为“高温超导磁悬浮实验车”的研究集成了国内的相关技术成果,解决了一系列关键技术问题,研究成果超出原“863”计划所规定的目标,拥有我国自己的知识产权,为高温超导磁悬浮技术在交通领域及其他领域的应用奠定了基础,也为我国超导技术实现跨越式发展奠定了基础。     

CBTC车载VOBC技术和WSP丢失故障的探讨

CBTC是在列车自动控制系统中重要的无线通信技术，通常来说CBTC系统（Communication Based Train Control System）是随着通信技术和无线电技术发展与同步发展的．在CBTC车载VoBC技术的应用过程中技术人员需要对车载控制器（VoBC）的冗余配置和轨旁信号保护的丢失原理有着清晰的了解．从而在此基础上促进相应解决措施的合理提出与应用。     

数字孪生在高速列车生命周期中的应用与挑战

数字孪生（DT）是推动轨道交通装备领域数字化、智能化的关键技术之一，但其相关研究仍处于起步阶段.围绕高速列车生命周期研发现状，系统剖析传统高速列车研发数字化转型过程中的设计闭环难、高保真度、高精度模型缺乏、信息物理数据交互融合难等问题，结合产业发展趋势归纳提出高速列车生命周期发展新需求；在此基础上提出数字孪生高速列车技术框架，并对高速列车生命周期数字孪生模型构建和功能服务两个方面进行深入探讨，指出数字孪生高速列车所面临的关键技术问题与挑战.通过展示前期在轨道车辆关键部件服役能力劣化方面的探索应用，以期为未来高速列车全生命周期数字化的深入研究和实践提供参考.     

高速接触网零部件失效问题研究现状及展望

接触网零部件的失效会严重影响接触网系统的运行安全,接触网系统的服役可靠性是列车和线路安全运营的重要基础.为促进高速接触网装备技术的发展,在结合大量现场调研结果的基础上,系统分析并总结了我国高速铁路接触网零部件服役过程中出现的铝合金定位钩与定位支座磨损、吊弦线疲劳、螺栓连接松动、终端锚固线夹抽脱以及零部件腐蚀问题等五类典型失效问题及其产生的原因,指出微动损伤（微动磨损与疲劳）与恶劣的服役环境是导致接触网零部件典型失效的主要因素;介绍了国内外学者对微动磨损、微动疲劳、螺栓松动、应力腐蚀等相关失效机理的研究现状;展望了高速铁路接触网零部件的失效机理研究,冲滑复合磨损、多股绞线结构微动疲劳、螺栓松动、载流条件下疲劳和腐蚀疲劳这几个方面是今后需要重点研究的领域,并指出研究载流条件对疲劳损伤影响的重要性.      

伪距差分GPS用于高速列车实时定位的研究

本文研究了进行高速列车实时定位的差分ＧＰＳ系统设计方案。该系统采用基准台和车载定位台同时互相传输差分数据的方案，即基准台广播位置修正量，车载定位台实时数据处理，使列车司机可及时得到列车实时位置，与此同时，车载定位台广播实时列车位置，基准台对其进行数据处理并将其实时传输给调度控制中心的方案。这种方案具有定位精度高、修正速度快、系统完善性好等特点。     

高速列车耦合大系统动力学及服役模拟

根据高速列车运行、服役的特点及动力学研究的需求,以高速列车为研究对象,提出了与线路、接触网和气流耦合作用的高速列车耦合大系统动力学理论框架．采用子结构方法,通过运动或力的耦合,构建了高速列车耦合大系统模型,从运行安全性和可靠性出发,提出服役模拟的概念,论述了高速列车服役模拟研究的必要性,并对材料、结构和参数等失效模型的建立,以及服役模拟的过程、方法和研究内容提出了建议。     

机车安全运行专家系统的图文显示系统

介绍了机车安全运行专家系统中车载微机装置的图文显示系统的设计方法和基本功能，着重介绍了显示系统的硬件设计和软件设计及其具体实现．该系统利用专家的知识对车载微机实时发送的列车运行安全的数据进行分析推理、判断决策，采用先进的多媒体手段将决策结果输出，监督指导司机对列车进行安全操纵．试验表明，该系统工作稳定，操作简单。     

非道路移动机械电动化现状与发展

为分析非道路移动机械电动化在工程领域推广应用的可行性，系统梳理国内外车辆发展现状，全面总结大型运载机械的升级技术及电动化运用情况，归纳运载工具电动化发展趋势。基于环保需求、能源需求、产业发展及技术提升方面论证非道路移动机械电动化的必要性，分别从国内外政策、技术进步、基础设施3方面阐述了非道路移动机械电动化的可行性。针对非道路移动机械应用现状，全面分析了非道路移动机械电动化可实施的基本方案以及将面临的挑战，为工程机械行业技术进步提供了理论指导。     

地铁列车混跑时无线车载台自动切换线路通话组的实现方式

随着国内许多城市地铁轻轨项目建设的高速发展，同一城市不同地铁线路之间的列车混跑已经提上了日程。对于无线车载电台而言，运行在轨道线路上的任何时候，只能听从接收一条线路的行车调度员的指挥调度，当列车要实现混跑进入不同的地铁线路时，要求无线系统采取相应的应对措施，及时切换无线车载电台的行车调度通话组。     

思科地铁乘客数据（PIS）系统解决方案

1地铁乘客数据（PIS）系统概述地铁乘客数据（PIS）系统主要由车载图像监控系统、车载信息发布系统、骨干传输网络、车地无线传输系统、车载管理中心以及车辆段系统等构成。其主要功能包括：高清晰数字视频在地铁运行车辆的实时播出;车站值班员、控制中心调度员、车辆段（DCC）车务人员对列车车厢内的实时图像监控;列车驾驶员对前方车站旅客候车情况的实时监控;提供车地之间的高速数据无线传输通道等。     

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轨道交通线路净空安全是确保列车平稳、不间断运行的基础.由于轨间异物对行车安全产生严重影响,所以基于非轨道电路的轨道异物入侵检测系统在铁路系统中具有十分广泛的应用前景.本文提出了一种基于移动车载摄像机检测轨间异物的方法.首先,通过钢轨识别算法自动定位钢轨位置,并确定列车前方轨道是否有其它列车或公路车辆等大型异物,若有则进行报警;之后,基于边缘检测的异物检测算法自动检测轨间可疑小异物,同时提取可疑异物的尺度信息和颜色索引参数等相关特征;最后,用支持向量机（SVM）来对可疑小异物区域进行分类和辨识.车载实验结果表明,该方法可以有效地检测出轨间异物.     

基于道岔曲线信息的列车定位方法研究

在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

中国高铁革命性技术之动车组静态联发/动态解列系统

本刊上期发表的《高速铁路不停车载驳列车的设想——如何实现高铁沿途不停站乘客照样能上下车》一文，有人认为，实施该文中提出的高速铁路不停车载驳列车技术方案，目前在技术和管理上可能还有一定的困难，因此本文介绍的另—项技术方案——动车组静态联发／动态解列系统（动静动系统），在当今实现的可行性就高得多，所以我们在上文中冠以设想，而本文就直呼系统了。     

CRH380CL型高速列车车载自动过分相控制策略

介绍了车载GFX-3A自动过分相系统的工作原理,分析了高速列车过分相速度损失原因,研究了CRH380CL型高速列车过分相的控制策略,并通过试验验证过分相延时控制策略和车载控制逻辑关系能够满足CRH380CL高速列车过分相技术要求.