中低速磁浮大位移轨道伸缩装置设计与创新

中低速磁浮交通跨越大江大河时需要采用大跨度桥梁,现有轨道伸缩接头无法满足大跨度桥梁几百毫米甚至上千毫米的伸缩变形,需要研制大位移轨道伸缩装置。借鉴现有中低速交通轨道伸缩接头以及其他桥梁或轨道伸缩装置的构造和伸缩原理,并进行系统性创新,提出由小纵梁系统、纵向滑槽系统、模数式轨道单元系统、X形连杆与弹簧系统等4大系统组成的中低速磁浮交通模数式大位移轨道伸缩装置,可通过设计不同长度的多跨连续小纵梁支撑不同数量的模数式轨道单元实现±100~±1 000 mm的伸缩量,为中低速磁浮交通跨越大江大河这一关键技术难题提供了解决方案,对于磁浮交通的进一步推广应用具有重要意义。     

中低速磁浮交通简支轨道梁设计研究

为研究选择合适的中低速磁浮交通简支轨道梁结构型式,基于中低速磁浮交通的特点,分析国内外磁浮线路的桥梁型式及跨度;以长沙中低速磁浮为工程背景,在满足使用功能、技术经济性、美观及养护等要求下,对比分析了各梁高、梁型条件下轨道梁的差异,研究选取合理桥梁跨度、结构型式,并对梁部的构造设计和接口设计进行了初步的论述。得出以下结论:(1)对比国内外磁浮线路的桥梁型式及跨度,综合已建工程实例和长沙磁浮工程可行性研究及初步设计阶段比较结果,高架区间拟采用梁高2. 1 m、跨度25 m简支梁为主;(2)综合考虑技术经济性、施工便捷性、线路后期维护、景观效果等,轨道梁采用并置单线箱梁方案;(3)针对轨道梁进行横联设计及曲线轨道设计,同时兼顾桥上设备、电缆等的布置及疏散、检修通道的空间设置,完成其接口设计。     

中低速磁浮线路轨道轨缝对车辆悬浮的影响研究

中低速磁浮线路轨道因考虑热胀冷缩等因素,轨道由定长的轨排通过轨排接头进行过渡连接,在线路中会形成诸多轨缝.首先分析了轨缝对于悬浮传感器检测性能的影响,并分析了中低速磁浮轨道的F轨在温升作用下的热变形,基于车辆悬浮稳定性要求提出了车辆对轨缝设计的相关要求,并对国内某磁浮试验线上的轨缝值进行统计与评估,提出了相应的改善方案...     

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。     

中低速磁浮交通的磁浮轨排设计及铺装技术要点

磁浮轨排是中低速磁浮交通系统的关键技术.为了推广其工程化应用,以我国首条中低速磁浮商业运营线——长沙磁浮快线为工程实例,阐述了磁浮轨排的部件设计、轨排组装、轨排布置及铺设等技术要点;提出了设计理念及方法,确定了轨排结构的主要技术参数.     

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。     

中低速磁浮交通系统工程造价优化

目前我国中低速磁浮交通建设项目较少，设计经验相对薄弱，在设计过程中造价往往难以控制。针对中低速磁浮交通项目，做到既满足项目功能需求又能达到造价最优是业界面临的难题。依托我国某中低速磁浮项目，对该项目中造价控制的主要影响因素进行全面分析。结合中低速磁浮交通的特征，从不同线路敷设方式、车站站间距、车站规模、区间桥梁结构、轨道工程、机电系统、车辆基地等方面通过对比提出优化措施，形成一套系统的工程造价控制参考体系。结果表明：通过合理确定站间距、增加路基敷设长度，以及控制车站规模能有效降低工程造价；桥梁墩柱尺寸优化及并置轨道梁的选用可节约大量建筑材料；竞争性招投标，以及标准化、模块化的轨排研究与设计是轨道工程造价控制的关键；机电系统设计中应充分运用价值工程的理念；应对车辆基地总平面及竖向布置设计进行有效优化。     

某中低速磁浮试验线桥梁总体设计

依托某中低速磁浮试验线工程,以进一步提高中低速磁浮桥梁的经济性、施工便捷性及中低速磁浮交通与跨座式单轨等新型轨道交通的竞争优势为目的,重点阐述中低速磁浮轨道梁结构体系、墩梁型、经济跨度及施工方法的比选,并结合磁浮车辆独特的走行方式对桥面布置、桥上设备安装及管线敷设方式进行优化。根据中低速磁浮线路运营安全性及行驶舒适性的要求,在既有磁浮桥梁技术标准体系研究成果的基础上,提出推荐的轨道梁结构形式及施工方法。     

列车荷载作用下中低速磁浮轨道动力响应试验研究

参考高铁及城市轨道交通的相关试验方法，测试了中低速磁浮轨道结构在列车荷载作用下的动力响应，获得了轨排结构在列车以不同速度通过时的位移、加速度和应变。结果表明：轨排结构各测点的动力响应值随运行速度的增加呈增长趋势；由于F型导轨的悬臂结构，F型导轨的动力响应值最大，H型钢轨枕次之，承轨梁顶面处最小；列车荷载对轨排结构的动力特性有着明显影响，定员荷载作用下的轨排响应值大于空车；桥梁与轨排构成一个振动体，受梁体振动的影响，简支梁的响应值大于连续梁。     

基于轨排特征的中低速磁浮轨道检测里程校正方法

为了对中低速磁浮轨道的绝对里程起始点和相对里程实施校正,基于中低速磁浮轨排特征,提出了一种轨道检测里程自动校正方法.利用轨缝、轨排长度及其组合,提出了轨排匹配的优化算法并设计了轨道检测数据的最小长度的搜索流程;通过采用对标准轨排数值相邻元素求和后比较的方法,避免了气温等因素导致的轨缝漏检.为验证该方法的检测精度,给出了...     

桥上无缝线路钢轨伸缩附加力算法研究

研究目的:目前的梁轨伸缩力算法较多使用常量阻力计算模型,当跨径很大时,有可能不存在有力学意义的解。为了得到准确的桥上无缝线路钢轨在温度作用下的伸缩力解析算法,解决桥梁温度跨度取值以及合理的纵向阻力选择问题,本文采用非线性纵向阻力模型,根据扣件进入塑性变形区的位置将无缝线路分成若干个区段,通过建立平衡微分方程组,求解得到钢轨位移及伸缩力。研究结论:(1)依照无缝线路规范设计条件,计算了不同纵向阻力、不同跨度桥梁上钢轨最大应力以及梁轨最大相对位移;(2)在不考虑制动力的情况下,可得出基于钢轨强度限值下不同纵向阻力对应的温度跨度限值;(3)以70 mm和90 mm作为断缝宽度限值,得出线路纵向阻力的最小取值分别为17 N/(mm·线)和13 N/(mm·线);(4)本文算法可为桥上无缝线路的桥梁温度跨度及线路纵向阻力的选择提供依据。     

中低速磁浮交通轨排连接性能对轨道动力响应的影响

中低速磁浮交通轨道结构振动直接影响着行车安全。以中低速磁浮轨排-桥梁结构为研究对象,通过锤击模态试验、有限元理论模拟等方法分析螺栓连接性能对轨道动力响应的影响。研究表明:锚固螺栓在正常工况下,F轨的竖向自振频率集中在60~100 Hz,谐响应频率在80 Hz以上;锚固螺栓的松动导致F轨自振频率大幅降低,谐响应频率明显降低;在列车荷载作用下轨排振动大幅提高。锚固螺栓松动改变了轨排的振动传递性,直接影响悬浮控制系统的调节过程,容易引发异常共振。     

中低速磁浮交通系统疏散平台疏散能力研究

研究目的:合理的中低速磁浮交通系统疏散救援设计是其运营安全保障的关键。针对国内磁浮运营线疏散演练效率偏低的现状,结合其疏散平台设计方案,提取与平台疏散能力相关的中低速磁浮列车和疏散平台的关键特征,建立中低速磁浮交通系统的Pathfinder疏散仿真模型,开展疏散平台优化研究。研究结论:(1)当前中低速磁浮交通系统区间疏散平台疏散总用时近30 min,疏散能力还存在优化空间;(2)疏散平台栏杆间隔、疏散平台有效通行宽度和桥梁下桥点位置等参数是影响疏散能力的关键参数;(3)通过优化各参数取值,提出疏散平台设计新方案,新方案可大幅提高中低速磁浮交通系统的疏散能力,疏散总用时可降低约44%;(4)本文提出的疏散平台优化思路及方案可为后期中低速、中速磁浮交通系统的疏散平台设计和运营维护提供数据支撑。     

高铁单元板式无砟轨道大跨梁端适应性对比

研究目的:为研究不同类型单元式无砟轨道无缝线路在大跨桥上的适应性,本文建立无缝线路-无砟轨道-桥梁空间耦合分析模型,对温度荷载作用下CRTSⅠ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道各层纵向受力与变形、层间错动位移以及限位结构受力进行对比分析,并对运营过程中可能出现的扣件纵向阻力增加对两种无砟轨道在大跨桥上的适应性进行比较。研究结论:(1)两种无砟轨道无缝线路在连续梁端处受力与变形最大,但二者之间的差异较小;(2)扣件纵向阻力的增加将带来连续梁端位置处无缝线路受力增加,变形量减小;(3)CRTSⅢ型板式无砟轨道层间限位刚度大于CRTSⅠ型板式无砟轨道,因此扣件纵向阻力增加导致的CRTSⅠ型板式无砟轨道层间错动位移增加更加明显;(4)梁端限位结构在升降温过程中纵向受剪明显,其中CRTSⅠ型板式无砟轨道梁端半圆形凸台因单侧承力,纵向剪切效应更加显著,且随桥上扣件纵向阻力的增加而急速增加;(5)总体看来,两种无砟轨道的选用对大跨桥上无缝线路设计的影响基本无差异,但在轨道纵向几何形位保持以及大跨梁端限位结构受力方面,CRTSⅢ型板式无砟轨道表现出了较好的适应性;(6)本研究成果可为今后大跨度桥上板式无砟轨道的选型提供理论指导。     

桥梁温度跨度对纵连底座板受力及配筋的影响

考虑轨道与桥梁相互作用特点,建立桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道空间力学模型,分析桥梁温度跨度对纵连底座板制动力和伸缩力的影响,根据不同桥梁温度跨度下的纵向力,按极限状态法对纵连底座板进行配筋设计。结果表明:当桥梁温度跨度小于482 m时,纵连底座板最大制动力随着温度跨度增加迅速增大,温度跨度超过482 m后纵连底座板的最大制动力趋于稳定;纵连底座板最大伸缩力随着桥梁温度跨度线性增大;纵连底座板配筋率增幅小于桥梁温度跨度的增幅。     

中低速磁浮F轨排组装精度控制方法探讨

针对中低速磁浮轨道F轨排的生产组装精度控制的问题,通过深入分析和讨论,结合设计和验收规范以及其他钢轨的生产经验,并经过大量科学的试验最终确定了通过组装平台,利用CP3定位测量、弦线检测法、靠尺检测法等方法控制磁浮轨排的各项组装参数。经长沙磁浮F轨排的加工检验,取得了很好的控制效果,完成了磁浮轨排的组装任务。     

基于车桥耦合的磁浮轨道梁中速适应性研究

研究目的:为探讨25 m跨长沙既有磁浮简支梁桥与梁上承轨简支梁桥两种轨道梁结构的中速适应性,基于有限元原理建立两种磁浮轨道梁的有限元动力分析模型,对其自振特性进行分析;基于多体动力学理论,建立了具有120个自由度的中低速磁浮车辆动力学模型;考虑PID悬浮主动控制下的悬浮控制力,建立了完善的磁浮列车-轨道梁-控制器耦合模型。依据该耦合模型进一步开展了车辆提速后两种不同轨道梁形式下的车桥耦合振动响应研究。研究结论:(1)梁上承轨简支梁桥相对于长沙既有磁浮简支梁桥具有更优的动力学性能;(2) F轨垂向位移、桥梁跨中垂向位移及加速度值相对减小幅度分别约为57. 25%、61. 26%及70. 59%;(3)车体垂向加速度与电磁悬浮力减小幅度最高分别可达25. 53%及10. 93%;(4)本研究结果可供中速磁浮桥梁结构设计参考。     

中低速磁浮线F型钢轨轨道接头伸缩调节器结构设计

中低速磁浮线既有的轨道约束方式和一般接头结构无法适应轨缝伸缩量超过40 mm的轨道设计要求。本设计的轨道伸缩调节器结构,将纵向间隔设置的钢轨枕单元,通过纵向连接板和筋板结构连接成一个整体;并在纵向连接板上考虑地脚螺栓式、弹条扣压式和扣板式三种约束方式,从根本上改变了既有轨道结构及其约束方式。轨道伸缩调节器结构可使桥梁和轨道之间产生相对运动,以释放桥梁过大的纵向伸缩变形,从而减小大跨度桥梁伸缩量对行车的影响。     

中低速磁浮轨道系统特点及工程适应性分析

研究目的:本文以中低速磁浮轨道系统特点为研究对象,研究当前国内外三种典型的中低速磁浮轨道结构形式,介绍各重要组成部件的主要技术特征及设计应注意的问题,并对其工程适应性进行简要分析,从而加深对中低速磁浮轨道系统特点及工作特性的理解和认识,为完善中低速磁浮轨道结构设计提供参考。研究结论:(1)中低速磁浮轨道系统一般包括轨道设备及其支承结构,并组成断面为"T"形的结构形式,合理的轨道结构形式设计的关键在于良好的处理轨道与轨道梁的相互关系;主动控制的磁轨关系对于轨道系统的设计有决定性影响;磁浮系统稳定性要求轨道设计满足大质量、大阻尼和小变形要求;小间隙悬浮对轨道系统提出了严格的高精度要求;(2)针对实际工程应用:HSST系统轨道有相对较多的实际应用经验,但无法实现F轨的灵活调节;无轨枕直连式轨道经济性较差;整体式道床轨道通过设置道床调整层和上承式扣件系统实现轨道结构的高度整体性和良好的几何形位保持性,符合中低速磁浮交通系统技术要求;(3)本研究成果可为中低速磁浮交通运营线轨道设计提供参考。     

中低速磁浮轨道扣件设计参数及试验方法研究

研究目的:目前国内外中低速磁浮线路较短,磁浮扣件的研究多集中在方案及结构设计方面,缺乏相应的参数研究、选型分析及试验方法等。结合中低速磁浮轨道受力和结构特点,研究扣件系统的主要性能参数,分析整理磁浮线路的扣件使用情况;参照钢轨铁路扣件的相关标准,提出扣件组装试验方法;提出工程化应用中尚待解决的问题,为中低速磁浮扣件的发展提供建议。研究结论:(1)中低速磁浮扣件应具有足够的防爬阻力、较好的三维调整能力、合理的刚度、便捷的维护性等;(2)扣件选型应根据线路工程条件,结合调距能力、扣压件型式及可靠性、养护维修等多方面综合考虑;(3)参照铁路钢轨扣件,开展磁浮扣件组装性能试验,经300万次疲劳试验后各零部件无伤损,各项指标满足要求;(4)根据磁浮系统的特点,需进一步研究扣件系统中存在的多个技术问题,提升其服役性能;(5)本研究成果可为中低速磁浮轨道扣件的研究与设计提供借鉴与参考。