检索结果-内蒙古大学图书馆

机车电传动 2022年第6期 24-30页

作者：左飞飞张敏马卫华罗世辉王爱彬西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

车轨耦合振动是磁浮列车运行中面临的一个重要问题,文章基于一种新型中低速磁浮走行机构,对其车轨耦合振动响应进行分析,判断其结构的合理性。为了分析新型磁浮列车的“车辆-轨道梁”的耦合振动响应,基于Simpack、Simulink和ANSYS等相... 详细信息

车轨耦合振动是磁浮列车运行中面临的一个重要问题,文章基于一种新型中低速磁浮走行机构,对其车轨耦合振动响应进行分析,判断其结构的合理性。为了分析新型磁浮列车的“车辆-轨道梁”的耦合振动响应,基于Simpack、Simulink和ANSYS等相关软件平台建立了“车辆-控制-轨道梁”耦合动力学模型,对不同速度下的车轨耦合动力学响应进行数值仿真,获得耦合系统的动力学响应特征、速度对耦合系统动力学响应规律的影响,并对响应特征中出现的特殊响应现象进行分析。结果表明,随着速度的提高,轨道梁、悬浮模块和车体的动力学响应越剧烈,当速度在100~120 km/h时,耦合系统出现共振现象,同时存在于横向和垂向2个方向。此外,由于新型悬浮架独特的结构特点,会出现走行机构中部横向动力学响应大于端部的特殊响应情况。

关键词：中低速磁浮车轨耦合振动数值仿真新型悬浮架轨道梁动力学响应轨道不平顺

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基于AHP分析法的磁浮系统车轨耦合振动抑制方法

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铁道学报 2020年第11期42卷 29-35页

作者：汪科任罗世辉陈晓昊马卫华邹瑞明西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为研究磁浮列车在柔性轨道梁上易发生车轨耦合振动的问题,针对一种轨道梁-悬浮电磁铁-车体垂向耦合振动模型,采用AHP(层次分析法)求取系统二次型性能指标中状态加权矩阵的权重系数,并采用2种不同的状态反馈控制器(1:考虑轨道梁、悬浮电... 详细信息

为研究磁浮列车在柔性轨道梁上易发生车轨耦合振动的问题,针对一种轨道梁-悬浮电磁铁-车体垂向耦合振动模型,采用AHP(层次分析法)求取系统二次型性能指标中状态加权矩阵的权重系数,并采用2种不同的状态反馈控制器(1:考虑轨道梁、悬浮电磁铁和车体的振动状态;2:仅考虑悬浮电磁铁的振动状态)对磁浮系统进行动力学仿真分析以及振动机理分析,得出以下结论:当轨道梁阻尼较小时,在轨道梁振动频率低于50 rad/s时,在控制器1的控制下,悬浮系统能吸收轨道梁的振动能量,实现系统在柔性轨道梁上的稳定悬浮;而在控制器2的控制下,悬浮系统则向轨道梁输出能量,导致系统悬浮失稳。该研究结论可为悬浮控制器的优化设计提供一定的参考。

关键词：层次分析法振动机理分析车轨耦合振动柔性轨道梁静悬浮稳定

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基于轨道梁截面尺寸优化的高速磁浮车轨耦合振动研究

基于轨道梁截面尺寸优化的高速磁浮车轨耦合振动研究

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作者：何绍友西南交通大学

学位级别：硕士

高速磁浮交通作为当今一种新型轨道交通制式,具有速度高、振动噪声低、乘客舒适性好和曲线通过能力强等优点,同时随着交通多元化发展,与其他交通制式形成优势互补,高速磁浮较好地填补了飞机与高铁间的速度空白,具有良好的应用前景。电... 详细信息

高速磁浮交通作为当今一种新型轨道交通制式,具有速度高、振动噪声低、乘客舒适性好和曲线通过能力强等优点,同时随着交通多元化发展,与其他交通制式形成优势互补,高速磁浮较好地填补了飞机与高铁间的速度空白,具有良好的应用前景。电磁悬浮型磁浮车辆运行方式为非粘着运行,通过非线性有源主动时变力来实现悬浮及导向,开展车轨耦合振动研究,是研究磁浮系统动力特性的基础和关键,同时,由于电磁悬浮系统本质上是不稳定的非线性系统,有必要将车辆系统、控制系统和轨道梁系统作为整体进行研究。而对高速磁浮轨道梁结构刚度的设计要求过高,是造成线路造价昂贵的重要因素,严重制约着高速磁浮交通技术的发展。针对上述问题,本文以TR08型磁浮车辆和上海高速磁浮轨道梁为研究对象,对整车动力学方程进行了推导,对电磁悬浮原理进行了阐述;在满足轨道梁竖向刚度限值条件下,利用结构优化软件Opti Sruct,进行轨道梁截面尺寸优化;利用多体动力学仿真分析软件UM,建立了238个自由度的车辆空间动力学模型,悬浮、导向系统均采用PID控制模型;在轨道梁截面尺寸优化结果基础上,采用有限元软件ANSYS和UM软件进行联合仿真分析,分别基于优化前后的轨道梁,创建了高速磁浮车辆—轨道梁刚柔耦合模型,对比分析了轨道不平顺作用下,AW0工况的单节车辆分别以200、350和450 km/h三种速度,匀速通过两种轨道梁的车辆—轨道梁耦合系统垂向动态响应,部分结果与已有文献的试验结果进行对比,以验证模型的可靠性,结果表明优化效果达到预期,最后研究了350 km/h速度下,车体质量、空气弹簧垂向刚度、轨道梁混凝土强度等级和垂向轨道不平顺,对车辆—优化轨道梁耦合系统的影响。得到的主要结论如下:(1)与优化前对比,经过优化后轨道梁结构总质量由148.65 t减轻至119.93 t;优化工况下优化轨道梁最大垂向挠度为2.960 mm,第一阶自振频率为8.07 Hz,均满足德国高速磁浮规范中对于高速磁浮简支梁竖向刚度限值6.192 mm和频率限值6.41 Hz的要求,不会引起系统共振。轨道梁的优化主要影响其垂向振动响应,与优化前对比,经过优化后,轨道梁的垂向振动响应增加,但仍能满足相关限值要求;轨道梁的优化对车体和悬浮架的垂向振动响应及悬浮特性影响较小,车辆以三种速度匀速通过两种轨道梁时,车体振动较小,悬浮力、控制电流波动幅值均不大,表明轨道梁经过优化后,车辆仍能保证运行安全,车辆乘客舒适性较好,轨道梁的优化达到预期效果。(2)车体质量主要影响优化轨道梁的垂向振动响应,优化轨道梁跨中垂向挠度及振动加速度最大值,随车体质量的增加近似线性增长,而车体质心垂向振动加速度最大值呈减小的趋势,总体变化幅值较小。(3)空气弹簧垂向刚度对车体的垂向振动响应影响较为显著,车体质心垂向振动加速度最大值随空气弹簧垂向刚度的增加近似线性增长,而对优化轨道梁的垂向振动响应影响较小。(4)随着轨道梁混凝土强度等级的增加,优化轨道梁第一阶自振频率略有增加,优化轨道梁的垂向振动响应有所改善,从整体来看,对车轨耦合系统的振动影响较小,优化轨道梁和车体的垂向振动响应变化幅值均较小。(5)垂向轨道不平顺主要影响优化轨道梁跨中垂向振动加速度和车体的垂向振动响应,特别对车体的垂向振动响应影响较为显著,优化轨道梁跨中垂向振动加速度和车体质心垂向振动加速度最大值,随不平顺幅值的增加近似线性增长,而对优化轨道梁跨中垂向挠度影响较小,证明了垂向轨道不平顺激扰是引起车轨耦合振动的主要激励源。因此,优化轨道梁在制造和安装等过程中,有必要对垂向轨道不平顺幅值提出限值要求,同时,在运营过程中,需对其进行定期维护。

关键词：高速磁浮电磁悬浮车轨耦合振动 PID控制轨道梁截面尺寸优化

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永磁电磁型低速磁悬浮车轨耦合振动抑制新方法

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振动工程学报 2016年第4期29卷 649-655页

作者：李晓龙龙鑫林翟明达国防科技大学磁悬浮技术研究中心湖南长沙410073

针对永磁电磁混合磁浮列车静浮实验中遇到的车轨耦合振动问题,首先建立考虑轨道弹性的系统数学模型,分析产生振动的原因,提出了通过设置非线性饱和环节、动态调整饱和阈值来抑制车轨耦合振动的新方法。系统在平衡点附近时通过调整饱和... 详细信息

针对永磁电磁混合磁浮列车静浮实验中遇到的车轨耦合振动问题,首先建立考虑轨道弹性的系统数学模型,分析产生振动的原因,提出了通过设置非线性饱和环节、动态调整饱和阈值来抑制车轨耦合振动的新方法。系统在平衡点附近时通过调整饱和阈值来改变控制输出的幅值特性,逐步消除引起共振的能量,从而达到抑制振动的目的,系统在偏离平衡点时,快速释放饱和环节,进而提升控制器的调节能力和抗干扰能力。

关键词：车轨耦合振动振动抑制永磁电磁混合型磁悬浮非线性饱和

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磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型

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交通运输工程学报 2014年第1期14卷 49-56页

作者：王辉沈钢同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

将磁悬浮车轨耦合振动系统简化为单磁铁-Bernoulli-Euler梁模型,设计了5种状态变量的反馈控制器,分别在时、频域上研究了系统的动力学特性。依据相似理论建立了单磁铁车轨耦合系统的小比例模型,推导了动力学系统的相似关系,分析了小比... 详细信息

将磁悬浮车轨耦合振动系统简化为单磁铁-Bernoulli-Euler梁模型,设计了5种状态变量的反馈控制器,分别在时、频域上研究了系统的动力学特性。依据相似理论建立了单磁铁车轨耦合系统的小比例模型,推导了动力学系统的相似关系,分析了小比例模型的相似特性。研究结果表明:提出的磁悬浮控制方法利用轨道梁低阶模态与电磁铁振动信息得出控制器输出,方法有效;利用所设计的控制器,系统能够在0.27s达到稳定状态,最大超调量为2%;在单磁铁的车轨耦合振动系统中,取其3阶模态即可较精确地反映其振动特性,而当轨道梁各阶频率相差较大时,对系统的低频特性分析,在仅取第1阶模态时也可得出较精确的结果;通过相似理论得到的小比例磁悬浮车轨耦合振动模型的动力学特性与原模型一致。

关键词：车辆工程磁悬浮列车车轨耦合振动相似理论反馈控制小比例模型

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胶垫黏弹性对地铁曲线轨道车轨耦合系统振动响应的影响研究

胶垫黏弹性对地铁曲线轨道车轨耦合系统振动响应的影响研究

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作者：豆银玲西南交通大学

学位级别：博士

近年来随着轨道交通的快速发展,为适应地铁线路设计的需要,小半径曲线得到了广泛的应用。曲线段作为铁路线路的薄弱环节,更易产生和发展严重的钢轨损伤,如地铁钢轨波磨和弹条折断等。已有研究表明许多钢轨病害的产生和发展与轨道动力特... 详细信息

近年来随着轨道交通的快速发展,为适应地铁线路设计的需要,小半径曲线得到了广泛的应用。曲线段作为铁路线路的薄弱环节,更易产生和发展严重的钢轨损伤,如地铁钢轨波磨和弹条折断等。已有研究表明许多钢轨病害的产生和发展与轨道动力特性密切相关。为了准确预测和分析列车在曲线运行时引起的环境振动和噪声以及与钢轨振动有关的诸多钢轨病害,对曲线轨道动力特性及其轮轨动态相互作用等相关方面已进行了大量的研究。然而目前已有的研究中并未有考虑扣件胶垫黏弹性力学性能的影响,使得对曲线轨道动力响应的预测精度依然差强人意。因此,建立更为合理、精确高效的曲线轨道动力学模型,提高曲线轨道车轨耦合系统随机振动响应的理论预测精度具有重要意义。主要研究内容如下:1.详细论述了国内外关于橡胶等高分子材料的黏弹塑性力学性能的试验与理论表征模型、车辆-轨道耦合频域动力学模型、曲线轨道动力特性等相关问题的研究现状,明确了本文的研究方向和内容。2.扣件胶垫动态黏弹性力学行为试验测试及理论表征。本文以我国地铁中常用的DZIII型扣件胶垫为研究对象,测试了胶垫随温度和预压变化的动态黏弹性力学性能。测试内容包括扣件胶垫的储能刚度和损耗因子。最后结合温频等效原理与基于WLF方程的分数阶Zener模型对测试结果进行了宽温宽频的理论表征。发现:扣件胶垫的黏弹性力学行为与加载幅值无关;而预压的变化对其影响较大,并且随着温度的降低,预压的影响也越显著。3.直/曲线轨道动力特性的数值仿真及力锤敲击试验研究。首先基于改善的SEMSM混合法建立了直/曲线轨道钢轨-扣件子系统空间频域模型,并结合室内力锤敲击试验,通过对比分析试验数据和考虑胶垫黏弹性力学性能的仿真结果,阐明了考虑实际加载条件下胶垫动态黏弹性力学性能的必要性。随后,研究了轨下胶垫黏弹性力学性能对轨道结构(尤其对于曲线轨道)动力响应的主频和其振动传递特征的影响规律。4.基于SEM-SM混合法的曲线轨道车轨耦合频域动力学模型的建立和胶垫黏弹性力学性能对地铁曲线轨道车轨耦合系统随机振动响应的影响。首先基于SEM-SM混合法建立了曲线轨道空间车辆-轨道耦合动力学模型;在此基础上,探究了扣件胶垫黏弹性力学性能(包括频变特性和预压特性)对地铁曲线通过时的安全性和平稳性以及轮轨动态相互作用的影响,并分析了其对曲线轨道车轨耦合系统振动响应频率分布的影响特征;最后揭示了在大幅值预压下曲线超高和曲线半径变化对上述分析因素的影响规律,并给出了考虑胶垫黏弹性力学性能条件下列车曲线运行时的不利情况。

关键词：扣件胶垫黏弹性曲线轨道波谱-辛混合法分数阶Zener模型频变特性温变特性预压特性速度导纳交叉导纳衰减率车轨耦合振动

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磁浮车辆起浮参数控制及其动力性能研究

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铁道科学与工程学报 2023年第3期20卷 790-801页

作者：汤港归汪斌夏翠鹏李永乐西南交通大学土木工程学院四川成都610031

磁浮车辆的起浮性能是磁浮交通系统研究的一个重要方向。为探究控制参数在磁浮车辆起浮过程中对起浮稳定性与振动舒适性的影响,通过建立单悬浮刚性电磁铁模型,从PD控制下的电磁力出发,推导电磁铁起浮过程中动力响应的特征与表达式。由... 详细信息

磁浮车辆的起浮性能是磁浮交通系统研究的一个重要方向。为探究控制参数在磁浮车辆起浮过程中对起浮稳定性与振动舒适性的影响,通过建立单悬浮刚性电磁铁模型,从PD控制下的电磁力出发,推导电磁铁起浮过程中动力响应的特征与表达式。由起浮稳定性条件与振动舒适性要求,得到悬浮间隙反馈系数KP的上下限值。将获得的PD控制参数分别应用于单悬浮刚性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁—轨道梁模型以及整车—轨道梁模型中,分析起浮过程中电磁铁或车体的位移和加速度响应以及轨道梁跨中加速度响应。研究结果表明:电磁控制参数KP和KD分别调控了起浮过程中系统的刚度和阻尼;KP具有上下限值,下限由电磁铁物理参数及承担质量确定,以抑制起浮失稳现象,上限值由加速度限值、初始位移、额定悬浮间隙、电磁铁物理参数及承担质量共同确定以保证满足规范所要求的振动舒适性;起浮过程中,二系悬挂可以降低电磁铁或车体的加速度,但增大了磁浮架的振动加速度;对于所研究的案例,车轨耦合振动频率较低的情形下,轨道梁对电磁铁或车体的起浮振动影响较小。

关键词：磁浮车辆起浮 PD控制车轨耦合振动控制参数

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小半径曲线中低速磁浮车辆-轨道耦合系统动力响应分析

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振动与冲击 2022年第10期41卷 81-89,105页

作者：王相平李国芳慕显龙王红兵靳忠渊丁旺才兰州交通大学机电工程学院兰州730070 太原铁路局集团公司太原车辆段太原030012

小半径曲线上中低速磁浮车辆-轨道系统的动力响应对车辆安全运营具有重要意义,但当前研究极少涉及。运用有限元和多体动力学方法,建立了中低速磁浮车辆-小半径曲线段高架轨道耦合动力学模型,考虑空间动态磁轨作用以及轨道关键部件的参... 详细信息

小半径曲线上中低速磁浮车辆-轨道系统的动力响应对车辆安全运营具有重要意义,但当前研究极少涉及。运用有限元和多体动力学方法,建立了中低速磁浮车辆-小半径曲线段高架轨道耦合动力学模型,考虑空间动态磁轨作用以及轨道关键部件的参振作用,分析了小半径曲线上的车辆-轨道系统动力响应。结果表明:二维磁轨关系会过大地估算曲线段磁轨作用力;曲线段磁浮车辆车体主要为2 Hz以下的低频晃动;曲线段连续梁钢构高架轨道的振动主要由0~20 Hz的轨道整体弯扭变形和80~100 Hz的F轨局部弯扭变形引起;轨道垂向振动加速度缓和曲线段大于圆曲线段,横向振动加速度圆曲线段大于缓和曲线段,缓和曲线段振动加速度对车速变化更为敏感。研究结果可为曲线段磁浮高架轨道设计和车辆安全运营提供理论依据。

关键词：中低速磁浮交通柔性轨道梁动态磁轨关系车轨耦合振动动态曲线通过

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EMS模式中低速磁浮列车在轨道梁上的静悬浮稳定性与横向稳定性问题研究

EMS模式中低速磁浮列车在轨道梁上的静悬浮稳定性与横向稳定性问...

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作者：陈晓昊西南交通大学

学位级别：博士

EMS模式中低速磁浮列车是一种依靠电磁相互作用实现悬浮、导向与牵引的轨道交通工具。相比于传统轮轨列车，中低速磁浮列车依靠包含主动反馈控制器的悬浮系统保证车辆与轨道之间悬浮间隙稳定，因而悬浮系统在何种条件下能保持稳定，是... 详细信息

EMS模式中低速磁浮列车是一种依靠电磁相互作用实现悬浮、导向与牵引的轨道交通工具。相比于传统轮轨列车，中低速磁浮列车依靠包含主动反馈控制器的悬浮系统保证车辆与轨道之间悬浮间隙稳定，因而悬浮系统在何种条件下能保持稳定，是中低速磁浮列车工程应用中需要研究的一个重要问题。　　EMS模式中低速磁浮列车悬浮系统的稳定性问题可分为垂向稳定性问题与横向稳定性问题2个部分。垂向稳定性问题的主要表现是列车悬浮于轻质轨道梁上的自激振动，特别是车辆零速或低速运行时易导致悬浮失效现象（本文将车辆零速运行时的悬浮状态简称为“静悬浮”）;横向稳定性问题与中低速磁浮列车的被动导向模式有关，独特的U形电磁铁和F形铁磁材料轨道虽可实现悬浮力兼顾车辆导向的功能，但也导致了悬浮系统横向稳定性会受到垂向力变化的影响。因此，深入研究EMS模式中低速磁浮列车悬浮系统稳定性问题并从机理上掌握其内在规律、得到失稳条件，对EMS模式中低速磁浮列车系统的工程推广具有重要的理论意义和指导价值。本文所做的主要工作有：　　（1）基于基本电磁学原理、Kirchhoff定律与控制理论，对EMS模式中低速磁浮列车的电磁铁与铁磁材料轨道之间的相互作用关系（本文简称其为“磁轨关系”）进行了建模与分析。完整的磁轨关系模型包括静态磁轨关系模型与动态磁轨关系模型两个部分。具体包括：一维静态模型、二维静态模型、磁饱和模型、横向动态磁阻力模型、功率电路动力学模型和反馈控制模型，基于以上磁轨关系数学模型，可建立车辆系统的动力学模型并对其动力学特征进行分析与优化。　　（2）通过建立能体现其基本运动特点的最简化模型，研究了悬浮系统的静悬浮垂向稳定性问题。结果表明，中低速磁浮列车悬浮系统存在一个对轨道梁垂弯振动的敏感频率，根据轨道梁一阶垂弯固有频率与该敏感频率的关系，可大体将轨道梁分为低频梁、中频梁和高频梁三种类型。在工程实践中，应尽量避免使用中频梁，除非线密度极大，否则中频梁将无法保证系统悬浮稳定，而大线密度就意味着高成本;正线轨道中应尽量采用低频梁，这样既不需要很大的轨道梁线密度，也不需要额外增加轨道梁的阻尼，使轨道梁具有较好的经济性，但由于低频梁在平衡点稳定域边界附近存在不稳定极限环，保证平衡点稳定并不一定能保证全局稳定，所以轨道梁参数取值应尽量远离稳定域边界;在一些只能使用高频梁的场合，如道岔、站台线、库内检修线等特种线路段，应尽量增大轨道梁系统的阻尼，必要时应配合动力吸振器等额外阻尼器件使用，自激振动发生时也可使用湿沙袋压住轨道梁作为临时阻尼来源保证系统悬浮稳定，并且由于高频梁在平衡点稳定域边界附近只存在稳定极限环，只要保证平衡点稳定则全局稳定，所以轨道梁参数在稳定域内皆可取值。　　（3）在垂向运动动态稳定条件下，建立了中低速磁浮列车悬浮单元的横向运动方程，由系数为周期函数的非自治微分方程描述，通过分析方程的稳定条件，得到了悬浮单元的横向稳定条件。结果表明，为保证中低速磁浮列车悬浮单元的横向运动稳定，需要令运动方程线性化后的集总参数γ远离平方数（12,22,…,n2）;方程在γ位于奇数的平方附近由稳定变为不稳定时可能会发生翻转分岔，而在γ位于偶数的平方附近由稳定变为不稳定时可能会发生叉式分岔;在某些参数条件下方程会发生范围很小的混沌运动。然而由于建立描述悬浮单元横向运动的方程时，使用的假设条件较为严格，因此所得混沌运动相关结果对系统设计的具体指导意义有限，但可为分析实际运行车辆出现的一些复杂横向振动现象提供理论依据。　　（4）在最小化系统复杂度的原则下，设计并搭建了单电磁铁悬浮试验台，基于台架试验，对悬浮系统静悬浮垂向稳定性的相关分析方法进行了试验验证，间接证明了理论分析得到的悬浮系统稳定性相关结论;利用既有单悬浮架试验台，验证了悬浮系统在垂向稳定条件下的横向运动关于垂向激励频率的稳定性规律，针对端置和中置两种构型的悬浮架分别计算了对应的敏感频率，并通过试验证明了理论结果。

关键词：磁浮列车磁轨关系车轨耦合振动悬浮稳定性

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时速600 km高速磁浮列车车辆-轨道耦合振动现场测试与动力特性研究

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铁道车辆 2021年第6期59卷 6-11页

作者：任旭东黄靖宇张梓杨王小农方治弘赵亮李晗李婧婕同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 同济大学国家磁浮交通工程技术研究中心上海201804 同济大学土木工程学院上海200092

依托时速600 km高速磁浮列车与高速磁浮试验线开展了实车试验研究,通过时速600 km高速磁浮列车与试验线轨道结构耦合振动测试,对时速600 km高速磁浮列车运行性能、轨道振动特性和悬浮导向控制稳定性开展了试验验证和分析研究,同时采用... 详细信息

依托时速600 km高速磁浮列车与高速磁浮试验线开展了实车试验研究,通过时速600 km高速磁浮列车与试验线轨道结构耦合振动测试,对时速600 km高速磁浮列车运行性能、轨道振动特性和悬浮导向控制稳定性开展了试验验证和分析研究,同时采用反馈控制电磁力的车辆-轨道耦合模型对其进行了车辆-轨道耦合振动仿真分析,并与现场试验结果进行了对比。结果表明,车辆运行速度、悬挂系统刚度与阻尼、导轨不平顺等因素对车辆-轨道耦合振动有较为显著的影响,研究成果可为高速磁浮车辆系统的稳定性设计和控制参数优化提供参考。

关键词：高速磁浮列车现场测试车轨耦合振动车辆动力学动力响应分析

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