發(fā)布時間：2021-10-02 07:23

　　目前,我國正在推進高速磁浮交通的發(fā)展。時速600公里以上的新一代高速磁浮振動響應(yīng)為前沿研究領(lǐng)域。隨著速度的明顯提高,磁浮車輛-軌道梁振動問題將會更加突出,新一代高速磁浮系統(tǒng)對軌道梁的振動響應(yīng)有更高的要求。車橋耦合振動響應(yīng)分析是軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計和車輛懸浮控制的理論基礎(chǔ),因此有必要研究與之相適應(yīng)的車橋豎向耦合振動分析方法。本文針對磁浮車輛-軌道梁豎向耦合振動問題,提出一種基于軌道梁有限單元模型和磁浮力比例-積分-微分（PID）控制器模型的分析方法。將整個耦合系統(tǒng)以磁浮力為界,分為車輛和軌道梁兩個子系統(tǒng),車輛-軌道梁之間的耦合振動通過PID控制器計算的磁浮力來完成,采用振型分解法和四階龍格庫塔法計算耦合系統(tǒng)的振動響應(yīng)。文中使用Mathematica編制耦合振動分析程序,研究磁浮車橋耦合系統(tǒng)的振動特性。并通過對磁浮車輛-軌道梁豎向耦合振動數(shù)值計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)的對比分析,驗證本文所建立方法的有效性。本文的主要研究工作有:1、提出一種基于軌道梁有限單元模型和磁浮力PID控制器模型的分析方法。將磁浮車輛和軌道梁分開建模,通過PID控制磁浮力實現(xiàn)車輛-軌道梁之間振動耦合,并編制車橋耦合振動程序;2、采用... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

德國TR高速磁浮列車結(jié)構(gòu)圖[1]

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1工程背景1.1.1磁浮交通系統(tǒng)簡介傳統(tǒng)的輪軌系統(tǒng)是利用車輪與鋼軌之間的黏著力使得列車前行。與輪軌系統(tǒng)不同的是，磁浮交通系統(tǒng)中的磁懸列車與軌道梁無接觸，采用電力系統(tǒng)進行導(dǎo)向和驅(qū)動[1]。這種利用電磁力實現(xiàn)懸浮的磁浮交通方式，解決了當車速等于黏著系數(shù)曲線和走行阻力曲線交點時，輪軌系統(tǒng)便達到運行極限的問題。隨著對磁浮系統(tǒng)研究的不斷深入，這種新型的地面交通方式已經(jīng)逐漸從實驗階段走向商業(yè)發(fā)展。從懸浮機理上，磁浮列車可以分為電磁懸浮(EMS,electromagneticsuspension)和電動懸浮(EDS,electrodynamicsuspension)兩種懸浮方式。電磁懸浮式列車以德國的Transrapid型列車(簡稱TR)和日本的Highspeedsurfacetransport型列車(簡稱HSST)為代表，其兩種列車的懸浮結(jié)構(gòu)圖分別如圖1-1和圖1-2所示。日本的MLX型超導(dǎo)磁浮列車是電動懸浮式磁浮列車的代表，MLX列車的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。電磁懸浮[2]采用電磁力異性相吸的原理。磁浮列車和軌道梁上的懸浮電磁鐵在通電后相互吸引，使得列車懸浮于軌道梁上。軌道梁常采用“T”形的截面形式，通過直線電機牽引磁浮車輛環(huán)抱軌道梁運行。車輛和軌道梁間的懸浮間隙較小，一般為8-12mm，在運行過程中，控制系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)懸浮電磁鐵的激勵電流，保證磁浮間隙穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。圖1-1德國TR高速磁浮列車結(jié)構(gòu)圖[1]Fig.1-1ThediagramofGermanTRhigh-speedmaglevvehicle圖1-2日本HSST型磁浮列車懸浮結(jié)構(gòu)[1]Fig.1-2ThediagramofJapanHSSTlevitationmaglevvehicle

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文2電動懸浮[2]采用的是電磁力相斥的原理。磁浮列車上的永久磁鐵或低溫超導(dǎo)線圈隨車輛的運動，與軌道梁的懸浮線圈相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電流，并產(chǎn)生向上的斥力，使得磁浮車輛懸浮于軌道梁之上。與電磁懸浮式相比，電動式懸浮只有當磁浮車輛達到一定運行速度時（150km/h）才能懸福列車懸浮于路面的高度較大，一般為100-150mm，且由于車輛和軌道梁之間是斥力作用，不需要進行主動控制。圖1-3日本MLX型超導(dǎo)磁浮列車圖[1]Fig.1-3ThediagramofJapanMLXsuperconductingmaglevvehicle1.1.2輪軌系統(tǒng)和磁浮交通系統(tǒng)的比較輪軌系統(tǒng)起源于17世紀，其支撐力和導(dǎo)向力由合箱傳遞，啟動和制動加速度由摩擦力傳遞。由于存在差動傳動裝置，各輪子經(jīng)過的路程可以不同。但是由于剛性輪對是一個整體進行運動，車輪以相同的距離和相同的角速度圍繞自轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)，這樣便會導(dǎo)致車輪和軌道之間產(chǎn)生摩擦力，造成磨損。輪軌系統(tǒng)存在一個根本的缺點：在運行過程中，輪對做擺動運動而不是沿理想線路行走。由于輪緣在鋼軌的內(nèi)側(cè)，當速度增加時，輪對的擺動會使得能耗上升，加劇踏面和輪緣上的磨損。且列車通過曲線線路時，在高速運行下離心力也會增加，從而增加了輪緣磨損。故要求當列車通過曲線時，軌道面向內(nèi)傾斜，減小對車輪和軌道梁的磨損。當自重產(chǎn)生的力和運行動力學(xué)的力平衡時，就達到了輪軌系統(tǒng)的物理學(xué)界限[3]。與輪軌交通系統(tǒng)相比較，磁浮交通系統(tǒng)有以下幾方面的優(yōu)勢[3]：（1）速度快磁浮交通系統(tǒng)是一種舒適且高速的出行方式。磁浮列車保留了輪軌車輛的轉(zhuǎn)向架和懸掛系統(tǒng)，但取消了車輪，使得車輛和軌道梁之間不存在任何實際上的接觸。由于不存在輪軌之間的摩擦阻力，磁浮列車可以突破輪軌系統(tǒng)的物理極限，使得車輛實現(xiàn)真正的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]軌道交通裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實施方案[J].   中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2018(05)
[2]高速鐵路輪徑差激勵下車輪-道岔動力響應(yīng)數(shù)值研究（英文）[J]. Rong CHEN,Jia-yin CHEN,Ping WANG,Jing-mang XU,Jie-ling XIAO.  Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(08)
[3]2種磁軌關(guān)系的磁浮車橋相互作用比較分析[J]. 梁鑫,馬衛(wèi)華.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(04)
[4]F軌對中低速磁浮列車-橋梁系統(tǒng)豎向耦合振動的影響研究[J]. 李小珍,王黨雄,耿杰,張迅,劉德軍.  土木工程學(xué)報. 2017(04)
[5]中低速磁浮簡支軌道梁動力系數(shù)研究[J]. 楊平,劉德軍,李小珍.  橋梁建設(shè). 2016(04)
[6]中低速磁浮列車-軌道梁豎向耦合模型與驗證[J]. 李小珍,洪沁燁,耿杰,劉德軍,單春勝.  鐵道工程學(xué)報. 2015(09)
[7]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性磁懸浮系統(tǒng)控制[J]. 趙石鐵,高憲文,車昌杰.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(12)
[8]磁浮列車車軌耦合振動仿真研究[J]. 黎松奇,張昆侖.  計算機仿真. 2014(08)
[9]基于相似原理的磁浮車橋耦合振動研究[J]. 梁鑫,羅世輝,馬衛(wèi)華.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2014(03)
[10]彈性軌道梁上磁懸浮控制方法[J]. 王輝,鐘曉波,沈鋼.  交通運輸工程學(xué)報. 2013(05)

博士論文
[1]磁浮列車車軌耦合振動分析及試驗研究[D]. 梁鑫.西南交通大學(xué) 2015
[2]EMS型高速磁浮列車導(dǎo)向動力學(xué)研究[D]. 趙春霞.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]高速磁浮軌道梁在車輛荷載作用下的振動研究[D]. 滕延鋒.上海交通大學(xué) 2008
[4]磁懸浮車輛系統(tǒng)動力學(xué)研究[D]. 趙春發(fā).西南交通大學(xué) 2002

碩士論文
[1]磁懸浮列車—高架橋梁系統(tǒng)耦合動力問題研究[D]. 劉潔.北京交通大學(xué) 2016
[2]中低速磁浮軌道梁關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王理達.西南交通大學(xué) 2014
[3]PID參數(shù)自整定算法在懸浮控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D]. 梁仁仁.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]高速磁懸浮中等跨度三跨剛構(gòu)橋振動特性研究[D]. 詹旋裕.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3418226