磁悬浮技术在高速轨道交通中的应用

本文从科技发展的观点出发,详细论述了磁悬浮技术在高速交通中的应用发展和对社会的影响。磁悬浮技术是高科技与经济发展的产物,我国当前高速交通技术正处于突破的关键时期,支持该技术的研究具有重要的现实意义,可以实现跨越式发展,促进经济的进一步繁荣。     

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.      

磁悬浮高速列车的主导技术比较与发展

近几十年来，世界许多国家都在积极研究磁悬浮高速列车。其中以德国和日本的技术较为成熟，其技术已经达到或接近商业运营的水平。同时美、中等国也在积极的研发过程中，并取得一定的发展。本文对各国磁悬浮高速列车的主导技术作了分析比较，并对其发展趋势进行了分析。     

中国加紧筹划研制磁悬浮"飞机"

磁悬浮“飞机”不是通常意义上的飞机，它与磁悬浮列车一样也是在轨道上运行，是一种新型的有翼陆上有轨高速交通运输工具。目前，世界磁悬浮技术主要来自德国、日本和美国。     

对磁悬浮高速列车技术认识的两个错误观点

1998年以来,在国际上争论了几十年的磁悬浮高速列车技术突然在中国火爆起来。6年中发表了为数甚多的文章和言论,对中国地面高速交通的发展,有着较大的影响。应当说有许多说法是不妥当的,有些甚至是错误的。例如,认为地面高速交通的速度越高越好,认为德国常导磁悬浮高速列车技术最先进,就是2个错误的观点。由于它们流传最广,认同率最高,所以危害也最大,需要加以澄清。     

德总理默克尔强烈要求德国应修建磁悬浮铁路

德国总理默克尔近日强烈要求德国应该修建磁悬浮铁路，她称这对德国来说是非常重要的事情。据德国《贝恩汇报》2月28日报道，德国总理默克尔强烈要求修建慕尼黑磁悬浮铁路。默克尔周四晚上在慕尼黑说道：“这是对德国来说很重要的事情!”默克尔称，这一路段的磁悬浮列车将向世界展示德国的产品是面向未来，充满竞争能力的。从慕尼黑火车站到机场的路段是磁悬浮技术应用的最佳路段。     

关于我国发展真空管道高速交通的思考

论述了我国发展真空管道高速交通的必要性和可行性．就管道压强、遮挡系数及其关键技术等基本问题展开讨论．重点论述我国发展真空管道高速交通的战略方针和技术方案．提出采用高温超导磁浮导向，同步线性电机牵引和低压强管道所组成的系统．建议立即开始研究试验，以期能于2030年前实现600—1000km／h超高速真空管道磁浮列车的商业运行．     

磁悬浮支承-飞轮系统稳定运行关键技术综述

作为飞轮电池（飞轮储能系统）中的核心部件,磁悬浮支承-飞轮系统能否稳定运行直接影响整个飞轮电池系统的运行品质. 为促进我国新能源技术发展,加快“双碳”目标实现,在大量前沿研究成果的基础上,系统分析并总结了影响系统运行品质的复杂振动行为,归纳出模态自激振动与强迫响应振动是导致飞轮转子系统失稳的主要因素;基于两类不稳定因素,介绍了拓扑结构、动力学建模、控制策略、辅助保护等与系统稳定运行相关的关键技术的研究现状;提出了拓扑轴系高集成化、系统材料合理配比、辅助控制容错能力及备用轴承高可靠性这几个方面是今后研究的重点领域,旨在为实现磁悬浮支承-飞轮系统的高稳定运行提供解决思路.      

中国高速铁路的崛起和今后的发展

中国高速铁路是世界高速铁路发展中重要的一部分,从历史观点(人类社会发展的必然)和全球视野(世界高速铁路发展的延续)两方面重点回顾了中国高速铁路的崛起和发展历程,从宏观角度分析了世界高速铁路发展的时间轴,阐述了4次世界工业革命不断催生交通运输技术的重大进步,指出了世界高速铁路的发展都要经历4个阶段：酝酿、探索、成熟、发展。美国最早提出建设高速铁路,但至今还在酝酿期。日本、法国、德国等仍然处于探索期。只有中国高速铁路已进入快速发展期。围绕中国高速铁路取得的巨大历史成就,阐述了中国高速铁路引进、消化、吸收再创新到自主创新的过程,阐明了中国高速铁路之所以取得世界瞩目的重大成就,从政策层面看,主要是因为中国在吸收各国探索经验的基础上,在政府统筹下集中力量办大事,充分整合和利用企业、高校、科研院所等的资源优势,创建了轨道交通国家技术创新体系;从技术层面看,主要原因是取得了技术突破、理论突破和试验突破三大重要突破。探讨了高速铁路发展面临的技术挑战,论述了高速铁路关键技术的研究进展,展望了后高铁时代轮轨高铁和磁悬浮高铁的发展方向,提出了智能高铁、智慧高铁、数字高铁等未来发展思路,以期为中国高速铁路的未来走向和发展提供参考,助力中国交通强国伟大梦想的实现。     

Aerodynamic simulation of evacuated tube maglev trains with different streamlined designs

Based on the Navier-Stokes (N-S) equations of incompressible viscous fluids and the standard k-ε turbulence model with assumptions of steady state and two dimensional conditions,a simulation of the aer...     

城市轨道交通列车运行图鲁棒性分析

由于运营过程中的可靠性和安全性,使得城市轨道交通越来越成为城市交通的主力,其取得的社会效益远大于经济效益。鲁棒性通常用来衡量某系统对于内部参数和外部环境的包容程度。列车运行图是轨道交通运营的核心,在分析列车运行图鲁棒性作用机理的基础上,提出增强列车运行图抗干扰能力的方法。     

轨道交通桥梁结构噪声研究综述

针对运行列车引起的轨道交通桥梁结构噪声问题,总结了国内外轨道交通桥梁结构噪声的辐射特性、预测方法、产生机理、控制措施及工程应用等方面的研究成果,展望了未来的研究重点和发展方向。研究结果表明：轨道交通桥梁结构噪声主要集中于200 Hz以下的低频段,峰值一般出现在40~100 Hz;如何使用更先进的声源识别技术将桥梁结构噪声从综合噪声中分离出来,是准确分析桥梁结构噪声频谱特性和空间分布特性的关键;现有的桥梁结构噪声预测方法包括声学边界元法、统计能量分析等,声学边界元法的计算效率较低,统计能量分析主要用于钢桥噪声预测,发展大跨度混凝土桥梁结构噪声预测方法是当务之急;桥梁结构噪声峰值主要与桥梁结构的中高频局部振动特性和轮轨系统输入到桥梁结构的振动能量有关,桥梁的中高频局部振动特性对声辐射特性的影响机理尚未形成统一认识;目前常用的桥梁结构噪声控制措施有轨道减振措施和桥梁减振措施2类,桥梁减振措施对结构噪声的控制效果一般,轨道减振措施虽然能够有效降低桥梁结构噪声辐射,但同时可能引起轮轨噪声与道床二次结构噪声的增大,建议在保证经济性的条件下,综合运用各种控制措施,以取得最优的降噪效果。     

基于DSPN的高速磁浮运控系统越区切换模型

考虑38GHz毫米波通信中断与信道占用因素, 依据磁浮运控系统越区切换流程建立了确定与随机Petri网(DSPN) 模型, 对单一移动终端(MT) 和冗余MT两种结构进行了比较, 研究了基站间距和列车运行速度对单一MT和冗余MT两种结构越区切换可靠性的影响。研究结果表明: 冗余MT越区切换性能明显优于单一MT, 后者的停车概率约为前者的3×10⁴倍; 越区切换成功率随列车运行速度的提高而降低, 随基站间距的减小而降低; 在极端情况下, 即列车以500km·h^-1运行, 且相邻基站间距为500m, 冗余MT和单一MT越区切换成功率只有98.50%和97.85%。研究结论为磁浮运控系统车地通信子系统的服务质量优化与移动小区设置提供了依据。     

中国轨道交通轮轨滚动接触疲劳研究进展

系统阐述了轮轨滚动接触疲劳损伤的分类、萌生机理、影响因素、引发后果及常用萌生预测模型等,总结了其复杂性的根源; 梳理了中国轨道交通系统近年来发生的各种轮轨滚动接触疲劳的相关研究成果,分别总结了高速铁路、普速铁路和地铁等系统轮轨滚动接触疲劳的基本特征、萌生机理及治理措施等; 展示了在局部和连续型滚动接触疲劳研究中,现场跟踪测试、现场试样失效分析、试验台试验、数值模拟及线路试验等研究方法的系统化应用及重要结果; 讨论了不同轨道交通系统滚动接触疲劳差异的根本原因及滚动接触疲劳各影响因素的相对重要性,并从现场治理和机理研究2个方面提出了展望。研究结果表明：高速动车组轮轨局部型滚动接触疲劳(月牙形裂纹)对运营安全的威胁可控,其重要源头之一是硌伤; 过大的接触应力和蠕滑率是引发轮轨连续型滚动接触疲劳的关键,其根本原因包括小半径曲线、轮轨失形、轮轨廓形与轨道曲线设计不合理、大坡度与起伏坡度、低黏着与增黏、频繁启停及轨道安装误差等,近10年来开始大量使用的大功率电力机车在复杂条件线路运行时,呈现的严重车轮滚动接触疲劳是上述影响因素综合作用的集中体现; 可行的滚动接触疲劳防治措施包括避免或及时修复严重硌伤、优化曲线段轮轨廓形匹配、优化轮轨镟修/打磨策略、加装或优化车轮研磨子、机车车辆定期调头运行、优化机车电气补偿与牵引制动控制、使用优质增黏砂、优化踏面制动和及时维护轨道与列车关键部件等,不同轮轨系统可根据其特点酌情选用; 从现场防治角度,应建立轮轨滚动接触疲劳的精确预测模型,并依此实现不同服役条件下的滚动接触疲劳无限和有限寿命设计及最佳轮轨维修策略制定; 从疲劳机理角度,应重点研究疲劳裂纹萌生的微观裂纹扩展机制和磨耗影响机制。     

高速磁浮列车车体国产化

分析了由德国进口的上海磁浮列车车体结构静力学性能, 结合中国铝合金挤压型材的生产工艺水平, 提出了大型整体铝合金挤压型材拼装的磁浮列车车体设计方案。根据磁浮列车空气动力性能研究结果, 参照轮轨系统列车车体结构设计规范, 分析了作用于高速磁浮列车车体结构上的八种载荷组合工况。对两种车体结构静力分析结果的比较表明车体应力与振动频率均满足规范要求, 车体实现国产化是可行的。     

高速列车动力学性能研究进展

为更深入全面了解高速列车系统动力学研究现状,综述了高速列车动力学性能对车辆运行稳定性、安全性和平稳性的影响,总结了列车安全评价方法和动力学试验方法在车辆动力学中的应用,基于轮轨间作用力,分析了轮轨磨耗对列车动力学性能的影响,概括了车-桥耦合模型、弓网系统以及列车空气动力模型在车辆系统动力学中的研究内容。分析结果表明：车轮异常磨耗会导致舒适性下降,合理的车轮镟修能有效降低车轮非圆化和车辆系统关键部件的振动,降低车内振动噪声,增加列车运行稳定性、安全性和平稳性;合适的轮对定位刚度和抗蛇行减振器的刚度和阻尼有利于提高列车蛇行运动稳定性和转向架运动临界速度;钢轨波磨严重时会导致钢轨扣件松动,缩短车辆构架和钢轨的使用寿命;通过合理的钢轨廓型打磨可消除曲线波磨,改善轮轨关系;行波效应对车辆安全性影响很大,与相同激励下的各项参数相比,车速为350 km·h^-1、行波速度为300 m·s^-1时的脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力都有所降低;横风作用下受电弓气动抬升力增大,影响接触网安全,增大弓头阻尼和弓头刚度可改善弓网受流特性。     

城市轨道交通振动与噪声

随着经济的发展, 城市轨道交通的振动和噪声问题越来越引起人们的重视。叙述了轨道结构振动的产生原因及环境振动的评价指标, 分析了铁路噪声的组成及对环境噪声的评价标准。通过对国内外资料的分析, 认为轮轨噪声是城市轨道交通噪声的主要组成部分, 要对轨道交通减振降噪, 降低轨道结构的振动是关键。最后提出对轨道交通减振降噪的一些建议。