磁悬浮轨道梁的动力响应分析_熊文

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基于UM的磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真程序开发

基于UM的磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真程序开发作者：德米特里·波戈列洛夫雷强根纳季·米克希夫亚历山大·罗迪科夫来源：《计算机辅助工程》2019年第01期摘要：基于大型通用多体动力学仿真分析平台Universal Mechanism（UM），开发用于磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真的专用程序UM Maglev，其中：磁浮列车设置为多刚体模型，弹簧和阻尼器的刚度和阻尼视为线性或非线性力元;轨道梁设置为三维铁木辛柯梁模型，或从外部有限元软件导入模态分析结果;轨道线路包含平面和纵断面曲线、超高和轨面随机不平顺;悬浮和导向系统控制采用PID模型;多体动力学系统微分-代数方程求解采用Park刚性稳定法。

该程序可用于考察磁浮列车的曲线通过性能、运行平稳性和乘坐舒适度，研究悬浮/导向气隙与磁浮控制系统参数优化，分析轨道梁在动态电磁力作用下的振动响应。

关键词：磁浮列车;轨道;振动;耦合;多体动力学;数值积分中图分类号：U237;U441.7文献标志码：B文章编号：1006-0871（2019）01-0028-080 引言磁浮交通具有磨耗小、噪声低、曲线通过和爬坡能力强等优点，既适用于城市轨道交通（中低速），又适用于国内/国际干线交通（高速），有良好的发展前景。

目前，国内外的磁浮线主要有电磁悬浮（electromagnetic suspension， EMS）和电动悬浮（electrodynamic suspension， EDS）2种制式。

德国的Transrapid、日本的HSST、韩国的UTM和中国的CMS 系列均为EMS型。

这种类型的磁浮列车需要施加主动控制以实现稳定悬浮。

磁浮轨道一般采用高架桥方式，列车以一定速度通过轨道梁会引发梁的振动，梁的振动又会影响列车系统，甚至会发生共振，不仅影响乘坐舒适度，而且不利于轨道梁的安全，因此有必要开展磁浮列车-轨道梁系统耦合振动的研究。

[1-10]ZHAI等[11]基于MATLAB平台建立上海高速磁浮线TR08型磁浮车辆与高架磁浮轨道耦合动力学模型，其中：车辆为多刚体模型，共计133个自由度;磁浮控制系统为基于“位移-速度-加速度”反馈的单电磁铁比例-积分-微分（proportion-integral-derivative，PID）控制模型;磁浮轨道为“欧拉-伯努利”梁模型，未考虑轨道梁的剪切和扭转效应。

高速磁浮简支轨道梁动力特性分析

第ｉ节车辆运动方程如下
０
０
０『ｆ１
ｆ
Ｃｃ
０
０
０
●
ｊ０：
『
００Ｉ＋Ｊ０Ｍ０ｌ６ｘＩｊ
０ｊ【－
ｆ
Ｖｙｉｚ
●
＋
０Ｃ日ｘ
０
００
Ｃ目Ｃ日Ｖｘｆｘｆｘｔｊｃｆｉ
３自振特性分析
３墩高对自振特性的影响．１不同墩高对应的各向一阶自振频率如图３所示。随着墩高的增加，各向自振基频皆降低，表明梁墩系统的柔性增加。在墩高较小的情况下（） ≤６ｍ，梁墩体系的
根据列车控制情况，可选用气隙、间隙变化速度和加速度反馈的控制策略Ｊ。
ｒｓｏｅｏｔｅｇｉｅｙｐｉｒｓｓｅａｅｃｌｕａｅａｄａａｙｅ．ｅｒｓｌｗｔａ：ｉｒａｓａｅｎａｌｏｅｅｔｎｅｐｎｓｆｈｕｄｗａ／ｅｙｔｍｒａｃｌｔｄｎｎｌｚｄＴｈｅｕｔｓｓｈｏｈｔｐｅｍｓｍｋｓｅｒｙｎｆｃｏ
（ｄ）墩截面（：）单位ｍ
图１轨道梁截面
Ｆｇ１Ｇｕｄｗａｒｓｅｔｎｉ．ｉｅｙｃｏｓｓｃｉｏ
为Ｃ０６，墩高有６０４、１、１ｍ共３种，结构的二期恒载
为７９ｋｍ。．Ｎ／
２动力分析模型
高速磁浮列车轨道动力分析模型由列车模型和梁墩模型组合而成。列车模型是由若干节不同车辆组成
件、截面特陛及墩体参振作用，事实上如上因素会影响整个结构体系的动力特性，需对高速磁浮交通梁墩结构

磁悬浮实验报告(二)

磁悬浮实验报告（二）引言概述：本文是关于磁悬浮实验的报告，主要介绍了磁悬浮技术的原理和应用。

通过逐步探索磁悬浮的机制和实验条件，我们进一步认识了磁悬浮技术在交通运输和工程领域的巨大潜力。

本报告将首先介绍磁悬浮的基本原理，然后讨论具体实验的方法和结果，最后总结实验的主要收获和局限性。

正文：1. 磁悬浮的基本原理：- 电磁原理- 磁悬浮的运行机制- 磁悬浮与传统交通方式的比较- 磁悬浮对环境的影响2. 实验方法：- 实验装置的搭建- 实验所需材料和设备的准备- 实验条件和参数的设定- 数据采集和记录方法- 实验的安全措施3. 实验结果与分析：- 磁悬浮列车的悬浮高度与速度的关系- 磁悬浮列车的推力与电流的关系- 磁悬浮装置的能耗与负载的关系- 磁悬浮装置的稳定性和安全性分析- 磁悬浮技术在轨道交通和物流方面的应用展望4. 实验的主要收获：- 深入了解了磁悬浮技术的特点和工作原理- 掌握了磁悬浮实验的常用方法和数据处理技巧- 发现了磁悬浮技术在交通运输领域的潜力和局限性- 对磁悬浮技术的发展和应用提出了一些建议5. 实验的局限性和改进方向：- 实验条件限制和误差分析- 实验过程中的技术难题和挑战- 磁悬浮技术在实际应用中需要解决的问题- 下一步实验的改进方向和扩展总结：通过本次磁悬浮实验，我们对磁悬浮技术的原理和实际应用有了更深入的了解。

我们发现，磁悬浮技术具有广阔的应用前景，可以用于提高交通运输的效率和减少能源消耗。

然而，磁悬浮技术在工程实践中还面临着一些技术和经济上的挑战。

在未来的研究中，我们将进一步优化磁悬浮实验方法，探索更好的磁悬浮材料和设备，以实现更高效、安全和可持续的磁悬浮系统。

低速磁浮轨道梁的温度效应分析

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ— ｓｐｅｅｄｍａｇｌｅｖｔｒａｎｓｉｔ；ｇｕｉｄｅｗａｙｇｉｒｄｅｒ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ；
ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅｗａｙｇｉｒｄｅｒｏｆｌｏｗ— ｓｐｅｅｄｍａｇｌｅｖｔｒａｎｓｉｔｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．
２０℃ ．ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｏａｄｗｉｌｌｃａｕｓｅｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｅｌｅｆｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅｗａｙｇｉｒｄｅｒｏｆ
ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｈｉｇｈ— ｓｐｅｅｄｍａｇｌｅｖｔｒａｎｓｉｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｈｅｃｋａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｏｒｆｍａｔｉｏｎ
低速磁浮轨道交通的主要优点是振动小、噪声低、
营；我国建有多条短距离低速磁浮试验线，北京地
无污染、线路适应力强，是极具竞争力的绿色城市轨道

磁浮交通线的轨道梁结构及动力特性

决常规轨道粱无法通过的特殊节点实施问题。德国
ＥＬＮＭＳＡＤ试验线没有出现桥上轨道粱。上海磁
道梁下部结构、上部结构、结构材料、构荷载等，结探讨影响轨道梁设计的轨道梁不平顺和轨道梁刚度的研究方法，以便
为轨道梁的设计提供参考。关键词磁浮交通，轨道梁，刚度，不平顺Ｕ２７２３．
总造价至关重要。设计既经济又能提供良好乘坐舒适度的轨道梁，须理解轨道梁的动力特性。本文必就磁浮线轨道梁的一般结构特性，以及影响轨道梁设计主要动力问题的研究方法进行分析与探讨，为轨道梁设计提供参考。
浮示范运营线在跨越浦东运河桥及川杨河桥时采用了桥上轨道梁结构，梁结构为三跨连续钢箱桥
２ｌ
。
中图分类号
１２下部结构．
ＳｒｃｒｅａｄＤｙａｃｆＭａｌｖＳｓｅＧｕｄｗａｔｕｔｕｎｎｍｉｓｏｇｅｙｔｍＬＤ试验线和上海磁浮示范运营ＭＳＡＮ线既有钢箱梁又有混凝土箱梁。而在日本电动悬浮（ＤＳ磁浮系统中，梁会引起很大的电磁阻力，Ｅ）钢导致能力损失。ＧａｇＲａ出Ｅ采用绝缘的树脂基ｎａｏ提３Ｊ复合材料用于轨道梁，造价低，能好。性
１５轨道梁基本荷载．
１轨道梁结构

超高速磁浮车-轨道梁竖向耦合振动分析

超高速磁浮车-轨道梁竖向耦合振动分析NI Ping;XU Chaochao;HE Jun;TENG Nianguan【摘要】针对超高速磁浮车-轨道梁竖向耦合振动的问题,提出一种基于轨道梁有限单元模型和磁浮力比例-积分-微分(PID)控制器模型的分析方法.为提高计算效率,整体耦合系统以磁浮力为界,分为车辆和轨道梁2个子系统,车-梁之间的振动耦合则通过PID控制器计算的磁浮力来完成.组成耦合系统的子系统分别采用振型分解法和四阶龙格库塔法计算其振动响应.为验证方法的有效性以及了解超高速磁浮车桥耦合振动特性,使用Mathematica编程进行超高速磁悬浮车-轨道梁的耦合振动分析,得到运行速度为600 km/h的车辆和轨道梁的动力响应.研究成果可为超高速磁浮轨道结构设计和关键技术研究提供参考.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2019(016)006【总页数】8页(P1361-1368)【关键词】磁悬浮;600km/h超高速;车-梁耦合振动;电磁力;PID控制器【作者】NI Ping;XU Chaochao;HE Jun;TENG Nianguan【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U237磁悬浮列车是一种无接触的地面轨道交通系统，它以速度快、爬坡能力强、转弯半径小、经济环保等优势被认为是21世纪交通工具发展的方向[1]。

随着2016年长沙中低速磁浮快线的正式运营，我国磁浮技术实现了从研发到应用的全覆盖。

在中低速磁悬浮列车[2−4]取得可喜研究进展的同时，国家也在对时速600 km的超高速磁悬浮列车的关键技术和设备国产化实施科研攻关[5]，从而充分发挥磁悬浮列车高速运行的优势，开发超高速磁浮交通方式，拓展磁浮交通的应用领域。

随着速度的明显提高，超高速磁浮系统对轨道的振动响应有更高的要求。

近年来，国内外学者对磁悬浮车轨耦合振动进行了大量的研究。

CAI等[6]以两质量块组成二系悬挂系统及简化移动荷载−轨道梁模型，分析了弹性轨道梁与高速磁浮列车耦合振动。

磁浮列车轨道桥梁耦合系统随机动力分析

随机过程的谱分析
介绍了谱密度的概念和计算方法，并讨论了谱密度与随机过程性质之间的关系。
地震动输入的随机模型
地震动输入的特性
描述了地震动的三个主要特性：随机性、时变性和空间变性。
地震动输入的模型化
提出了几种常见的地震动输入模型，包括自然地震动模型和人工地震动模型。
地震动输入模型的选用
根据工程实际需要，选用适合的地震动输入模型，并讨论了其适用范围和局限性。
实现过程
通过编程实现优化算法，建立优化模型，定义设计变量，确定目标函数和约束条件，利用计算机进行优化计算和求解。
优化设计案例与分析
01
案例一
针对某城市磁浮线路的轨道桥梁耦合系统，采用遗传算法进行优化设计
，提高了轨道和桥梁的强度和稳定性，减少了振动和噪音。
02
案例二
针对某山区高速公路上的磁浮桥梁，采用粒子群算法进行优化设计，在
统性能的影响。
探讨如何通过优化磁浮列车的运行状态，以降低耦合系统的随机
动力响应。
耦合系统的疲劳损伤与可靠性分析
分析磁浮列车轨道桥梁耦合系统的疲劳损伤机制及其对系统性能
的影响。
研究耦合系统的可靠性，以及各种因素对于系统可靠性的影响。
探讨如何通过优化设计，提高耦合系统的疲劳寿命和可靠性。
05
磁浮列车运行引起的随机动力响应分析
磁浮列车运行的动力学模型
基于牛顿第二定律和欧拉公式，建立了磁浮列车运行的动力学模型。
磁浮列车与轨道桥梁耦合系统的动力学方程
根据耦合系统的结构和运动特点，推导了其动力学方程。
随机动力响应分析方法
介绍了常用的随机动力响应分析方法，包括直接积分法和模态叠加法。
04
磁浮列车轨道桥梁耦合系统随机动力响应分析

磁悬浮列车底盘动力学分析及控制策略研究

磁悬浮列车底盘动力学分析及控制策略研究引言磁悬浮列车是一种利用磁悬浮技术实现悬浮和牵引的高速列车，因其具有速度快、噪声小、舒适度高等优点，被广泛应用于现代交通运输。

磁悬浮列车底盘的动力学行为决定了列车行驶的稳定性和安全性，对其进行深入研究和控制策略的设计具有重要意义。

磁悬浮列车底盘动力学模型建立磁悬浮列车底盘动力学模型建立是研究磁悬浮列车底盘动力学行为的前提。

通常，磁悬浮列车底盘动力学行为可以分为悬浮系统和牵引系统两个部分。

悬浮系统的动力学行为可通过对底盘和轮对的模型建立实现。

底盘模型通常采用多自由度模型，将底盘分成四个悬浮单元，每个悬浮单元包括弹性元件和阻尼元件。

轮对的模型则采用纵向和横向两个方向的弹性变形和阻尼特性进行建模。

对于单自由度模型，通常采用车体模型和悬浮单元模型拼接而成。

牵引系统的动力学行为可通过对线圈和电气控制系统的建模实现。

电气控制系统主要包括轴承电流控制系统和牵引力控制系统。

轴承电流控制系统采用向量控制方法，根据轨道侧向力和纵向力，实现轴承的力矩控制。

牵引力控制系统则采用速度控制法，根据列车速度与目标速度的差值，实现汽车牵引力的调节。

磁悬浮列车底盘动力学行为分析磁悬浮列车底盘的动力学行为是指在机械和电气控制系统的相互作用下，底盘受到各种特殊力和扰动力的响应。

通常的，磁悬浮列车底盘动力学行为分为平稳行驶和非平稳行驶两类。

在平稳行驶状态下，底盘的动态响应很小，列车可以保持较高的速度。

而在非平稳行驶状态下，底盘将受到各种扰动力的影响，包括横向扰动力、纵向扰动力和大气扰动力等。

这些扰动力将导致底盘的振动和摆动，进而影响列车的稳定性和舒适性。

为保证磁悬浮列车的运行稳定性和舒适性，需要对磁悬浮列车底盘动力学行为进行深入分析和研究。

通常，研究方法包括理论分析和实验研究两种。

理论分析主要是通过建立底盘动力学模型，利用数学模型和计算方法，对底盘动态响应进行分析。

实验研究则采用大型测试设备和实际列车进行测试和验证，以评估底盘动态响应和控制策略的有效性。

高速磁悬浮列车的动力学建模与分析

高速磁悬浮列车的动力学建模与分析随着科技的不断发展和进步，高速磁悬浮列车成为了现代交通领域的热门话题。

它以超高速、低能耗和环保等优势，逐渐成为了未来城市交通的发展方向。

为了更好地了解和研究高速磁悬浮列车的运行机理，我们有必要进行动力学建模与分析。

首先，我们需要明确高速磁悬浮列车的工作原理。

磁悬浮列车利用电磁力来实现列车的悬浮和推进。

在列车底部设置有一系列的电磁悬浮装置，通过对装置内电磁铁进行合理控制，可以使列车在磁轨道上悬浮并行驶。

同时，在列车底部设置有一组线圈，它们通过与磁轨的电磁力互作用来提供列车的推进力。

接下来，我们可以开始进行动力学建模。

动力学建模的首要任务是确定列车的运动方程。

由于磁悬浮列车是在磁轨道上行驶，因此我们需要考虑列车的平衡和稳定性。

我们可以利用牛顿第二定律来描述列车的运动状态，即列车所受合外力等于其质量乘以加速度。

考虑到磁悬浮列车的特殊性，我们还需要考虑电磁力的影响。

为了简化计算过程，我们可以将列车的运动方程拆解为水平和垂直方向上的运动方程。

在水平方向上，列车的运动受到阻力、空气阻力和电磁推进力的影响。

为了计算列车的阻力，我们需要考虑列车的速度以及轮轨接触面的摩擦力。

在水平方向上，列车的加速度为零，即各个力的合力为零。

由此我们可以得到列车的水平方向运动方程。

在垂直方向上，列车的运动受到重力和电磁悬浮力的影响。

为了计算列车的悬浮力，我们需要考虑列车的重量和磁悬浮装置所施加的力。

在垂直方向上，列车的加速度一般不为零。

由此我们可以得到列车的垂直方向运动方程。

上述的动力学建模只是一个初步模型，为了更加准确地描述磁悬浮列车的运动状态，我们还需要考虑更多的因素。

例如，列车的空气动力学特性、弯道行驶时的侧向力、轨道动态特性等等都需要进一步研究和分析。

在分析动力学模型时，我们可以通过数值模拟和仿真来验证模型的准确性。

通过调整模型中的参数，我们可以观察列车在不同条件下的运动状态。

例如，我们可以改变列车的速度、载荷、轨道特性等，观察列车受力情况、加速度以及列车与轨道的相对位移等。

中低速磁悬浮轨排结构动力响应分析

对轨排结构体系的优化设计却至关重要。
１轨排结构模型
通过有限元分析得到轨道各点的竖向振幅及竖向振动加速度。
（）图２为轨道实测截面的竖向振幅时程计算结果。１
１１轨枕刚度计算．忽略轨枕支撑的弹性，导轨简化为两端外伸的简支将梁作为导轨的弹性支撑。如图所示２为支座间距，为两端ｆ外伸间距，ｌ＝ｌ忽略阻尼和自重影响，图１所示。令ａ，如
一
１５．ｌ
ｓ
’
＜
— 一
处轨排做了现场动力测试，４、５为轨排试验段实测图图的导轨竖向振动位移幅值和加速度幅值与车速的关系。
馏
１
０５．。４０
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７６
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１Ｐ一
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霾 § ０．８
塾｛０６｝－．
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１５．
一
一
计算结果南侧导轨
一计算结果一南侧导轨一北侧导轨 — 北侧导轨一
图７测点计算与实测竖向振动加速度幅值与车速关系比较
０８．
实测数据的分析，以得到以下结论：可
２轨排结构动力响应计算分析２１计算参数。
建立了轨道系统的模型之后，跟据实际轨道参数建立
计算模型。轨道全长１ｍ，２中间跨轨枕间距为１２边跨轨．ｍ，枕间距０８两端外伸０４．ｍ，．ｍ。轨枕简化的弹性支撑的刚度取１。／按轨枕间距布置，０Ｎｍ，承受移动均布荷载。分别计算

磁浮轨道梁的振动试验与分析

曩
２１．５Ｈｚ处有峰值，图６所示这两点的互功率谱在２１．５Ｈｚ处相位差接近０。，图７所示相干函数峰值等于或接近１，相干
性较高。因此，可得出轨道梁一阶振动频率为２１．５Ｈｚ。
Ｉ × 馨爨｝瓣埘霉准瓣
【关键词】磁悬浮列车；轨道梁；动力作用；自振特性【中图分类号】ＴＵ３１２【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００１ — ６８６４（２０１３）０３ — ００５２ — ０２
文只研究跨中竖向挠度。为说明列车速度对轨道梁跨中挠度的影响，绘制列车速度－跨中挠度关系曲线，见图２。
Байду номын сангаас５２
低温
建
筑
技
术
２０１３年第３期（总第１７７期）
磁浮轨道梁的振动试验与分析
费翔，滕念管，陈军，赵永峰
（上海交通大学土木工程系。上海２００２４０）
【摘
要】依据 “ 十一五” 科技支撑计划子课题一高速磁浮交通技术重大专项试验线工程，在同济大学磁浮
（２）跨中竖向加速度。为提高信噪比，采用带通滤波
处理，绘制列车速度一跨中竖向加速度的关系曲线图见图３，试验结果表明，磁悬浮列车通过轨道梁时，跨中竖向加速度随着列车速度增加而增大，且加速度增大的速度也在加快，最大值为０．７１３ｇ。

轨道梁特性对磁浮车轨相互作用研究

轨道梁特性对磁浮车轨相互作用研究作者：杜振军李奕瑶林建辉来源：《中国测试》2016年第11期摘要：为缓解磁浮系统车轨耦合振动，目前往往采用增大轨道梁质量的方法来降低车轨系统耦合所带来的不利影响，但在研究过程中却忽略轨道梁刚度及车辆运行速度的变化对车桥振动的影响。

为此，该文首先介绍磁浮轨道梁结构、特性要求以及车轨相互作用方式；然后采用车辆轨道垂向耦合动力学模型，仿真分析轨道梁刚度和车辆运行速度对磁浮车辆与轨道之间相互作用的影响。

研究表明：轨道梁刚度对车轨振动响应影响较大，同时车速的影响也不能忽略。

为以后轨道梁设计、安装及分析磁浮车轨相互作用提供一定的参考价值。

关键词：磁浮车辆；轨道梁；车轨相互作用；振动响应文献标识码：A 文章编号：1674-5124（2016）11-0131-040 引言磁浮列车是一种无接触运行的新型轨道交通工具，车辆通过电磁悬浮系统与轨道梁相互作用实现车辆的悬浮。

轨道梁是磁浮系统的主要承重和传力结构，是磁浮系统最关键的技术之一，是分析车轨相互作用不可避免的重点内容。

为缓解磁浮车轨耦合振动，在实际工程应用中往往增大轨道梁质量及安装刚度来缓解车轨系统耦合所带来的问题，但这必将导致建设成本的大幅提高，国内外已发生多起因轨道梁弹性不足而引发车/轨耦合振动事故。

早期学者对轨道梁特性影响车轨耦合作用进行了研究。

文献介绍了磁浮交通轨道梁的一般结构特性，探讨了影响轨道梁设计的轨道不平顺及轨道梁刚度特性，为轨道梁的设计提供参考。

文献分析了磁浮列车过桥时车桥动力作用规律，研究了轨道梁刚度对列车走行性的影响，对轨道梁刚度设计提出建议。

文献以德国Transrapid磁浮列车系统为基础，建立轨道梁有限元模型、磁浮车轨垂向耦合系统模型，分析了轨道梁型式、支承刚度等对磁浮车/轨耦合系统动力响应的影响，并得到相关结论。

但对于磁浮列车车轨作用方式、轨道梁刚度及车辆运行速度对车桥振动的影响鲜见报道。

本文首先介绍磁浮轨道梁结构、特性要求以及车轨相互作用方式，采用耦合动力学思想，结合车轨垂向耦合模型，仿真分析轨道梁刚度及车辆运行速度对磁浮车辆与轨道之间相互作用的影响。

磁悬浮列车系统设计与性能分析

磁悬浮列车系统设计与性能分析随着城市化进程的加速和人们对快速、便捷、可靠的公共交通需求的不断增长，高速交通工具的发展变得尤为重要。

磁悬浮列车作为一种新型的高速交通方式，得到了广泛关注和研究。

本文将对磁悬浮列车系统的设计和性能进行分析，并探讨其在未来公共交通领域的应用前景。

首先，磁悬浮列车系统的设计涉及到多个方面的考虑，包括轨道设计、车辆设计以及牵引系统设计等。

磁悬浮列车的轨道设计需要考虑轨道的精度、平顺度以及与车辆的匹配性。

此外，轨道的垂向调整、冲击吸收等功能也需要在设计中考虑进去。

在车辆设计方面，车辆的轨道适应性、载客量以及节能减排等因素都需要纳入设计考虑。

而牵引系统的设计则需要考虑电磁悬浮技术、电力供应以及智能控制系统等多个方面的因素。

其次，磁悬浮列车系统的性能分析对于评估其运营效果至关重要。

性能分析主要包括运行速度、悬浮高度、运输能力、能源消耗等指标的评估。

磁悬浮列车具有极高的运行速度，可以实现时速500公里以上的高速运行。

悬浮高度是指车辆与轨道之间的垂直距离，对于保证列车的平稳性和悬浮效果非常重要。

运输能力是指磁悬浮列车系统在单位时间内可运送的最大旅客数量，直接影响到其在高峰期的运营效果。

能源消耗是指列车在运行过程中所消耗的能源，通过优化能源利用效率可以减少运营成本并提高系统的可持续性。

在磁悬浮列车系统的应用方面，其具有多个优势，使其在未来公共交通领域有着广阔的应用前景。

首先，磁悬浮列车可以实现非接触式运行，减少了机械摩擦和轮轨磨损，降低了系统的噪声和振动。

其次，磁悬浮列车可以实现较高的运行速度，大幅度缩短了城市间的通勤时间，提高了人们的生活质量和工作效率。

此外，磁悬浮列车系统还可以通过智能控制和网络化管理，实现对列车的精准调度、运行监控以及票务管理等，提高了系统的运行效率和安全性。

然而，磁悬浮列车系统在应用过程中也面临一些挑战和问题。

首先，磁悬浮列车系统的建设需要巨大的投资，包括轨道建设、车辆采购以及设备安装等。

悬浮控制参数对磁浮车辆与道岔梁耦合振动的影响分析

———————————————收稿日期：2021-07-09基金项目：中铁第一勘察设计院集团有限公司课题：磁浮道岔优化创新及选型研究（院科18-05）；国家重点研发计划课题子任务：高速磁浮车辆动力学性能匹配设计理论与技术（2016YFB1200602-15）悬浮控制参数对磁浮车辆与道岔梁耦合振动的影响分析杨志南1，冯洋2，刘东生2，赵春发*,2（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043； 2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都 610031）摘要：建立了包含PID 悬浮控制系统的两节编组磁浮列车动力学模型和细致的道岔梁有限元模型，仿真分析了不同悬浮控制参数条件下磁浮列车以30 km/h 通过道岔梁时的动力学响应。

仿真结果表明，间隙反馈系数取值偏小时，电磁铁悬浮间隙的波动幅值较大，不利于行车安全；增大间隙反馈系数，电磁悬浮系统的特征频率逐渐接近道岔梁的一阶垂弯模态频率，导致车岔耦合振动更强烈。

间隙速度反馈系数取值较小时，电磁悬浮系统的阻尼偏小，车体振动加速度较大；间隙速度反馈系数取值偏大时，微分环节超前调节作用过强，车岔耦合振动剧烈。

为缓解磁浮车辆与道岔梁的耦合振动，建议间隙反馈系数在7000～8000之间选取，速度反馈系数在45～60之间选取。

关键词：磁浮列车；道岔；反馈控制；耦合振动；数值仿真中图分类号：U237；U441+.3文献标志码：Adoi ：10.3969/j.issn.1006-0316.2022.02.006文章编号：1006-0316 (2022) 02-0038-09Influence of Levitation Control Parameters on Coupled Vibration BetweenMaglev Vehicles and Switch GirderYANG Zhinan 1，FENG Yang 2，LIU Dongsheng 2，ZHAO Chunfa 2( 1.China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043, China; 2.State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China ) Abstract ：In this paper, a dynamic model of two-car maglev trainset is built considering the PID levitation control system, meanwhile, a detailed finite element model of the switch girder is also established. Then, they are used to calculate dynamic response of maglev train with different levitation control parameters whenit passes through the switch girder at a speed of 30km/h. The simulated results show that the levitation airgap fluctuation become larger when the airgap feedback coefficient is small, which is unfavorable for train ride safety. With the increase of airgap feedback coefficient, the characteristic frequency of electromagnetic levitation system gradually approaches the first-order vertical bending modal frequency of the switch girder, which leads to stronger coupled vibration. When the airgap velocity feedback coefficient is small, the damping of electromagnetic levitation system is small, so the vibration acceleration of carbody become larger. If the airgap velocity feedback coefficient is quite large, the coupled vibration is violent due totoo strong lead compensationAll Rights Reserved.effect. In order to alleviate the coupled vibration between maglev vehicles and the switch girder, it is suggested to select the airgap feedback coefficient between 7000 and 8000 and the airgap velocity feedback coefficient between 45 and 60.Key words：maglev train；switch；feedback control；coupled vibration；numerical simulation常导电磁悬浮型（EMS，Electromagnetic Suspension）磁浮列车采用电磁吸力支承和导向车辆，以直线感应电机驱动列车前进，具有振动小、噪声低、乘坐舒适及爬坡能力强等优点，近年来在国内外得到快速发展与应用。

基于概率密度演化理论的磁浮列车-轨道梁耦合系统随机动力分析

第53卷第7期2022年7月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.7Jul.2022基于概率密度演化理论的磁浮列车−轨道梁耦合系统随机动力分析余志武1,2，张鹏1,2，丁叁叁3，单智1(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075；2.中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南长沙，410075；3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111)摘要：为研究磁浮列车引起的轨道梁随机振动问题，建立磁浮车辆−控制器−轨道梁耦合系统时变随机动力分析模型，运用数论选点法(NTM)选取N −维代表性点集和随机谐和函数法(SHF)生成随机轨道不平顺时域样本，进而将概率密度演化理论(PDEM)引入磁浮动力分析系统，采用Newmark-β时程积分法和带TVD (total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、均值和标准差。

以常导(EMS)磁浮列车通过三跨连续型轨道梁为例，基于MATLAB 平台自主开发程序，计算车辆子系统和轨道梁子系统的随机动力响应及概率密度函数，采用Monte Carlo 法(MCM)和文献计算结果验证本文模型的计算效率和精度，并对行车速度和支座刚度对系统随机动力响应的影响规律进行分析。

研究结果表明：基于概率密度演化理论的磁浮系统随机动力分析模型具有很高的计算效率和精度，与Monte Carlo 法相比，求解效率提高了1~2个数量级；在相同随机轨道不平顺激励下，轨道梁中跨跨中加速度、首车车体加速度、轨道梁中跨跨中挠度的概率密度曲线规则程度依次减小；系统随机响应随车速增大而增大，但并非呈线性增大；车辆和轨道梁动力响应均值随支座刚度增加而减小并逐渐趋于稳定；当采用较柔的支座时，响应将被放大。

关键词：磁浮列车；概率密度演化方法；车桥耦合；随机动力响应中图分类号：U24；U271文献标志码：A文章编号：1672-7207（2022）07-2544-11Stochastic vibration analysis of maglev vehicle-guideway couplingsystem based on PDEMYU Zhiwu 1,2,ZHANG Peng 1,2,DING Sansan 3,SHAN Zhi 1(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China;2.National Engineering Laboratory for High Speed Railway Construction,Central South University,Changsha 410075,China;收稿日期：2021−10−18；修回日期：2021−12−25基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U1934217，U1434204，51578549)；湖南省研究生科研创新项目(CX20190129)(Projects(U1934217,U1434204,51578549)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(CX20190129)supported by Innovation Foundation for Postgraduate of Hunan Province)通信作者：张鹏，博士研究生，从事磁浮车桥耦合随机振动研究；E-mail:******************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.014引用格式：余志武,张鹏,丁叁叁,等.基于概率密度演化理论的磁浮列车−轨道梁耦合系统随机动力分析[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(7):2544−2554.Citation:YU Zhiwu,ZHANG Peng,DING Sansan,et al.Stochastic vibration analysis of maglev vehicle-guideway coupling system based on PDEM[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(7):2544−2554.第7期余志武，等：基于概率密度演化理论的磁浮列车−轨道梁耦合系统随机动力分析3.CRRC Qingdao Sifang Co.Ltd.,Qingdao266111,China)Abstract:To study the random vibration of guideway caused by high-speed maglev vehicle,a stochastic vibration model of maglev vehicle-controller-guideway coupled system was proposed.The number theory method(NTM) was employed to select the N-dimension representative point sets and the stochastic harmonic functions(SHF)was utilized to generate the random track irregularity samples,and the general probability density evolution method (PDEM)was adopted to analyze the dynamic responses of the maglev system.The Newmark-βintegral method and the double-side finite deference method with TVD(total variation diminishing)scheme were adopted to calculate the probability density function,mean value and standard deviation.Taking the electromagnetic suspension vehicle passing through a continuous guideway as an example,firstly,the random dynamic responses and probability density function of vehicles and guideway were calculated.Meanwhile,the Monte Carlo method (MCM)and the results in literature were used to verify the calculation efficiency and accuracy of the proposed method.Finally,the influence of the vehicle running speed and the bearing support stiffness on random dynamic responses was analyzed and discussed.The results show that the model based on PDEM is more accurate and efficient than MCM with calculation efficiency increasing by1−2order of magnitudes.With the excitation of random irregularity,the regularity degree of the contour of probability density function from small to large is mid-span acceleration of guideway,the first car acceleration and the mid-span deflection,respectively.The stochastic dynamic response of vehicle-bridge system tends to increase with the increase of the vehicle speed,but does not increase in linear.The mean value of dynamic responses of vehicle and guideway decreases with the increase of bearing stiffness and tends to be stable gradually,and the vibration will be amplified when the flexible supports are used.Key words:maglev vehicle;probability density evolution method;vehicle-bridge interaction;random dynamic responses磁浮列车有着低噪声、低排放、低维护成本、无脱轨风险等优点，正成为一种新型的轨道交通工具在全世界范围内被广泛接受。

磁浮列车作用下道岔的动力响应分析

磁浮列车作用下道岔的动力响应分析
朱志伟;曾国锋;韩紫平
【期刊名称】《铁道技术标准(中英文)》
【年(卷),期】2022(4)10
【摘要】为研究道岔结构系统在列车作用下的动力响应和系统振动机理,首先要深入分析道岔结构的动力特性。

本文以同济大学嘉定校区高速磁浮试验线道岔为对象开展动力测试研究,分析道岔在不同工况下的动力响应,并将由实测数据分析得到的自振频率与有限元模型仿真计算得到的自振频率进行对比。

研究结果表明:高速磁浮道岔功能区的振动水平明显高于主梁,竖向的振动水平明显高于横向;实测得到的道岔横向、竖向一阶自振频率分别在6.0 Hz和13.2 Hz左右,与仿真计算的自振频率一致;在进行车-岔系统动力分析时,有必要考虑功能区局部效应的影响。

【总页数】7页(P7-13)
【作者】朱志伟;曾国锋;韩紫平
【作者单位】同济大学磁浮技术铁路行业重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U213.6
【相关文献】
1.移动车辆荷载作用下中低速磁浮大跨度连续梁桥动力响应分析
2.重载列车荷载作用下雅丹边坡的动力响应分析
3.盾构下穿及列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响
应分析4.列车作用下双隧道轨枕与衬砌的动力响应分析5.列车荷载作用下的高填方路基动力响应分析
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中低速磁悬浮双线简支轨道梁的冲击效应研究

中低速磁悬浮双线简支轨道梁的冲击效应研究中低速磁浮交通因其转弯半径小、爬坡能力大、运营噪声低、环境污染小且适应地形强等优点，特别适合城市中短距离的运输，在未来城市交通中具有良好的前景[1]。

中低速磁浮列车通过主动调节带有控制的电磁力使列车悬浮在额定间隙附近，从而实现车辆的平稳运行，而该悬浮力的大小与悬浮间隙密切相关，因此磁浮车辆对轨道的不平顺性要求较高[2]。

磁浮列车在预应力混凝土简支轨道梁上运行时，轨道梁产生的变形会改变磁浮间隙，进而改变轨道的平顺性，需要不断改变电磁力的大小来保持运行平稳性，因此该过程与轮轨交通一样，涉及车辆与轨道梁的动力相互作用问题[3-8]。

相比传统轮轨交通的桥梁，磁浮轨道梁刚度小、质量轻，因此在磁浮车辆动载作用下的冲击效应对轨道梁系统的平稳性尤为重要，这也是磁浮车辆-轨道梁动力相互作用问题研究的重要内容之一。

目前国内对中低速磁浮研究中，主要侧重于磁浮车辆系统的动力学性能和悬浮控制系统[3-5]，而对于磁浮轨道梁的动力响应的相关研究较少，李小珍等[3]研究了中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动，但并未分析F轨对轨道梁动力系数影响。

耿杰等[6]以长沙中低速磁浮快线简支梁为例，实测并分析了磁浮车辆通过轨道梁时的耦合振动特性，通过实测拟合得到了动力系数关于速度的函数关系式，并未讨论与轨枕间距、扣件刚度的变化关系。

刘德军等[9]构建了磁浮车辆-控制器-桥梁系统耦合动力模型，讨论和分析了典型车速、车辆荷载下桥梁、车辆和悬浮系统的动力响应，并未对冲击系数问题进行讨论分析。

杨平等[10]研究了中低速磁悬浮车辆作用下车速、车重及桥梁阻尼比对20 m简支轨道梁冲击系数的影响规律，并未讨论不同轨枕间距及扣件刚度的影响。

目前各国规范对动力系数的规定也不统一，在实际桥梁设计时，一般通过动力系数的经验公式，近似考虑车辆荷载的动力效应，但动力系数不仅与桥梁结构基频有关，还与行车速度、车重、扣件刚度及轨枕间距等因素有关。

中速磁浮列车-轨道梁-桥墩横向耦合振动分析

中速磁浮列车-轨道梁-桥墩横向耦合振动分析
黎远健;王淼;滕念管
【期刊名称】《甘肃科学学报》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】为研究桥墩参与作用的中速磁浮横向耦合振动,基于车辆动力学、结构动力学和PD控制算法原理,建立了考虑桥墩参与振动的车-桥横向动力分析模型。

基于Mathematica编写的仿真程序分析了中速磁浮系统横向耦合振动的动力响应,研究了桥墩高度变化对系统振动的影响规律。

研究结果表明,风荷载是中速磁浮系统横向耦合振动的主要激振源;是否考虑桥墩受风荷载作用对车辆系统动力响应的影响有限,桥墩高度变化对车辆系统的动力响应影响较小;是否考虑桥墩受风荷载作用对轨道梁位移响应的影响较大,差异值可达20%,桥墩高度与轨道梁位移不是单一线性关系,存在一个临界桥墩高度值,小于临界值时桥墩高度与轨道梁位移呈正相关,大于临界值时呈负相关。

【总页数】9页(P63-71)
【作者】黎远健;王淼;滕念管
【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U237
【相关文献】
1.基于UM的磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真程序开发
2.基于虚拟样机的中速磁浮列车单悬浮架耦合振动特性研究
3.基于耦合振动的高速磁浮轨道梁横向刚度研究
4.高速磁浮列车−柔性轨道梁横向耦合振动
5.地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统耦合振动的影响研究
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