高速磁浮列车长定子轨道几种故障情况的分析

与轮轨交通不同,高速磁浮列车轨道是一种同步直线电机的长定子,其因长距离露天铺设,有可能会出现定子电缆下挂、定子电缆绝缘层破损、铁芯环氧层老化破裂以及定子段间大错牙等故障情况,这些故障将直接影响列车的安全高效运行。为了实现上述故障的快速检测,以磁场为研究对象,对高速磁浮长定子电机及其轨道进行建模,仿真分析上述故障情况下的行波磁场,探讨主漏磁场与故障之间的规律,其中电缆下挂和铁芯环氧层老化破裂故障对应行波磁场的减弱,极端情况下减弱程度为25%;绕组绝缘层破损造成三相短路故障对应行波磁场强度增大近5倍,5和7次谐波也更加明显;轨道不同方向错牙故障对应行波磁场幅值的不同大小变化,当上下偏移3 mm时,变化程度约为10%,这些规律为后续的轨道故障检测工作提供理论依据。     

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。     

电磁型高速磁浮列车直线发电机电动势计算

为解决高速电磁型高速磁浮车辆供电问题，推导了直线发电机线圈自感及互感位置函数．用有限元法计算有关参数，并通过模拟列车运行情况下直线发电机线圈、长定子同步电动机绕组和悬浮电磁铁励磁线圈的工作状况分析所得数据，推导出各位置函数的表达式和直线发电机电动势通式．当列车速度为100和150km/h时，计算值与实验结果相比误差小于7％．     

中低速磁浮列车非线性悬浮控制方法研究

为了提高中低速磁浮列车悬浮系统的控制精度和稳定性,文章分析了传统模型的误差产生机理,并基于悬浮力的三维有限元分析结果,设计了一种非线性悬浮控制方法,可弥补传统控制方法在系统远离工作点时,控制性能变差的缺陷,同时,与现代智能控制方法相比,又具有运算简单、易于实现的优点。仿真结果显示,所设计的控制方法可实现悬浮系统的快速响应,且可在大范围内获得较好的控制效果。     

中低速磁浮列车车体接地回流特性研究

针对目前中低速磁浮列车采用的第三轨受流方式,建立了车体放电主电路的接地阻容(R-C)网络的数学函数,结合函数的波特图和实测频谱数据开展了接地电流特征研究。理论分析与实测数据表明,车体电位累积与泄放体现出动态变化与平衡特性,可进一步优化R-C参数并采取悬浮架与车体分开接地,以形成快速导流通道,改善接地性能。     

短定子直线电机面向更高速度工程化应用的探讨

考虑到短定子直线电机(SLIM)采用短初级绕组-长次级导轨结构,牵引设备配置在车上,故主要应用于时速≤120 km的中低速控制领域。文章通过介绍采用SLIM驱动的地铁车辆、磁浮列车工程化应用背景,阐述了SLIM面向更高速度工程化应用的意义,并基于结构形式不变的前提下,为满足更高速度等级要求下的功率、能效要求,探讨了采用SLIM提速的技术问题及设计思路,为后续SLIM向更高速度工程化应用提供设计建议。     

高速磁浮车辆悬浮架动力学模型研究

针对TR08高速磁浮车辆运行中铝合金悬浮架弹性变形较大的问题,采用ANSYS建立了悬浮架有限元模型,并进行结构模态分析;为了提高悬浮架动力学数值计算效率,依据等效变形原则建立刚性悬浮架模型,计算等效弹簧参数.基于弹性和刚性悬浮架建立磁浮车辆整车动力学模型,对比分析了曲线通过时2种悬浮架模型动力学响应.计算结果表明:车辆以速度100,250和430 km/h通过半径为2 260m的曲线时,2种悬浮架模型铰点垂向位移计算值之差不超过0.5mm,悬浮间隙计算相对误差小于2%,悬浮架扭转角响应曲线基本重合,表明建立的等效刚性悬浮架模型是合理的;应用于整车动力学性能仿真时具有足够的计算精度,其计算效率远高于采用弹性模型时的计算效率,但弹性悬浮架模型能更准确、全面地模拟其弹性变形和振动响应.     

高速磁浮列车导向系统的鲁棒控制器设计

导向系统是高速磁浮列车中的关键子系统之一,针对导向系统工作电流变化范围大的特点,设计了降低静态电流灵敏度的鲁棒导向控制器。在介绍导向系统结构和控制方案的基础上给出导向系统线性化的数学模型,并采用线性最优二次型设计方法设计最优控制器,结合仿真讨论最优控制器无法在整个工作范围内保证导向系统具有相近性能的原因,而后建立了导向系统对于静态电流的参数灵敏度模型,并采用降低参数灵敏度的鲁棒控制理论对最优控制器设计方法进行改进,设计了鲁棒控制器。仿真和试验表明,该鲁棒控制器能够增强导向系统对静态电流变化的鲁棒性。