单磁铁系统的稳定性与仿真分析

采用带状态观测器的气隙-速度-加速度反馈控制系统,在多体系统仿真软件SIMPACK平台上,考虑悬浮系统、电磁系统及控制系统的耦合作用,建立单磁铁-轨道梁-控制器的综合模型,模拟磁浮列车在弹性轨道梁上静止悬浮的过程,分析轨道梁的特征对车轨耦合振动的影响,研究共振的产生及解决方法,为磁悬浮列车的整车静止悬浮稳定性分析提供依据。     

中低速磁浮轨道不平顺检测算法及其仿真计算

针对中低速磁浮轨道存在的影响列车运行的不平顺问题,提出了一种基于悬浮间隙传感器和加速度传感器的几何不平顺检测算法。通过该算法对传感器采集的数据进行分析,得到反映轨道几何形态的各项指标。利用Matlab软件模拟轨道各种不平顺状态,对检测算法进行了仿真验证。仿真结果表明,轨道不平顺仿真值与轨道不平顺指标值具有较高的线性关系,证明该检测算法在理论上是可行的。     

状态观测器参数对磁浮车辆悬浮稳定性影响的仿真研究

为研究磁浮车辆悬浮控制器的状态观测器参数对悬浮稳定性的影响,解决磁浮车辆悬浮不稳的问题,建立单电磁铁与柔性轨道梁的耦合模型。通过对悬浮系统传递函数的研究,得到速度激励信号频率与悬浮系统对轨道梁的功率输出的关系曲线,并得到状态观测器参数对系统性能的影响规律。由此得出结论,通过绘制"悬浮系统对轨道梁的振动能量输出功率"与"轨道梁主频率"间的关系曲线,即可得到不考虑轨道梁阻尼时,悬浮系统可适应轨道的临界参数。     

轨道交通俘能发电技术应用探索

《2030 年前碳达峰行动方案》中明确交通运输绿色低碳行动要求,并提出降低交通基础设施全生命周期能耗和碳排放的具体要求,绿色轨道交通意义重大。轨道交通监测系统中使用大量的传感器设备,受到布线、地理环境等条件限制,传统有线传感器应用受到限制,而基于ZigBee 的无线传感器节点通信方式在轨道车辆健康监测和轨下基础设施状态监测领域得到广泛研究和应用。目前无线传感器节点采用电池供电方式,其维保工作量繁重。文章通过对无线传感器节点的组网方式和芯片参数进行梳理,以及对列车振动产生的电能进行仿真分析,从理论上论证利用轨道振动能量为无线传感器节点供电的可行性,并说明俘能发电在轨道交通中的意义。     

基于降维观测器的磁悬浮最优控制方法

为了解决磁悬浮列车的车轨耦合振动问题,以磁悬浮列车最基本的单元"单磁铁悬浮系统"为研究对象,提出了一种基于降维观测器的状态反馈最优控制方法,并在搭建的附带弹性轨道梁的单磁铁悬浮试验台上得到了有效验证。研究结果表明,该控制方法采用降维观测器能够准确快速地对系统进行状态估值,效果良好,结构简单,易于在工程上实现;在不考虑轨道梁的阻尼衰减作用时该控制方法仍能使系统迅速稳定,能够有效抑制磁悬浮列车的车轨耦合振动问题,降低系统的稳定性对轨道梁刚度的要求,减少磁浮交通的建设成本。     

利用传感器网络监视地铁结构物

<正>采用传感器网络可以监视地铁隧道、桥梁、车站、轨道等结构物状态,达到地铁结构物自动化综合管理的目的。伦敦地铁在隧道中采用了传感器无线监测网络。     

磁悬浮列车的非线性鲁棒控制

分析了磁悬浮列车悬浮系统模型的非线性特点,从增强悬浮系统的抗干扰能力和承载能力出发,利用非线性H∞控制理论,设计了状态反馈控制器;然后构造了一个状态观测器,实现了输出反馈控制器。仿真和试验结果表明,利用此种方法建立的控制器对磁悬浮列车悬浮系统的干扰抑制作用非常有效。     

电机中置式中速磁悬浮列车单悬浮架动力学建模及特性研究

针对一种无构架式牵引直线电机中置的中速磁悬浮列车悬浮架,建立包含4个独立闭环控制系统的单悬浮架动力学模型,并利用Matlab/Simulink软件仿真悬浮架在悬浮状态、落车状态的动力学响应,以及悬浮架在包括单侧轨道、双侧轨道相同相位,双侧轨道相反相位3种轨道不平顺激励状态下的各组件的垂向扰动响应。仿真结果表明这种电机中置的悬浮架结构形式具有落车时将电机提升、悬浮时将电机放低的性能,具有在受到轨道不平顺激励时减小中置直线电机不平顺振动的作用,有利于保持直线电机与轨道之间的工作气隙,提高中速磁悬浮列车的牵引效率和悬浮架的稳定性。     

磁浮轨道梁不平顺对悬浮状态的影响分析

通过建立单磁铁-悬浮系统-轨道梁相互作用模型,阐述轨道梁特性要求,从轨道梁长短波不平顺、轨道梁刚度以及车辆运行速度角度出发,研究单磁铁悬浮状态的变化。结果表明:单磁铁悬浮间隙变化量随着车速的提高而增大,短波不平顺对车辆的影响要比长波不平顺影响剧烈,短波不平顺对单磁铁悬浮间隙和振动加速度均有较大影响;轨道梁刚度对轨道梁挠度变化最为明显,而对悬浮间隙、单磁铁振动加速度影响很小。     

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。     

动车组齿轮箱异常振动监控数据分析

动车组列车大多配备TDDS(列车振动监控系统)对车辆运行中的振动状态数据进行记录、分析,以及对齿轮箱振动监控异常数据进行预警、报警提示。分析了某型动车组运行中的一次振动预警数据,对TDDS的阈值选取及工作原理进行了介绍。同时通过数据分析手段得出此次异常振动原因,并确认了故障位置。     

高速列车横向悬挂主动、半主动控制技术的研究

针对铁路机车车辆横向悬挂系统存在的振动问题,提出了一种基于力和加速度反馈的旨在抑制振动的主动、半主动控制方案。介绍了主动、半主动控制原理,相应的执行机构和控制器的构成,整车试验的试验方法和部分试验结果。试验表明:采用主动、半主动控制技术以后,机车车辆的运行平稳性指标得到了较大的提高,列车的运行品质得到了明显改善。     

青山长江大桥主航道桥结构动力特性分析

研究目的:青山长江大桥主航道桥是目前世界最大跨径全漂浮体系斜拉桥,桥塔为目前世界最高的A形桥塔,主梁为目前长江上最宽的钢箱梁,其动力特性是结构受力特性的关键,与常规斜拉桥相比具有独特之处。本文采用ANSYS建立空间有限元计算模型,对青山长江大桥主航道桥成桥状态、施工阶段最大单悬臂状态结构动力特性进行分析,从而为进一步进行结构抗震、抗风性能分析研究奠定基础。研究结论:(1)在成桥状态时,结构前3阶振型分别为纵飘、对称侧弯、对称竖弯,对应周期分别为14.22 s、6.25 s、4.78 s;在最大单悬臂状态时,结构前3阶振型分别为侧弯、竖弯、竖弯,对应周期分别为8.4 s、4.44 s、2.93 s,两种状态均属于长周期结构;(2)成桥状态和最大单悬臂状态时,结构侧向刚度均偏弱,对横向风致振动响应敏感;(3)结构采用A形桥塔、超宽主梁、空间双索面提高了结构的扭转频率和抗扭刚度,增强了结构的抗扭稳定性,边跨设置辅助墩提高了结构频率和刚度;(4)在成桥状态时,结构的高阶振型中出现了振型的耦合现象;在最大单悬臂状态时,结构的低阶振型中即出现了振型的耦合现象;(5)本研究成果可为大跨度全漂浮体系斜拉桥结构抗震、抗风设计提供依据。     

城市轨道交通运营引起建筑物内振动超标治理研究

通过对隧道内、地面和建筑物内的振动测试,研究轨道结构形式、受振建筑与地铁线路距离、地层振动特性以及车辆状态对青岛嘉园居民区建筑物环境振动的影响。结果表明:造成青岛嘉园振动超标的原因是地铁列车运行引起的近场建筑物受迫振动,下行线梯形轨枕轨道起到了较好的减振作用,其引起的环境振动在标准限值内;上行线DTⅥ2扣件引起环境振动较下行线约大6 d B,且超过标准限值。在分析振动超标原因的基础上,提出了限速运行、扣件改造、分级提速的治理措施,最终将青岛嘉园建筑物环境振动控制在"特殊住宅区"65 d B的振动限值之内,解决了北京地铁大兴线青岛嘉园振动扰民问题。     

磁通反馈在磁悬浮列车悬浮控制中的应用

建立以磁场强度为状态变量的单悬浮电磁铁刚体模型,分析磁通反馈控制下系统的稳定性。设计磁通反馈与悬浮间隙的PD控制器,并根据磁悬浮列车特点,给出磁场测量方法。对悬浮间隙的PD控制器 磁通反馈的控制算法进行了仿真与单悬浮电磁铁试验,验证了磁通反馈控制的有效性。     

高速列车横向平稳性主动控制规律研究

提高列车的运行平稳性是机车车辆动力学的研究热点。本文以列车的横向运行平稳性为研究对象,采用面向对象的建模方法,建立了由3节车辆组成的车组横向动力学模型,并将作动器放置在车端构成车端主动悬挂系统。采用轨道不平顺高速谱作为输入,考虑轮轴间时延,运用遗传算法对控制器进行优化设计。研究表明,采用车端主动悬挂系统,运用本文算法,车组的横向运行平稳性得到了提高;当在端部车辆的端部二系悬挂中再并行设置作动器,并采用改进的天棚阻尼器算法后,端部车体的振动得到了有效抑制,整个列车横向运行平稳性进一步得到了改善。     

城市轨道交通车辆轮轨系统噪声辐射分析

采用轮轨噪声预测软件(TWINS模型),研究了某城市轨道交通车辆轮轨系统的振动与声辐射特性,分析了引起系统振动和声辐射的主要原因。研究结果表明:R模态为轴向模态,会导致车轮沿轴向的大幅振动;车轮和钢轨的辐射声功率随着速度的增加而增加,钢轨辐射声功率显著大于车轮的声辐射功率;隧道状态下的声学相应显著大于自由场状态下声学相应,底架区域自由场和隧道状态下的声学相应差异不大。     

基于微电网的城轨再生制动能量回馈系统

为减小再生制动能量的冲击性和间歇性,提出一种基于微电网的再生制动能量回馈系统,利用城轨出入口电动汽车的闲置时间,发挥其储能特性和可调度特性,平抑制动能量的冲击性和间歇性,为车站提供稳定的绿色电力。为使所提微电网再生制动能量回馈系统的安全可靠工作,设计了再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制及电动汽车充放电控制,同时考虑到电动汽车充放电受荷电状态约束,提出了一种基于滞环比较器的协调控制方法,以实现再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制的同时避免电动汽车过充或过放。最后搭建Simulink仿真模型对所提微电网再生制动能量回馈系统进行验证,结果表明:所提运行控制和协调控制方法是有效可行的,对再生制动能量的利用具有应用和研究价值。