温差和列车荷载作用下中低速磁浮轨道结构变形分析

中低速磁浮轨道F型导轨的变形直接影响列车运行安全性与舒适性,是磁浮交通线下结构设计需要研究的问题。结合国内某中低速磁浮试验线工程,建立了包括轨排、高架梁及其联结件的磁浮轨道结构有限元模型,计算分析温差和列车荷载作用下导轨竖向与纵向位移响应。结果表明:在温差荷载作用下导轨竖向变形呈上拱抛物线形,最大上挠量为5.1 mm,跨中和梁端轨缝伸缩量为-4.7~0.3 mm;在温差和列车荷载共同作用下导轨上拱明显减小,某些工况下导轨近似回落至水平状或呈下挠变形,最大下挠量为2.51 mm,跨中和梁端轨缝伸缩量在-4.6~3.8 mm。     

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。     

对磁浮工程技术的一些思考

快捷、安全、清洁、舒适的高速磁浮交通是高效绿色环保型的客运交通工具。分析了制约磁浮交通推广和发展的技术难点和问题,即:1冬季,磁浮运输会遭遇线路冰封;2发生故障或停电时列车趴轨的救援;3磁极制作材料如何适应我国各地各季的气候变化;4磁浮长大干线面临线路基础不均匀沉降。介绍了国外在这几方面的一些先进技术、经验,并提出了针对我国国情的解决方案。     

低速磁浮车辆导向方式及其横向动态特性

为了获得低速磁浮车辆导向设计的基本参数和设计原则,开展了磁铁模块导向性能的静态分析与动态仿真研究。对不同导向方式下磁铁模块导向力、导向刚度以及垂向和横向力耦合度的大小进行比对分析,结果表明:在被动导向方式下采用磁铁横向对中布置和在主动导向方式下采用磁铁横向错位布置可以得到良好的车辆导向性能,而且后者更优;横向位移及其速度反馈主动导向可显著增加导向力和导向刚度,极大地改善模块动态导向性能,基本实现模块垂向和横向力解耦。建议低速磁浮车辆采用磁铁横向错位布置和横向位移与速度反馈主动导向方式。     

中低速磁浮轨道F型钢轨新型接头的设计

中低速磁浮交通采用有缝线路、非对称形状复杂的F型钢轨,F型钢轨接头是磁浮列车安全、平稳和快速运行的关键。基于既有J I型和J II型接头出现的竖向不平顺、振动等问题,提出了两种新型接头方案。新型J I型接头中新设的导向限位槽、燕尾键、U型连接板等结构增强了接头横向对中性能、抗扭刚度和防高差错位能力,且适应于0~30 mm的轨缝变化。新型J II型接头中新设的主副限位扣和弹性复位元件等可有效适应主F型钢轨的温差伸缩变形,并实现副F型钢轨纵向自动对中性能;其防转垫圈实现了直线段和曲线段F型钢轨的自由伸缩,可适应0~40 mm的轨缝变化幅度。     

低速磁浮车辆水平曲线通过及磁浮铁间隙计算

低速磁浮车辆的磁浮架严格跟随导轨导向,车体与磁浮架间在相互转动的同时伴随着横向移动从而使车辆顺利通过曲线。文章计算了日本低速磁浮车辆通过水平曲线时车体与磁浮架间的相对横移量及磁浮铁之间的间隙,为今后我国低速磁浮车辆的设计和制造提供了参考和依据。     

高速磁浮与高速轮轨系统主要技术参数对比分析

高速磁浮是利用电磁力将车辆悬浮于导轨上，利用直线电机驱动列车前进的铁路系统，其悬浮导向系统、轨道梁系统、牵引运控系统等与高速轮轨有着显著区别。通过线路工程、轨道工程、桥梁工程、隧道工程及牵引供电工程、运行控制工程、无线通信工程等方面，对比分析了高速磁浮与高速轮轨主要技术参数，以期为高速磁浮工程设计与技术研究方向提供参考。研究结果表明：高速磁浮对轨道结构精度、平顺性，桥梁频率、变形以及隧道内车辆气密性提出了更高的要求，设计时要求桥梁一阶竖向自振频率不小于1.1倍列车通过频率；此外，高速磁浮采用地面控制、固定闭塞方式，1个分区只能有1列车运行，其信号控制、无线通信与牵引供电三子系统间耦合更为紧密，对车地无线通信数据传输性能提出了更高的要求，牵引定位数据时延要求不大于5ms。     

跨座式单轨交通关节可挠型道岔荷载试验研究

对一跨座式单轨交通关节可挠型道岔梁系统进行试验,测试道岔梁导向板和稳定板的承载能力,了解在荷载作用下可挠系统与道岔梁的工作性能,验证道岔梁系统制造质量、强度及刚度,检验道岔梁系统在使用荷载下的受弯变形及其受力性能,通过试验得到道岔梁实际抗弯承载能力。试验结果表明,道岔梁系统具有良好的强度、刚度和工作性能。     

中低速磁浮列车U形电磁铁的电磁力特性分析

由于中低速磁浮列车车体携带较重的初级线圈,影响了列车载客能力和牵引动力,为了提高中低速磁浮车的运载能力,必须提高U形磁铁的悬浮和导向能力。以国内已经开通运营的2条中低速磁浮试验线中U形电磁铁基本结构参数为例,建立U形电磁铁的3D有限元仿真,根据电磁力仿真结果,分析得到影响电磁力特性的主要结构参数为铁芯长度、磁极宽度、线圈厚度和励磁电流等,根据仿真计算结果,总结上述参数对电磁力特性的基本规律。根据主要结构参数的作用规律,更新了原来参数设计值,仿真结果验证了上述规律的正确性和新参数值的合理性。     

胶轮导轨电车对厦门市快速公交1线运能改造的适应性分析

针对目前厦门快速公交(BRT)1线运能已不能满足客观需求的现状,结合该线建设时预留的条件,通过对现代有轨电车、地铁(B型车)、直线电机系统、跨坐式单轨及自动导向轨道(APM)等进行对比,建议该线改造为现代有轨电车制式。从动力性能、环境友好、改造工程量、综合造价、社会影响等方面,对比胶轮导轨电车和钢轮钢轨电车,认为胶轮导轨电车更适合于该线的运能改造。