高速磁浮线路平纵面设计参数的建议

结合高速磁浮铁路系统的技术特点,分析磁浮线路平纵断面设计参数的确定方法与原则,通过借鉴高速轮轨铁路平纵断面设计参数的研究方法,从舒适度条件出发,提出了高速磁浮线路平纵面设计参数的建议值,为高速磁浮线路平纵面设计提供科学参考.     

电机速度控制技术用于磁浮交通的分析研究

上海磁浮示范运营线,引进德国常导长定子磁浮系统技术。磁浮轨道作为定子系统,列车是高速运行的转子,牵引控制系统对列车速度进行控制,因此磁浮交通是个巨大的直线电机系统。关键词：关键词磁浮列车,定子,直线电机,矢量变换     

常导磁悬浮铁路磁轨关系研究

磁浮车辆与轨道梁相互作用不同于轮轨列车在于电磁悬浮取代了轮轨关系，磁轨关系是磁浮系统动力学研究的关键．通过对有源主动控制的电磁悬浮力特性研究，探讨了电磁作用的基本规律，为线性化磁轨关系提供了理论依据，并通过动力学数值模拟表明这种处理具有足够的精度，为开展磁浮车辆与结构动力相互作用研究提供了基础．     

中低速磁浮车辆研究综述

基于电磁悬浮型中低速磁浮列车的工作原理,阐述了中低速磁浮各核心子系统(悬浮导向系统、牵引电机、走行机构、制动系统、轨道-桥梁结构等)的技术特征,综合分析了各子系统存在的技术问题和解决方案;梳理了日本Linimo列车、韩国EcoBee列车、长沙磁浮快线、北京磁浮S1线和西南交通大学自主研发的(悬挂)中置式磁浮列车的发展历程及技术特点,总结了中低速磁浮列车的技术重点和难点。研究结果表明：车-轨耦合振动应综合考虑悬浮控制、车辆结构参数、桥梁结构参数、空气动力效应、直线电机等因素的影响,建立完备的车-轨耦合振动研究模型;悬浮冗余匮乏可综合利用机械冗余和电气冗余的技术特点,对中低速磁浮的冗余设计方案进行改进;磁浮靴轨受流应与地铁靴轨受流区分,充分考虑磁浮列车的耦合作用特性,探索无缝供电轨技术在中低速磁浮中的工程实用性;悬浮控制由于控制器主频较低,程序运行周期过长,应提高控制算法和悬浮系统故障诊断技术的精确性和稳定性;车辆轻量化设计应在保证结构强度的基础上,综合考虑车体、走行机构等多因素的结构特点,以提高中低速磁浮列车运载能力;应综合不同磁浮线路要求,建立统一的线路标准,提高中低速磁浮工程化应用能力。     

长沙中低速磁悬浮项目开建

5月16日上午，国内首条具有自主知识产权的中低速磁浮交通线路一长沙火车南站至长沙黄花机场磁浮工程在长沙南站东广场开工建设。长沙磁浮工程投资估算总额大约42亿元，线路总长18．54公里，设计时速100公里，是目前世界上中低速磁浮投入商业运营最长的一条线路。     

基于DSPN的高速磁浮车地通信系统可靠性及时延

为满足磁浮运行控制系统对于列车高速运行条件下通信实时、大容量的需求,基于确定与随机Petri网(deterministic and stochastic Petri nets, DSPN),根据38 GHz毫米波的影响因素,建立了其通信故障模型;按照信息帧的发送、冗余结构处理、双通道传输以及选择表决的整个传输过程,建立了车地下行链路数据传输模型.对磁浮车地通信系统的可靠性及系统延时进行了形式化分析,结果说明,磁浮38 GHz毫米波无线通信网络无故障概率达99.452%,故障平均修复时间达373.80 ms,满足高速磁浮车地通信的需求.      

轨道随机不平顺下磁浮车辆非线性动力学特性

基于柔性轨道研究了随机不平顺下磁浮车辆的动力学特性, 在将轨道受力分解为分段链式结构的基础上, 提出了一种磁浮车辆垂向悬浮稳定性分析方法, 定义了不同悬浮力作用于各自悬浮点时柔性轨道的振动固有频率和模态矩阵; 建立了轨道分段链式结构的离散形式和轨道结构的运动方程, 采用虚拟激励法将轨道不平顺产生的随机激励转化为系统输入激励, 并将轨道随机高低不平顺作为振动激励源进行车轨振动控制; 在不同反馈控制参数下采用电压反馈双环PID控制器数值仿真车辆的悬浮状态, 并分析了轨道随机不平顺激励下反馈控制参数对磁浮系统稳定性的影响。研究结果表明: 当磁浮车辆速度为50~80 km·h^-1, 位移反馈参数、速度反馈参数和电流反馈参数分别为140 000、50、500时, 车辆可以从起始间隙16 mm快速定位到平衡位置间隙9 mm, 在2.2 s时即可稳定悬浮, 系统的超调量和稳态误差分别为1.50和0.13 mm, 且系统振动频率趋近于0;当位移反馈参数、速度反馈参数和电流反馈参数分别为15 000、50、400时, 磁浮车辆在轨道随机不平顺作用下的悬浮稳定性变差, 系统在9 s左右逐渐趋于稳定, 但仍旧在平衡位置上下浮动, 且系统振动频率和振动幅值分别为7 Hz和0.5 mm; 当磁浮车辆的速度超出50~80 km·h^-1时, 第1组反馈控制参数不再适用, 磁浮系统在1.7 s左右发散, 车辆失稳, 表明在不同车辆速度和反馈控制参数的作用下, 轨道随机不平顺能显著影响磁浮车辆的悬浮稳定性。     

沪杭磁浮交通项目的经济可行性分析

深受海内外关注的沪杭磁浮交通项目的经济可行性自其立项至今一直是社会各界争论的热点问题。本文参照上海磁浮的运营现状，客观估计沪杭磁浮交通项目的预期现金流量，通过设定预期回收期倒推客流量的方法展开分析，认为影响该项目效益的决定性因素是客流量。     

中低速磁浮列车——北京控股磁悬浮技术发展有限公司

北京控股磁悬浮技术发展有限公司（北控磁浮公司）是北京控股集团下属公司。自1999年开始,北控磁浮公司与中国人民解放军国防科技大学合作,组织联合国内铁路、航空、汽车等相关领域最具优势的工程化研究、设计、生产和建设单位,以实现我国自主知识产权、国产化、世界领先的磁浮交通产业化为目标,进行中低速磁浮交通技术工程化研发。经过10年努力,北控磁浮公司投资并组织建设了长沙204米试验线和唐山1．547公里试验示范线,研制了试验车、工程化车和实用型列车。目前车辆已经成功试验运行3万余公里。     

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介绍中国科学技术部与德国联邦交通、建设和住房部在签署磁悬浮铁路技术领域开展交流与合作的备忘录基础上，由中国科技部高新司能源交通处和德国联邦交通、建设和住房部磁浮项目处具体组织的双边合作与交流.通过多次工作会议，双方交流了上海项目和德国磁浮项目的进展情况并推动安排了一些合作项目，包括支持上海线单线示范运行的安全认证与审批，TVE线和上海磁浮示范线噪声对比测试，上海线磁浮列车运行舒适性，会车空气动力测试等合作项目.双边交流与合作对于上海线的建设和磁浮技术的进一步研发都起到了积极的推动作用.     

磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究

以德国Transrapid高速磁浮列车和日本新干线高速列车为基础,通过建立高速磁浮、轮轨列车与线桥动态相互作用模型,计算了不同行车速度(100～500km／h)和不同桥跨(12～32m)情形下高速列车与桥梁结构的动力响应,并进行了细致的对比分析。结果表明：磁浮列车在高速特别是超高速运行条件下的乘坐舒适性明显优于轮轨高速列车;磁浮与轮轨高速列车作用于轨道的每延米荷载大体相当;高速磁浮列车对小跨度(22m以下)桥梁的动力作用小于轮轨高速列车,而对中等跨度尤其是大跨度桥梁,轮轨高速列车较高速磁浮列车具有明显的优越性。     

高速磁浮车辆引起地面振动的数值分析

为预测高速磁浮列车引起的地面振动响应及其衰减规律,建立了高速磁浮车桥相互作用模型和磁浮线路桩基基础有限元模型,将磁浮车桥系统动力学仿真获得的车辆动态荷载输入基础有限元模型,计算了高速磁浮车辆引起的地面振动响应.计算结果表明:磁浮车辆引起地面振动响应的衰减规律与轮轨交通车辆的衰减规律基本一致,但在距离线路中心25 m左右没有反弹区;行车速度对磁浮线路地面振动的影响较大,当时速由125 km/h提高到430 km/h时,相同观察点处地面振动级增大约10 dB.     

Potential Applications of Maglev Railway Technology in China

From aspects of scientific value, technical feasibility and economical efficiency, this paper reviews practical demonstrations of transport projects related to the application of different types of maglev technologies in different countries. Based on the experienced progress, it summarizes the advantages and disadvantages of the world's maglev technologies in the possible development of China, and presents their technological and economic feasibility of different types of maglev systems and their current technical maturity from the viewpoint of engineering construction. Authors study the demonstration process of several maglev projects carried on in the countries such as Germany, Japan, America, Netherlands and U.K., and analyze the major technical parameters adopted, the relevant conclusions in engineering and economy and the reasons why these projects have not been started so far. The paper also reveals the environmental characteristics of maglev technologies in urban and intercity transport of China, studies the advantages of technical economy and potential risks to promote of maglev technologies in transportation practice. From the viewpoints of sustainable economic development, demand growths and governmental politics, the paper gives a preliminary analysis of the feasibility to apply maglev technologies in some regions of Yangtse Rive Delta, Zhujiang Delta and Beijing-Tianjin Region, and some intercity transport corridors between several important city pairs such as Shenyang-Dalian, Chongqing-Chengdu et al. Authors further estimate the economical efficiency for the application of maglev technologies. Integrated with the recent research progress of maglev technologies carried in China, the paper finally advances a series of policy suggestions for the development of maglev technologies in near future, which may promote the efficient practice of the technologies.     

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。     

高速磁悬浮轨道交通研究进展

从磁悬浮轨道交通的基本原理、磁悬浮列车的技术特点等角度出发,简述了世界各国高速磁悬浮轨道交通的发展概况,对比了常导电磁悬浮、永磁电动磁悬浮、低温超导电动磁悬浮和高温超导磁悬浮等4种磁悬浮方式的研究历史、悬浮特点、悬浮间隙、悬浮能耗、控制系统、技术成熟度与应用情况;采用文献调研、比对、分析、提炼等方法,综述了国内外高校、研究机构和企业对于高速磁悬浮的研究进展;比较了各类磁悬浮轨道交通的原理、技术优势和劣势,分析了高速磁悬浮轨道交通在应用方面的可行性与不足,探讨了4种磁悬浮方式的技术经济性和应用前景与场景;提出了当前发展高速及超高速真空管道磁悬浮轨道交通亟待解决的牵引制动控制、动力和热力学、安全救援、管道密封性能与抽真空效率、无线通信、车内环境控制等6个关键科学问题,并介绍了中国原创高温超导磁悬浮的基础研究及关键技术研发进展与研发计划。研究结果表明：在400~600 km·h^-1速度范围可采用常导电磁悬浮或超导磁悬浮技术;在600~1 000 km·h^-1速度范围可采用超导磁悬浮技术;1 000 km·h^-1及以上的速度可采用高温超导磁悬浮与真空管道或电动磁悬浮与真空管道的磁悬浮技术;作为一种前瞻性研究,高温超导与真空管道磁悬浮关键技术的突破和验证对推动中国乃至世界轨道交通快速发展具有重大而深远的意义。     

真空管道HTS侧浮系统中线性电机起动特性研究

为了使真空管道高温超导(HTS)侧浮列车获得更高的起动推力和运行加速度,提高列车高速运行时的稳定性,以真空管道HTS侧浮列车驱动系统为研究对象,建立了直线电机2D仿真模型,在此基础上,采用有限元软件仿真和设计实验,对不同次级下的电机起动推力及法向力特性进行了研究.研究结果表明:不同次级材质及厚度对列车运行有着明显影响,当列车以较高同步速度运行时,选择厚度为2 mm左右的工业纯铝作为电机次级,列车能获得较高的起动推力和加速性能,同时铝次级的低密度特性降低列车总重,并在悬挂方向上提供一定的悬浮力,提高了列车运行的稳定性.      

磁浮道岔梁自振特性及瞬态响应分析

建立了磁浮道岔五跨钢结构连续梁的梁单元和板单元有限元模型,分析了道岔梁的自振特性,计算了磁浮道岔梁的瞬态响应。模态分析表明道岔梁板单元模型的前5阶扭转频率在14．2Hz至16．1Hz之间,与其现场实测值14．9Hz极为接近,道岔梁梁单元模型的扭转频率计算值明显高于实测值,道岔梁板单元模型能更为准确的反映其振动特性。瞬态响应分析表明磁浮车辆通过时道岔梁第三跨跨中挠度最大,车速240km／h时其最大值约为1．29mm。     

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.      

EMS型磁浮列车悬浮力分析

悬浮系统是磁浮列车的重要组成部分,其性能将直接影响车辆的性能。悬浮力是线路桥梁设计和车辆线路动力学分析的基础。根据EMS型磁浮列车的特点,给出了悬浮系统的数学模型,分析了悬浮力的大小及其动态特性。