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。     

时速600公里磁浮列车隧道初始压缩波洞内传播特征和洞口微气压波特征

基于三维数值模拟方法,采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和改进广义黎曼变量特征线方法,在隧道入口端未设置以及设置开口型缓冲结构条件下,分别研究了初始压缩波在隧道洞内的传播及洞口(默认为出口)的微气压波特性。研究结果表明：隧道入口设置开口型缓冲结构与无缓冲结构相比,其产生的初始压缩波的最大压力梯度下降了67.56%;初始压缩波在隧道内的传播过程中存在先激化后衰减的过程,其中未设置缓冲结构和设置开口型缓冲结构的临界长度分别为2和6 km,而满足微气压波控制标准的临界隧道长度分别为33和34 km;虽然开口型缓冲结构可较大幅度降低初始压缩波的最大压力梯度,但是对于长大隧道而言,由于传播过程中压缩波不断激化,开口型缓冲结构实际上对减缓微气压波的作用存在较大幅度的弱化,建议还应采取如竖井等工程措施以减缓激化;缓冲结构对不同隧道长度的洞口内压缩波的最大压力梯度的影响不同,所以需要结合不同类型缓冲结构和长度等因素来确定对应的最佳隧道长度匹配关系。     

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.     

基于涡流制动技术的高速磁悬浮列车安全制动控制研究

通过对涡流制动系统结构的了解,分析了涡流制动的基本原理。根据推导出来的轨道涡流制动特性方程,分析了速度对制动力的影响。最后分析了列车制动过程中的受力情况,并对列车安全制动时的制动级别进行了判定。     

TR型磁浮列车气动力特性数值计算研究

根据可压缩粘性流体的N S方程和k ε双方程湍流模型,采用有限容积法对TR磁浮列车的气动力特性进行了数值计算研究,得到了以不同速度运行的磁浮列车的气动阻力、升力及横向气动力的大小,为高速磁浮列车的安全运行控制提供了气动力数据。     

上海中低速磁浮列车辅助电源系统

上海中低速磁浮列车辅助电源系统由高压隔离开关柜、DC 330V悬浮电源、三相辅助逆变器、DC 110V控制电源、紧急逆变器、330V蓄电池系统、110V蓄电池组、低压配电柜、DC 330V配电柜组成。系统采用了短路、过压、欠压、过流、过热等保护,当设备保护动作后,通过网络发送故障代码,供列车事件记录器记录及司机室显示装置显示。     

磁浮功能件长效防腐体系的实践与探索

磁浮功能件是高速磁浮交通系统中轨道梁的主要组成部分,也是磁浮列车实现电磁力传递、支撑、导向和牵引功能的关键部件之一.如何使其达到设计使用寿命40年(按金属热喷涂工艺规定的使用寿命)和免维护的长效防腐要求,最大限度地减少对列车正常运营的影响,一直是高速磁浮交通建设中深受关注的内容之一.以上海磁浮示范运营线为例,介绍了电孤喷涂金属复合涂层防腐体系及其功能件涂装与特点,并对功能件防腐体系的设计及实施效果进行了分析.一个完整的长效防腐体系主要根据需保护构筑物的腐蚀环境、建设使用工况及重要程度而进行设计.对类似结构件的长效防腐体系设计与实施的主体进行了调查研究.     

直线电机交通模式及技术经济特性

直线电机已开始在磁悬浮铁路、城市轨道交通中应用。介绍了直线电机的分类、3种典型的磁悬浮铁路和直线电机驱动的轮轨交通方式,对上述交通方式的技术经济特征进行了对比,总结了上述交通方式的适用范围。     

永磁电磁型中低速磁浮列车阻尼信息提取与融合技术

主要研究中低速永磁电磁型磁浮列车悬浮控制系统的阻尼信息提取及融合技术.建立考虑轨道一阶振动模态的单点永磁电磁悬浮系统非线性模型,提出一种线性全状态反馈控制律.基于一类双积分串联系统的最优快速综合函数,设计了一种可有效提取悬浮间隙微分信号的快速数字微分器;采用一种二阶形式的高通滤波器,有效滤除加速度计中的重力分量,提取得到较高频段的加速度隔直积分信息.采用扫频法分别绘制了两种滤波器的幅相曲线.利用线性组合的方式将两种阻尼信息进行融合,从而获得控制系统全频段的有效阻尼.仿真和试验表明,当轨道以较低频率振动时,数字间隙微分器在该频段可提取足够阻尼,弥补加速度隔直积分在该频段的小增益,很好地抑制了轨道的振动.     

中低速磁浮交通运行的安全性与可靠性分析

阐述磁浮交通的基本原理及其与传统轮轨交通的区别,通过故障救援及安全运营实践,得出以下结论：中低速磁浮交通系统结构可保证在列车运营中不发生列车脱轨和颠覆的事故;支撑的可靠性能得到成倍的提高;采用信息化技术在线监控,提高支撑的可靠性;假设出现突然断电和列车备用电源也同时出故障的最不利情况下,列车会自动落在10 mm高的轨道上面,与轨道间产生摩擦阻力可使运行列车安全停下。实践证明,信息化技术支撑中低速磁浮交通,具有更高的安全性和可靠性。