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。     

中低速磁悬浮列车高架车站结构设计

通过对昆明中低速磁浮列车新建工程及唐山中低速磁浮试验线高架车站结构设计的实践,对中低速磁浮高架车站中的荷载取值、荷载组合、结构内力计算、轨道梁设计等问题进行研究,阐述磁浮"桥建合一"型车站结构设计的基本思路和方法。探讨车站设计中的一些难点,如结构计算中模型的选择、连续轨道梁刚度和配筋以及供磁浮列车检修用支墩的设计等,并提出建议,以供开展磁浮列车高架车站设计参考。     

低速磁浮轨道梁的温度效应分析

建立低速磁浮轨道梁有限元模型,通过稳态热传导分析,获得上下表面温差和左右侧面温差荷载作用下轨道梁的温度场,运用热-结构耦合分析方法,计算了不同温差荷载作用下磁浮轨道梁的温度变形。计算结果表明,磁浮轨道梁的温度沿温差荷载作用方向近似线性分布,温度梯度随温差值增加而增大;在本文计算条件下,环境温度对轨道梁的温度变形影响较小,当温差荷载大于20℃时,温度引起的磁浮轨道梁竖向或横向挠度超过高速磁浮交通相关规定限值,故实际工程应用中有必要对低速磁浮轨道梁的温度效应进行校核分析。     

中低速磁浮列车运用检修关键工艺设备研究

以国内第一座磁浮车辆段的应用为例,通过对中低速磁浮列车悬浮原理、构造进行分析,研究中低速磁浮列车的维修要点。并结合车辆维修要点,分析适用于磁浮列车运用检修的轨道桥、悬浮架拆装小车、悬浮架综合实验台等关键工艺设备,为今后磁浮车辆段设备的设计提供有益参考。     

长沙中低速磁悬浮轨道梁制造技术研究

长沙磁浮快线是我国首条具有自主知识产权的中低速磁浮商业运营线,作为关键技术之一的轨道系统,轨道梁的生产成本和精度控制影响着今后中低速磁浮交通的推广使用。结合长沙中低速磁悬浮轨道梁的结构特点,从模板系统、混凝土配制浇筑、张拉压浆、养护及BIM技术应用等方面,介绍了中低速磁悬浮轨道梁关键制造技术的改进措施和控制要点;结合磁浮梁场的生产能力,对梁场主要机械设备配置进行了简述,为今后中低速磁悬浮施工项目提供经验借鉴。     

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。     

磁浮列车悬浮控制系统工程化应用中的关键技术

悬浮控制系统是磁浮列车的关键系统,也是磁浮列车区别于轮轨列车的主要特征之一,其主要功能是通过对电磁铁线圈励磁电流的调节,使车辆与轨道之间保持8～10mm的稳定悬浮间隙。介绍了在中低速磁浮试验线悬浮控制系统的基础上,面向国内第一条工程化中低速磁浮交通系统——长沙磁浮快线的建设需求,分析了悬浮控制系统从试验产品向工程化应用过程中遇到并解决的可靠性设计、抗干扰设计、车轨耦合振动、轨道台阶激扰等关键技术问题。工程实践结果显示,我国自主研发设计的中低速磁浮列车悬浮控制系统已经达到工程应用水平。     

株洲中低速磁浮试运线轨道设计关键技术研究

目前中低速磁浮轨道结构的研究较少,基于株洲中低速磁浮试运线系统技术研发试验验证平台的要求及其建设运营实践,研究和分析中低速磁浮轨道静动力学设计方法、扣件设计、感应板综合受力变形分析、综合铺轨设计等中低速磁浮轨道工程设计系列关键技术问题,并指出中低速磁浮运营线建设有待进一步研究解决的问题,以期为我国中低速磁浮交通工程轨道设计提供参考。     

中低速磁悬浮双线简支轨道梁的冲击效应研究

为科学计算中低速磁悬浮轨道梁在移动车辆荷载作用下的动力系数,以某中低速磁浮25 m双线简支梁为研究对象,基于电磁铁理论和位移-速度-加速度反馈的PID主动悬浮控制原理,采用多体动力学软件UM和Ansys联合仿真,建立了中低速磁浮列车-F轨-钢轨枕-轨道梁系统动力相互作用模型,结合现场动载试验实测,对该模型进行对比验证,...     

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。     

长定子中低速磁浮轨道动态特性分析

建立了长定子中低速磁浮列车轨道刚柔耦合垂向动力学模型,并采用 Bernoulli—Euler 方法建立磁浮轨道动力学方程,对刚柔耦合振动进行了仿真研究,并对磁浮轨道的基本参数变化时的响应特征进行了分析比较.研究结果表明:磁浮列车轨下弹性体参数模型的选取对磁浮轨道的动态特性具有很大影响,随轨下弹性体刚度的增加,钢轨的最大位移减小,所受的力增加;磁浮列车轨下弹性体的阻尼使波动周期变大,波动频率减小,有效地发挥了减小振动、避免共振、调整高度的作用.     

低速磁浮轨道不平顺功率谱研究

轨道不平顺是磁浮列车振动的主要激扰源,直接关系到列车运行的稳定性和舒适性。文章基于唐山低速磁浮试验线实测的轨道不平顺数据,采用周期图法进行样本空间的谱估计,得到轨道不平顺在各空间波长的分布。分析结果表明,轨道本身结构参数、轨道安装精度和F轨的轧制工艺是产生轨道不平顺的主要原因。参考国内外成熟的铁路轨道谱线表达形式,得到低速磁浮轨道谱的拟合曲线公式,应用阻尼最小二乘算法拟合轨道谱表达式的参数,对于研究我国磁浮轨道不平顺功率谱有重要的参考价值。     

中低速磁悬浮线路维护工程车的可行性分析及建议

以中低速磁悬浮线路维护用工程车为研究对象,结合长沙磁浮线路的特点,通过对常规轨道工程车、中低速磁浮列车和轨道的分析,总结磁悬浮线路维护工程车的功能需求和需解决的问题,并针对具体问题,提出对比分析方案,为基地设计、工程车的研发提供参考。     

长沙中低速磁浮工程建设中的重要举措

以我国首条中低速磁浮商业运营线——长沙中低速磁浮工程为实践案例,阐述了中低速磁浮系统的构成和技术经济特征,介绍了工程设计、施工、调试的标准和经验,包括电磁兼容问题、轨排技术方案、轨道梁设计、系统联调等方面在建设过程中的重要举措。展望了中低速磁浮技术在我国的应用前景。     

基于限界设计的中低速磁浮曲线轨道梁拟合长度研究

文章首先介绍中低速磁浮线路轨道梁的型式及列车运行的特点,其次基于限界要求和接触轨的安装允许误差,分析曲线地段轨道梁拟合长度的影响因素。通过理论推导,得出中低速磁浮曲线地段轨道梁的最大拟合长度计算公式,然后计算不同曲线半径轨道梁的最大拟合长度值。结果表明,目前采用的曲线地段轨道梁拟合长度1 m偏于保守,由此给出轨道梁优化设计建议。     

中低速磁浮交通线路最大横坡角的合理取值

结合中低速磁浮列车的技术特点,分别从安全性和舒适性两方面来探讨中低速磁浮线路的最大横坡角取值问题。在安全性方面,通过对电磁导向力以及风荷载的计算,分析不同半径和风级下的最大横坡角的取值;在舒适性方面,通过与现有轨道交通系统和与高速磁浮系统的标准对比,给出舒适条件下最大横坡角的合理取值。分析结果表明,中低速磁浮交通线路的最大横坡角由舒适性条件确定,建议中低速磁浮交通线路的最大横坡角一般条件下不超过8°,困难条件下不超过10°。     

考虑轨道台阶干扰的磁悬浮系统动态特性分析

针对1.5千米中低速磁浮试验线上轨道台阶引发列车激烈振动的现象,建立磁浮列车单模块的两点悬浮控制模型,运用状态反馈控制算法,对磁浮列车以不同速度经过不同轨道台阶时的轨道状态、悬浮状态和悬浮特性进行比较分析,仿真结果与试验现象吻合,从而验证了该模型的准确性。     

中低速磁浮列车系统振动响应的非线性度分析

基于磁浮列车车辆—轨道—桥梁耦合动力学、电磁学、控制学和现代信号分析理论,采用数学建模与数值计算方法研究磁浮控制系统不同参数状态下车辆振动响应的非线性特征(非线性度).首先建立中低速磁浮列车—轨道—桥梁的耦合动力学模型和PID悬浮控制模型;然后编制数值计算程序,计算车辆系统在不同控制参数下的动力学响应及其非线性度指标;...     

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。     

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。