中低速磁浮列车走行部迫导向机构转向特性研究

现有中低速磁浮列车均采用五悬浮架布置形式,在车体与悬浮架之间设置了磁浮车辆特有的迫导向机构。针对现有迫导向机构转向性能不足导致列车无法顺利通过曲线的问题,开展迫导向机构转向特性研究,通过运动学分析计算和受力分析确定迫导向机构的关键尺寸参数,仿真分析对参数进行优化,经试验验证,车辆转向特性良好。     

五悬浮架迫导向机构曲线通过研究

文章以中低速磁浮列车五悬浮架为例,以提高列车曲线通过时迫导向机构适应性、减小迫导向机构受力及空气弹簧水平偏移量为目的,研究列车静止悬浮或低速运行(小于5 km/h)时,悬浮电磁铁处于F轨最佳契合位置、空气弹簧水平偏移量最小所确定的理想平衡状态,滑台横向位移随曲线半径变化关系,得出通过不同曲线时滑台水平偏移量、迫导向机构结构尺寸及转臂转角的一般计算公式,并对典型案例进行计算分析,优化得出相对合理的迫导向机构结构尺寸以提高悬浮架曲线通过性能。     

五模块中低速磁浮车辆动力学研究

文章在对我国自主设计的五模块中低速磁悬浮车辆进行结构分析和运动分析的基础上,利用SIMPACK软件对磁悬浮车辆进行了动力学性能仿真。仿真结果表明:滑台滑块之间的摩擦系数对横向运行平稳性影响较大;通过曲线时,悬浮侧架与轨道间的最小横向间隙随着速度增大而减小。平行四边形导向机构可使空气弹簧处的横向受力较均匀,改善了动态曲线通过性能。     

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。     

径向转向架地铁车辆动力学性能及车轮损伤研究

为研究地铁车辆的动力学性能,分析了径向机构的导向原理,建立了传统、自导向、迫导向3种地铁车辆动力学模型,并根据车轮滚动接触疲劳损伤模型对车辆通过曲线时的车轮损伤进行计算。计算结果表明:车辆径向机构加强了车辆部件间的连接,优化了车辆稳定性及横向平稳性的指标;迫导向车辆在曲线运行时具有较大优势,且各项评价指标均优于自导向车辆;3种车辆模型运行于相同线路时,迫导向车辆车轮损伤值最小,在曲线半径为300 m时仅为传统地铁车辆车轮损伤的21%,自导向车辆与传统车辆的车轮损伤较大,且随着曲线半径的增大自导向车辆车轮损伤小于传统车辆。地铁车辆安装迫导向机构可以有效地减小轮轨间作用力,减缓车轮损伤。     

低速磁浮车辆曲线通过动态响应仿真分析

结合青城山磁浮列车示范线工程,开展低速磁浮车辆动态曲线通过性能研究。建立35个自由度的磁浮车辆空间模型,考虑主动电磁悬浮与导向,仿真分析低速磁浮车辆曲线通过动态响应。计算结果表明,低速磁浮车辆可以60km·h-1速度安全通过半径300m的曲线,以90km·h-1速度平顺通过半径1100m的无超高曲线。低速磁浮车辆小半径曲线通过能力主要受车/轨横向间隙的影响,大半径曲线可不设置超高,但最大通过速度主要受乘坐舒适性的制约。     

长沙中低速磁浮列车磁浮走行部的组装工艺

磁浮走行部作为悬浮、导向、牵引、制动和走行等功能的车辆部件,是长沙中低速磁浮列车的重要组成部分。磁浮走行部的装配方法、装配精度和可靠性是磁浮走行部组装工艺的重难点。选取迫导向机构组装、机械配合、空气弹簧配置、悬浮架在轨移动等典型工艺,阐述了相应的工艺技术要点。     

悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

分析悬挂式单轨车辆的转向架结构及组成,建立相应的SIMPACK动力学仿真模型,总结悬挂式单轨车辆通过曲线时的受力分布和力矩平衡公式。应用控制变量法分别研究曲线通过速度、导向轮轮轨间隙和导向轮径向刚度对车辆曲线通过性能的影响。仿真结果表明,导向轮径向载荷随曲线通过速度和导向轮轮轨间隙的增大而增大,随导向轮径向刚度的增大而减小。其中,导向轮轮轨间隙对构架的横向加速度影响较大,对车体横向加速度影响较小。     

中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚吊杆解析与有限元分析

综合考虑中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚片梁和吊杆的刚度,通过解析分析和动力学仿真研究了抗侧滚吊杆刚度对悬浮架扭转刚度、悬浮电流和悬浮模块侧滚角的影响。解析分析表明,采用刚性吊杆和弹性吊杆时,悬浮架的抗扭刚度大小基本一致;但采用刚性吊杆,悬浮模块的侧滚角明显小于采用弹性吊杆的侧滚角。动力学仿真计算显示,当磁浮车辆通过曲线时,采用弹性吊杆时电磁铁电流波动幅值较小,但电磁铁发热量变化并不明显。     

磁浮列车走行机构曲线通过能力分析

分析了磁浮列车走行机构通过曲线时的运动关系，给出了走行机构悬浮模块及迫导向机构对曲线通过性能的影响，并以五单元走行机构为例说明了曲线通过原理。     

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。     

常导中低速磁浮车辆竖曲线通过分析

针对常导中低速磁浮车辆通过竖曲线的情况进行了理论分析，探讨了空气弹簧的最大拉伸量和最大压缩量，计算了第1、第5模块相对车厢的最大点头角。研究成果为今后中低速常导磁浮车辆国产化提供技术参考。     

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。     

抗侧滚吊杆刚度对悬浮架静浮能力的影响

文章着重分析了中低速磁浮车辆起浮前后抗侧滚片梁吊杆的受力情况,并结合在单模块悬浮架试验台上进行的不同刚度吊杆对比试验,对比分析了刚性吊杆和弹性吊杆对悬浮架静态起浮能力的影响．为抗侧滚吊杆的设计与改进提供了建议与参考。     

基于M3车辆悬浮架结构方案的曲线通过能力研究

为实现城市磁浮快捷交通工程化,提高功率因数和效率,降低建造成本,文章对美国磁动力公司提出的M3中低速直线同步驱动永磁悬浮与导向的单悬浮架车辆系统的走行机构方案的曲线通过能力进行分析,特别对两侧悬浮电磁铁在通过曲线引起的间距缩短问题和在小曲线上的悬浮力分量用于导向的能力问题进行研究,并提出针对性结构改进意见。     

长沙中低速磁浮低置结构提速动力响应试验研究

随着我国交通的发展及城市客运量的不断增加，提速成为中低速磁浮发展和推广的核心竞争力。为研究长沙中低速磁浮低置结构段最高运营速度，在长沙磁浮低置结构段开展动力响应现场试验，实测不同时速、载荷等工况下低置结构振动加速度、动位移与动应变以及车辆振动等，分析承轨梁、路基、车辆的动力响应特征，得出长沙磁浮低置结构动力响应变化规律与建议运营速度。结果表明：当试验速度为100～125 km/h时，承轨梁、路基及车辆的各动力指标均满足规范要求；当试验速度达到130 km/h时，超载工况下车辆垂向加速度最大为1.14 m/s²,超过规范限值且列车运行过程中存在磁浮掉点砸轨现象；建议长沙磁浮低置结构段最高运营速度不高于125 km/h;行车平顺性和舒适性是影响磁浮提速的主要因素。长沙磁浮正式提速运营至今已达半年，运行平稳，相关研究成果可供磁浮提速工程参考。     

中低速磁浮列车-大跨度连续梁耦合振动研究

研究目的:本文针对目前世界上最大跨度中低速磁浮桥梁,建立中低速磁浮车辆-控制器-桥梁系统耦合动力学模型,考虑轨道不平顺的影响,研究3节编组中低速磁浮列车以不同速度、不同车辆载荷(空载、定员和超员状态)通过桥梁时车辆和桥梁的竖向动力响应,评价主跨110 m中低速磁浮连续梁车桥系统的动力性能。研究结论:(1)车体的最大垂向加速度为0.447 m/s~2,Sperling舒适度指标最大值为1.664,垂向乘坐舒适度达到"优";(2)悬浮间隙最大波动值为2.26 mm,除车速100 km/h外,其余工况波动值均在2 mm以内,悬浮系统具有足够的悬浮稳定性;(3)梁体跨中最大竖向加速度为0.065 m/s~2,远远小于限值0.5g;(4)本研究成果可为大跨度中低速磁浮桥梁的设计和应用提供参考。     

中低速磁浮列车-轨道梁竖向耦合模型与验证

研究目的:在我国新建中低速磁浮运营线的背景下,因中低速磁浮轨道梁较为轻巧,为保证磁浮列车行车安全及舒适性,需对其进行磁浮列车-轨道梁耦合振动分析验证。本文以株洲某厂磁浮试验线20 m简支梁为工程背景,建立车辆为12个自由度的二系悬挂质量-弹簧-阻尼模型,并考虑轨道不平顺对车桥振动的影响,建立磁浮列车-轨道梁竖向耦合振动分析模型,且编制仿真分析软件VTBIM,通过仿真值与现场试验实测值的对比,验证所建模型的合理性。研究结论:(1)现场试验测试轨道梁基频、振型及轨道梁跨中动挠度/加速度,轨道梁基频及振型测试结果比仿真值略小;(2)磁浮车辆通过简支梁时,梁跨中竖向挠度/加速度的实测值均略小于仿真值,仿真值随车速的变化规律与实测值规律一致,挠度时程曲线仿真值与实测波形基本一致;(3)研究结果表明本文所建立的中低速磁浮列车-轨道梁竖向耦合振动模型合理,编制的仿真分析软件的计算结果可信;(4)该研究结果可用于中低速磁浮轨道梁设计参考。     

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。     

新型高温超导磁浮车辆通过曲线时的运动学规律

以所设计的新型高温超导磁浮转向架为例,探究高温超导磁浮车辆通过曲线线路时的运动学规律,并分析车辆过曲线时转向架以及车厢与磁轨的位置关系及几何运动关系。基于磁浮车辆过曲线时所受到的离心力与高温超导体的自导力平衡的假设,推导出车辆过曲线时的几何关系及数学表达式,并给出近似计算公式,为转向架设计提供一定的依据。