高速磁浮TR系统轨道梁拟合技术研究
采用模式搜索法对磁悬浮列车轨道梁的加工实现精确定位
Z A inh a Z A G We— n I i H O J —u , H N i a mi,Q U We ( o eeo ca i l nier g T nj U i r t, hn h i 0 0 2 hn ) C l g f l Meh nc g ei , ogi nv s y S ag a 20 9 ,C ia aE n n ei
t o . n ag rt m a e po e ts u r icpl s us d t ole t i o lm sto ig a d f t g o 1 A lo i h b d u n la q a e prn i e i e o s v hs pr be ofpo i n s s i n n ti . i n Th tig pr e s i o m o e t e t e r tc mo lt o a i e e s ts e h u r tc s m fdit c e f t s s t v h h o ei de o a lc ton wh r aif s t e q a ai u o sa e i n oc i d n fo e c he rtc po tt ee a tme s rn i ti h ni u . r m a h t o e i i o r lv a u ig po st e mi m m Theta s o m a in paa e es fo h n n n r n f r to rm t r r m t e t e r t de o t e ma h ig mo lC alult h sag rt m d t u h a h i g lc t n c n h o e i mo lt h c i n de a bec c a e by t i l i h a h s t em c in a i a c n n d o n n o o b sto e e iey. e po i n pr cs l i d Ke o d y w r s: ma lv;g i y i r posto ng i t g e s q a e prn i e ge u de wa gr ; de iini ;f i ;la ts u icpl tn r
高精度磁浮式定位平台控制问题研究
高精度磁浮式定位平台控制问题研究张和洪;龙志强【摘要】High-precision stage is the key component in the scene of micro-technology including photoetching machine , nano-measurement , process and micro-assemble , etc . Magnetic levitation positioning becomes thehot topic in positioning technology due to using non-contact maglev technology in motion stage and driving part , which can eliminate friction and attrition to motion and improve the precision . The development and researches of magnetic positioning stage in China and abroad are introduced and a new structure of magnetic levitation positioning stage is presented . Considering the uncertainty of the model and gap and load disturbance ,active disturbance rejection control is proposed to maglev positioning stage for the problem of stable levitation control based on the single magnet model .The simulation and experiments show that the method meets the demands of high-precision and stable levitation control and has the strong ability of robust anti-disturbance .%高精度定位平台是光刻机、纳米测量与加工、微装配等微观领域技术的核心部件。
基于工程技术条件要求的高速磁浮线路设计参数研究
1 的导 向面 ,能够拟合 的最小平面 圆曲线半径分别为 70 5 和 601,能够拟合 的最小竖 圆曲线半径分别 为 T I 0,60 0 I T
82 0410和 270m;缓和 曲线最小长度可以达到 4 I 5 , 5 5 01。 T
关键词 : 磁浮铁路 ;线路设 计 ;参数 ;功能件 ;拟合分析
2 06 4,3 09 6, 6 1 2 mm 。 9
技术要求的验证 , 并没有总结出通用的标准 ,即对 于给定 的曲线半径 ,要采用多长的功能件进行拟合
收稿 日 :2 0-3 2 期 0 6 一 ;修订 日期 :20 一0 0 0O 06 — 13
基金项 目:国家高技术研究 发展计划 “ 八六 三”项 目 (o 5 A o 11 ;国家 自 2 o A 55 o ) 然科学基金资助项 目 (0 7 0 0 5581) 作者简介 :邓亚士 (9 9 ,女,吉林辽源人 , 士研究生 。 17 一) 博
研究 ,总结 规律 ,为今 后 的高速磁 浮交通选 线设计 提供 必要 的科学依 据 。
高速磁浮交通系统有德 国的 T ( rnrp )高 R T as i ad
速 常导磁 浮 系 统 和 日本 的 ML 高 速 超 导 磁 浮 系 X
统 。我国上海磁浮示范线采用 了相对成熟 的德 国 TR技 术[ 。
对磁 浮列车 系统 的轨道提 出了严 格 的设 计 和制造 精
度要求。但 由于我 国机加工能力 的限制,在实际工 程中不能够实现与设计完全相符 的既弯又扭的光滑 空 间曲线 。为降低施 工难 度 ,设 计采 用短 直线来 拟
合 曲线 ,这 就不 可避 免地 带 来 设计 上 的拟 合误 差 。 总误差 包括设 计误 差和施 工误差 ,如 果设计 拟合 占
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。
高速列车磁悬浮系统的稳定性分析与控制
高速列车磁悬浮系统的稳定性分析与控制高速列车磁悬浮系统是一种新型的交通工具,以磁悬浮技术为基础实现悬浮运行,具备高速、低能耗、低噪音等优势。
然而,由于列车磁悬浮系统的复杂性和外界环境的变化,需要对其稳定性进行深入分析与控制,以确保系统的运行安全和可靠性。
首先,对高速列车磁悬浮系统的稳定性进行分析是非常重要的。
磁悬浮系统的稳定性主要包括悬浮稳定性和横向稳定性两个方面。
悬浮稳定性是指列车在运行过程中与轨道之间的保持恒定的空气间隙,而横向稳定性则是指列车在运行过程中保持平稳的横向位置。
为了保证悬浮稳定性,需要对电磁铁力与列车重力之间的平衡进行精确控制,通过传感器对列车位置进行反馈,在系统中引入控制算法来实现悬浮高度的控制。
而横向稳定性则依赖于悬浮电磁铁的定位和控制系统,在列车运行过程中对其横向位置进行精确控制,以确保列车的平稳运行。
其次,对高速列车磁悬浮系统的稳定性进行控制是必不可少的。
控制系统是指通过传感器获取列车运行状态信息,并通过控制算法对电磁铁力进行调节的系统。
为了实现稳定的悬浮和运行,可采用PID控制、模糊控制或自适应控制等方法。
其中,PID控制算法是最常用的一种方法,可通过调节比例、积分和微分三个参数来实现对系统的稳定控制。
模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法,通过建立模糊规则集和模糊推理来实现对系统的精确控制。
自适应控制则是通过监测系统的状态和参数变化,自动调整控制参数,以适应外界环境变化和系统的动态特性。
这些控制方法可以结合使用,通过多个控制环节来实现对高速列车磁悬浮系统的稳定性控制。
此外,对高速列车磁悬浮系统的稳定性分析与控制还需考虑其他因素。
例如,温度对系统的稳定性会产生影响,因此需要进行温度补偿的设计。
同时,机械结构的稳定性以及气动效应等也需要进行综合考虑。
对于磁悬浮列车来说,风力对其稳定性的影响尤为重要,可以通过改变列车形状、增加外部防护以及控制系统的调整来降低风力对列车稳定性的影响。
高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究
高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究随着科技的不断发展,高速列车已成为现代交通运输的重要组成部分。
而高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究则是保证高速列车运行安全和舒适的关键。
本文将从轮轨系统的动力学响应入手,探讨其建模与分析方法。
一、轮轨系统的动力学响应轮轨系统作为高速列车行驶时的关键部件,其动力学响应直接影响着高速列车的行驶安全与舒适性。
轮轨系统动力学响应的特点主要体现在以下几个方面:1.失稳现象:高速列车行驶时,由于列车的重心高度较大,轮轨系统难以稳定地运行。
在行进过程中,当列车发生突变或变道等动作时,容易引起轮轨系统的失稳现象。
2.力学振动:轮轨系统的力学振动是指当列车在轨道上行驶时,轮与轨道之间产生的相互作用所导致的振动。
这种振动会产生噪音和冲击,影响列车的舒适性。
3.滑移、闪蹦和磨耗:轮轨系统在行驶过程中,由于各种因素的影响,轮与轨道表面之间会发生一定程度的滑移,闪蹦和磨耗现象,进一步影响了轮轨系统的动力学响应。
以上三个方面的问题对轮轨系统的动力学响应产生了深远的影响。
因此,如何建立合适的数学模型,对轮轨系统的动力学响应进行分析和研究,成为了当前研究的热点领域。
二、轮轨系统建模方法1.刚体模型:刚体模型是指把列车车体和各轮都看成刚体,忽略轮胎的弹性变形和轮缘与轨道的接触特性,从而建立的一个简单的模型。
在此基础上,可以通过求解列车的运动、速度和加速度等动力学参数,来预估轮轨系统的响应。
但由于该模型过于简单,难以准确地描述轮轨系统的动态响应效应。
2.弹性模型:弹性模型基于弹性理论,将轮胎和轮缘等看做具有一定弹性的物体,考虑轮胎的弹性变形和轮框、转向架等零部件的影响,对轮轨系统进行建模。
该模型能较好地分析轮轨接触的动态响应,更加接近实际运行情况。
3.非线性模型:非线性模型在弹性模型的基础上,加入了轮轨系统的非线性特性。
如轮轨接触面的摩擦力、轮胎的失稳现象等。
相对于前两种模型,非线性模型更为复杂,需要较高的数学基础和计算能力,但更能准确地描述轮轨系统的动态响应。
高速列车磁悬浮系统动力学建模与仿真
高速列车磁悬浮系统动力学建模与仿真在当今社会,高速列车磁悬浮系统已经成为了一种极为先进的交通工具。
与传统的轨道交通工具相比,磁悬浮列车拥有更高的速度、更多的功能以及更为先进的技术。
所以,对于磁悬浮列车的研究和探索已经成为当今学术研究的热点之一。
磁悬浮列车的动力学建模是研究磁悬浮系统的重要方法之一。
动力学建模是运用数学和物理学的方法分析系统运动的特征,目的是确定系统的动力学特性,从而导出系统的动态响应。
在磁悬浮列车领域,动力学建模的核心是悬浮系统和牵引系统的耦合分析,其主要方法是建立悬浮系统与车辆质量和气动特性的运动方程。
因此,磁悬浮列车的动力学建模和仿真分析是研究磁悬浮列车的一项重要任务。
在磁悬浮列车动力学建模的实践中,采用多种方法对磁悬浮列车的运动机理进行建模和仿真分析。
其中,最为常见的方法是采用有限元分析法和计算流体力学方法。
在有限元分析中,可以将车辆与轨道系统的耦合建模为二维或三维问题,并采用有限元方法进行建模和仿真。
而在计算流体力学方法的分析中,一般是采用CFD软件对列车的气动特性进行分析与仿真。
基于上述方法,我们可以对高速列车磁悬浮系统进行动力学建模与仿真。
在建立动力学模型之前,首先需要对磁悬浮列车的基本结构进行分析,以便建立适当的数学模型。
磁悬浮列车的基本结构包括悬浮系统、牵引系统和车身系统。
悬浮系统由电磁铁和永磁体组成,通过电磁原理实现车辆的悬浮;牵引系统则由电机、变频器或牵引变流器等组成,通过电力传动来实现车辆的前进;车身系统则包括车厢、车门等,其主要功能是载客和保障乘客安全。
在建立数学模型之后,需要进行仿真分析。
仿真分析的目的是对列车运动过程进行模拟,预测列车的响应特性和运动稳定性。
在仿真分析中,需要考虑诸多因素,包括列车速度、风阻力、悬浮系统的刚度和阻尼等。
此外,应当考虑车辆的运动特性和动态特性,如动力学特性、悬浮系统特性、牵引系统特性等。
在处理这些因素时,需要使用数学方法、物理量和能量守恒原理等基本理论分析列车的运动规律和性能特点。
高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术介绍(97页)
高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术
1.3 磁浮轨道梁简介 常 规 的 中 小 跨 径 轨 道 梁
上海浦东磁浮示范运营线轨道梁
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高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术
1.3 磁浮轨道梁简介 常 规 的 中 小 跨 径 轨 道 梁
上海浦东磁浮示范运营线轨道梁——12.384m预应力砼梁
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高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术
导磁体具有自身稳定调控能力,其悬浮状态的实 现一般无需外界控制系统。低速时抬车力小,故 车辆加辅助轮,高速时车体可达100~300mm的悬 浮高度,代表车型有日本研制的MLU001、MLU002、 MLU002N及MLX01型; ④ 高温超导HTS (High Temperature Superconductor)悬浮;(5) 混合电磁悬浮,以上四种基本悬浮方式的组合, 如PMS与EMS组合。
1.3 磁浮轨道梁简介 常 规 的 中 小 跨 径 轨 道 梁
上海浦东磁浮示范运营线轨道梁——2×24.768m钢砼复合梁
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高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术
1.3 磁浮轨道梁简介
上海线跨越浦东运河等有通航等级河道时采用了桥上轨道 梁结构,结构为迭合式体系。桥上轨道梁为6.192m的钢筋 砼板梁,下部支撑结构为三跨连续钢梁,主跨跨径45m。 板梁与下部钢梁间采用连接型钢及高强螺栓、焊钉连接。
为主形成磁吸式系列,代表车型有德国Transrapid、 日本HSST、韩国Komag,悬浮气隙稳定在8~12mm, 最多为20mm(如真空管道列车);
8
高速磁浮大跨度桥梁设计关键技术
1.2 磁浮交通简介
③ 超导电动悬浮EDS (Electrodynamic Suspension );研究表明,超
磁悬浮轴承的技术进展及发展趋势
磁悬浮轴承的发展现状及应用研究一、磁悬浮技术概述磁悬浮,亦作磁浮,是运用磁铁“同性相斥,异性相吸"的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”,从而使物件不受引力束缚自由浮动,具有无接触、无摩擦、低能耗、低噪声、无需润滑、维护费用低、使用寿命长、高精度以及自动化程度高等优点。
磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学等为一体的机电一体化综合性较强的高新技术,其研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利.1966年,美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统,此后,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家为提高交通运输能力以适应经济发展需要加快筹划磁悬浮运输系统的开发。
随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,磁悬浮技术得到了长足的发展。
至2012年世界上已有三种类型的磁悬浮,一是以德国为代表的常导电式磁悬浮,二是以日本为代表的超导电动磁悬浮,这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。
第三种是中国的永磁悬浮,它利用特殊的永磁材料,不需要任何其他动力支持。
磁悬浮技术应用范围及其广泛,涉及工业、民用及军事各个领域,磁悬浮产品涵盖高速精密电主轴、磁悬浮飞轮电池、磁悬浮人工心脏泵,磁悬浮火车、卫星、远程导弹的制导与姿态控制,军事通讯用的UPS,航空发动机的高速转子,潜艇的振动控制与传动噪音,坦克、装甲车的动力储能、磁悬浮冶炼、搬运技术等。
当前,国内外对磁悬浮技术的研究热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车,而应用最广泛的是磁悬浮轴承。
二、磁悬浮轴承及其类型磁悬浮轴承也称电磁轴承或磁力轴承,是利用磁场力将轴承无机械摩擦、无润滑的、悬浮在空间的一种新型高性能轴承,其作为一种新颖的支撑部件,是继油润滑、气润滑之后轴承行业的又一次革命性变化, 被誉为21世纪最有发展前景的高新技术之一。
超高速磁悬浮列车的动力学建模与控制研究
超高速磁悬浮列车的动力学建模与控制研究随着科技的进步,磁悬浮列车成为了现代高速交通的一种重要形式,也是未来交通的发展趋势。
磁悬浮列车比传统列车具有更高的速度和更先进的技术,其既可以减少城市拥堵,同时也可以提高旅行的速度、舒适性和安全性。
然而,由于其复杂的控制问题,磁悬浮列车的建模与控制一直是研究重点。
超高速磁悬浮列车的建模和控制是极具挑战性的问题。
这里介绍一种动力学建模方法,利用李群及李代数理论,将超高速磁悬浮列车问题转化为任意李群上的左不变向量场的估计问题,通过最优化求解来得到该向量场的估计值,从而实现对列车状态的控制。
在动力学建模过程中,需要对列车的主要参数进行确定。
列车的质量、轮距、气动系数等都是影响列车性能的重要参数。
其中,质量是列车动力学性能的重要指标。
由于超高速磁悬浮列车速度较快,其运行中会遇到空气动力学的影响,因此需要引入气动系数进行建模。
此外,两车轮的距离也需要考虑,它们对列车性能具有很大影响。
建立好了超高速磁悬浮列车的动力学模型之后,需要进行控制。
常用的控制方法有PID控制和模型预测控制。
PID控制是最常用的一种控制方法,它通过对偏差、积分和微分这三个量的加权组合来控制系统的输出。
模型预测控制是建立一个预测模型,通过预测模型来实现对列车状态的控制。
它的优点是可以利用未来的状态信息来调整当下的状态,从而使得控制效果更加理想。
需要注意的是,磁悬浮列车还需要考虑悬浮系统的控制问题。
超高速磁悬浮列车的悬浮系统一般分为电磁悬浮和磁力悬浮两种。
在悬浮系统的控制中,需要将列车的重力、气动力和侧向力进行优化控制,以保证列车在高速运行时的稳定性和平顺性。
总体来说,超高速磁悬浮列车的动力学建模和控制研究是一个复杂而又困难的问题。
通过合理的动力学建模方法和控制策略,可以实现对列车状态的实时监测和控制,确保列车在高速运行下的稳定和安全。
未来,随着科技的不断发展,超高速磁悬浮列车将会成为人们出行的主要方式,磁悬浮技术的研究和开发也将会得到广泛的关注。
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『 f 1
f
C c
0
0
0
●
j 0 :
『
0 0 I + J 0 M 0 l 6 x I j
0 j 【 -
f
Vy i z
●
+
0 C日 x
0
0 0
C目 C日 Vxf x f xt j c f i
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 ( ) ≤6 m ,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 。
rs o eo t eg ie ypirs se aec luae a da ay e . ers l w ta : ir a s a e n al oe e t n ep n s f h ud wa / e y tm r ac lt d n n l z d Th e ut s s ho h tp e m s m k s e ryn f c o
( d )墩截 面( : ) 单位 m
图 1 轨 道 梁截 面
F g 1 Gu d wa r s e t n i. i e y c o ss ci o
为C0 6 ,墩高有 6 0 4 、1 、1 m共 3 种,结构的二期恒载
为 79k m。 . 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
高速列车磁悬浮技术的研究与应用
高速列车磁悬浮技术的研究与应用近年来,高速列车成为了城市发展的一个重要标志,也是人们追求快速出行的必备工具。
在高速铁路建设中,磁悬浮技术逐渐得到应用,并成为了发展重点。
下面,本文从历史背景、技术原理以及发展前景三个方面,对高速列车磁悬浮技术进行阐述。
一、历史背景高速列车磁悬浮历史可以追溯到20世纪60年代初,当时美国的磁悬浮技术已经成熟,并开始应用于城市轨道交通领域。
但由于技术难度大、投入巨大等问题影响,磁悬浮技术的研究和应用在60年代至90年代几乎停滞不前。
1997年,上海开始投资建设磁悬浮列车,中国磁悬浮技术得以重新崛起。
随着技术的进步和改善,2002年,上海成功研制出了时速430公里的世界上最快的商业化磁悬浮列车——磁浮列车。
此后,中国开始加快高速铁路的发展速度,磁悬浮技术也逐渐得到完善和推广,至今,中国已成为全球磁悬浮列车的技术和资产的拥有国家。
二、技术原理磁悬浮列车是一种磁悬浮式铁路交通方式,是利用高强度电磁场驱动列车行驶的交通工具。
其技术原理是利用列车和轨道间的磁力排斥和吸引,使列车悬浮在轨道上行驶。
具体来说,磁悬浮列车的轨道上铺设有一系列电磁铁,同时在列车底部也装有电磁铁。
通过对轨道上的电磁铁和列车底部的电磁铁电流的控制,可使车体既悬浮在轨道上,又向前滑行。
磁悬浮列车的行驶速度可以达到每小时600公里以上,能够替代飞机在500公里以内的航程,运营成本低,环保减排,占用土地面积小等优势,逐渐成为人们出行的首选方式。
三、发展前景随着技术的不断改善和全球高铁的发展趋势,磁悬浮列车将有望在未来得到广泛应用。
目前,中国已在上海、长沙、青岛等城市建设了磁悬浮列车,而自主研发的长兴岛磁浮列车不仅速度快,同时在环保降噪方面也具备卓越的表现。
在未来,磁悬浮列车将成为城际快速轨道交通的重要组成部分,有望在世界范围内推广。
随着更多国家和地区参与到高速铁路建设中来,磁悬浮技术的发展势头将会越来越强劲,未来必将成为高速铁路建设的重要趋势,为乘客提供更加高效、快捷、安全、舒适的出行方式。
高速磁浮梁轨分离式桥梁与轨道设计和创新
高速磁浮梁轨分离式桥梁与轨道设计和创新高速磁浮交通的最快运行速度可达400~600 km/h,按照悬浮原理的不同主要有永磁电动悬浮、常导电磁悬浮、高温超导钉扎悬浮、低温超导电动悬浮等多种不同技术路径[1−3]。
其中:永磁电动悬浮、高温超导钉扎悬浮技术虽然经历了大量实验室模型试验测试,但是距离可工程化应用的交通运输系统尚有一定距离;常导电磁悬浮技术于2009年达到最高运行速度550 km/h(德国TR09高速磁浮列车);低温超导悬浮交通技术于2015年创造了603 km/h的地面轨道交通最高运行速度(日本L0磁浮列车)。
本文基于常导高速磁浮交通开展相关研究。
我国通过引进德国常导高速磁浮技术于2002年底建成上海高速磁浮示范线,最高运行速度431 km/h,并在“十一五”至“十三五”期间对常导高速磁浮交通开展了科技创新研究。
2019年,国家重点研发专项“磁浮交通系统关键技术”研制的时速600 km高速磁浮试验样车成功下线,为时速600 km高速磁浮交通技术工程化应用和运营线建设奠定了坚实基础。
常导高速磁浮交通现有技术一般采用桥梁与轨道合二为一的“梁轨一体式”轨道梁结构形式—将集成了车辆悬浮、驱动、滑行、导向等多种功能的轨道功能件直接置于桥梁顶板的悬臂板两侧形成轨道梁。
一般认为轨道梁就是桥梁的梁部结构,无独立的轨道结构。
尽管我国早在18年前就建成了上海高速磁浮示范线,但是长期以来常导高速磁浮的研究主要集中于车辆及其运行控制系统,而在投资巨大的线路基础设施(桥梁、隧道、路基、轨道等)上的研究则相对较少,且主要偏重于磁浮交通车桥耦合动力响应的仿真分析[4−7]或试验测试,对于高速磁浮桥梁与轨道结构系统的技术升级改进研究则更少,“梁轨一体式”轨道梁存在的制造工序复杂、施工难度大、轨面线形调整困难、经济成本高、适应的桥梁跨度小等诸多问题长期未能解决。
随着时速600 km高速磁浮列车的试验测试以及沪杭、昆明至大理、济南至泰安等高速磁浮交通工程项目的规划设计工作启动,开展常时速600 km导高速磁浮桥梁与轨道系统技术升级改进研究越来越必要和紧迫。
高速磁浮列车二系悬挂参数及轨道不平顺幅值研究
vertical Sperling index, riding comfort and vibration acceleration of the vehicle increase with the increase
suspension parameters; track irregularity;
dynamic performance
66
第 65 卷
铁 道 标 准 设 计
磁浮交通具有高安全性、低噪声、低排放、爬坡能
600 km 级高速磁浮列车动力学模型,以上海高速磁浮
式。 随着《 交通强国建设纲领》 的提出和深化, 时 速
合动力响应开展的分析,速度级较低,且考虑的因素大
多单一,如仅考虑轨道不平顺、车速等因素对车辆动力
高速磁 浮 构 架 质 量 为 550 kg, 侧 滚 惯 量 为 1174. 65
1783. 65 kg·m 2 。 悬浮电磁铁质量为 600 kg,侧滚惯
量为 1. 54 kg·m 2 ,点头惯量为 479. 8 kg·m 2 ,摇头惯
等 [17] 比较了弹簧阻尼法和悬浮控制法两种磁轨关系
对磁浮车桥相互作用的影响,并对比了 50 ~ 350 km / h
车速范围内悬浮电磁铁的振动特征。 时瑾等 [18-19] 分
图 1 高速磁浮车辆动力学模型拓扑图
为满足时速 600 km 的运行速度,高速磁浮列车以
TR08 型列车为基础调整相关参数,高速磁浮列车的长
度为 25m, 宽 度 为 3. 7m, 高 度 为 3. 0m, 质 量 为 3 ×
高速列车轮轨系统的动力学建模与优化
高速列车轮轨系统的动力学建模与优化高速列车的发展是现代交通运输发展的重要方向之一,关键的一环就是高速列车的轮轨系统。
轮轨系统的动力学建模与优化,是提高高速列车运行安全性、稳定性和舒适性的重要手段。
一、动力学建模动力学建模是对高速列车轮轨系统行为的描述和分析。
在建模过程中,需要考虑以下几个方面的因素:1. 列车与轨道的接触力:列车的运行过程中,轮与轨之间的接触力影响着列车的运动性能和稳定性。
建立列车与轨道之间的接触模型,对接触力的计算进行分析,从而进一步优化轮轨系统的行为。
2. 轮轨的几何关系:轨道的几何形状会对列车的运行产生影响,如轨道的水平曲线和垂直曲线等。
通过建立轮轨的几何关系模型,可以分析列车在运行过程中受到的力和位移,进而优化列车的运行稳定性。
3. 轮轨的动力学特性:列车在高速运行过程中,受到的力包括牵引力、阻力、空气阻力等。
同时,列车的动力学特性也会受到轮轨系统的影响。
建立列车运动的动力学模型,并考虑轨道的特性,可以深入分析列车在高速运行中的力学特性,为优化轮轨系统提供依据。
二、优化方法在动力学建模的基础上,需要进行轮轨系统的优化,从而提高列车的运行性能。
以下是一些常见的优化方法:1. 轨道几何优化:通过改变轨道的几何形状,如增大轨道的弯曲半径、调整轨道的超高等,可以减小列车在行驶过程中的横向加速度,提高列车的运行稳定性和乘坐舒适性。
2. 轮轨材料和结构优化:轮轨的材料和结构对轮轨系统的行为具有重要影响。
通过选择合适的材料和优化轨道的结构,可以减小列车与轨道之间的摩擦,提高车轮与轨道的接触性能,进而减小能耗和磨损。
3. 列车运行控制优化:列车的运行控制对轮轨系统的性能也有重要影响。
通过优化列车的运行控制策略,如牵引力的控制、速度的控制等,可以减小列车与轨道之间的摩擦和离心力,提高列车的运行平稳性和能耗效率。
4. 降噪和减振优化:高速列车在运行过程中,会产生噪音和振动,对周围环境和乘客舒适性造成影响。
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。
上海磁浮示范运营线的直线拟合技术
C oZ o g n ,Z o a h n mi g h uHu ,BinXi c u a a a hn o I f r t e a sr c S a g n o ma i b ta t v hn  ̄ M a lv De n ta in i e g e mo sr t L n o
关键词 上海磁浮示 范运营线 , 轨道 梁 , 直线拟合技术 中图分类号 U2 7 2 3 .
0 概 述
上海磁浮示范运营线采用 了德国的高速常导磁 吸式系统技术。列车采用的是直线 电机 , 其工作原 理与一般的旋转式感应电动机相似。它可看成是旋 转电机沿半径方 向剖开展平。展开的定子部分沿线 路 纵 向铺设 在轨 道 上 , 子 部 分亦 展 平 变 为 一 条感 转 应轨固定在列车上 。定子产生 的不再是旋转磁场 , 而是移动磁场 , 以驱动列车前进。 定子 提供 了用于悬浮和驱动磁浮列车 的作用 面。但要保证磁浮列车的安全运行 , 还必须提供用 于导向和列车制动状态下的滑行支撑面。这些作用 面是通过功能件来提供 的。功能件是个钢构件 , 它 通过连接件 固定于轨道梁上 , 如图 1 所示 ; 功能 除 了用来固定定子外 , 还提供 磁浮列车 的侧向导向面
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上海轨道交通2号线东延伸段与磁浮线路并行方案的优化与评估
上海轨道交通2号线东延伸段与磁浮线路并行方案的优化与评估潘金生【摘要】Recently, more and more projects have entered into the security zone of maglev line. New projects constructed after the maglev line must be evaluated to ensure the safe operation of maglev train because of the strictly requirements on rail distortion of maglev line. Shanghai metro Line 2 is planned to stretch eastward to Pudong International Airport, this project is closely parallel to the high-speed maglev line at the engineering site where two landscape ponds of Pudong International Airport are constructed. The engineering solutions of near paralleled section are optimized and researched in this paper, the construction effect to maglev line is analyzed by using FEM method, and the rationality of previous solutions and evaluation method have been verified according to the measured data in the end.%近年来,进入磁浮线安全保护区的工程项目越来越多.高速磁浮系统运行对线路轨道变形的要求较高,因此需对临近高速磁浮线路、后期实施的工程项目方案进行优选和评估分析,从而保障磁浮线的安全运营.结合上海轨道交通2号线东延伸工程,对其在浦东国际机场段线路与磁浮线并行段工程方案进行了优化研究,并采用数值分析方法就轨道交通实施对磁浮线路的影响进行了分析评估.最后通过实测数据验证了前期工程方案优化和评估方法的合理性.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2012(015)010【总页数】4页(P56-59)【关键词】城市轨道交通;磁浮线;并行段工程;方案优化【作者】潘金生【作者单位】上海磁浮交通发展有限公司,201204,上海【正文语种】中文【中图分类】U231;U237上海磁浮示范运营线是世界上首条磁浮商业运行线,采用德国TR体系的常导磁浮技术。
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第3卷 第4 1 期
20 0 7年 8月
北
京
交
通
大
学
学Leabharlann 报 V 1 1N . o3 l. o 4
文 章 编 号 :630 9 (0 7 —0 60 17 —2 1 20 40 9 —5 1 0
高速 磁 浮 T 系统 轨 道 梁 拟 合 技 术研 究 R
导 向面 下的平 圆曲线和 竖 圆曲线半径 的合 理取值 范 围. 究结 论 为 完善 高速 磁 浮 线路 设 计标 准提 研
供 了必 要 的 理 论 依 据 .
关键 词 : 浮 交通 ; 磁 线路设 计参数 ; 能件 ; 功 拟合 分析 中图分 类号 : 1 .1 U2 2 3 文 献标志 码 : A
高 速常 导磁浮 系统作为 一种新 型 的轨 道交 通 形 式 , 有高 速 、 具 安全 、 保 、 济等 特 点 . 环 经 磁浮 列 车 运 行 时悬 浮 电磁 铁和导 向电磁 铁与线 路功 能 面之 间的
1 线 路 结 构
1 1 线 路轨 道 系统组成 .
距离应保持在 8 2m ~1 m之 间【 , l 为保证列 车高速 l
a d t eg ia c al l e fdfee trdu .Th s ee rh f dn swi rvd ee sr h o n h d n er ipa s o i rn a is u n f eer a c i ig l p o iean c sa y t e — s n l
邓亚士 , 庆朝 , 永 军 , 魏 倪 时 瑾
( 北京交通大学 土木建筑工程学 院 , 北京 10 4 ) 0 0 4
摘
要 : 高速磁 浮 T 系统的轨 道 梁结构 型式 及功 能 区各 功 能面 的精 度要 求进 行 了分 析 , 对 R 考虑 到
我 国的机加 工能 力和经 济状 况 , 曲线地段 定 子 面、 向面和 滑行 面分 别采取 了直 线拟合 和 曲线拟 对 导 合 的方 式 , 到 了各 功能 面的拟 合误 差及 不 同长度 的 功能件 在 不 同的定 子 布置 方 式和 不 同曲率 的 得
Re e r h o ti c ni e f Gu d wa s a c n Fitng Te h qu s o i e y i g S e a l v TR y t m n Hi h・ pe d M g e S se DE asi NG Y — ,WE n -h o, o gj n,S i h I Qigca NIY n - u HI n J
运 行时 的安全性 和 舒 适性 , 浮 列 车 系统 对 轨 道 提 磁
由于各 类 磁 浮列 车 工作 原 理 不 同 , 应 的线 路 对 结 构和 形 式 随之 不 同 , 德 国 TR、 如 日本 ML 以及 X
r t a b ssf ri r v n h i ut d i n sa d r so ih s e d ma lv ei l a i o c mp o i g t e c r i e g t a d fh g —p e g e . c s n
Ke r s ma lvta s o ;l ep r mees ywo d : ge rn p r i aa t r;mo ue i a ay i t n d l ;f lss tn
i n e u ir o dt ni u u ty,i’ etrt s n n u v i sao ln ,g ia c t a dp c nayc n io o r o n r y i n c t Sb te u el ea dc r et f ttrpa e ud e o i o t n ri pa ea d siig ri pa ei u escin al ln n l n al l n c r e t .Fu t emo e h e sn be sa fh r o tl n d n v o rh r r ,t erao a l p o o i n a d n z a
Ab t a t Ths p p rg v sa d t i d d s rp in o h t u t r l y e f u d wa fh g —p e . sr c : i a e i e ea l e c i t f t es r c u a p so i e y o ih- e d ma e o t g s . ge lv TR y t m n h r cs n r q i me t f h e u c in p a e .I iw f h c i i g a i s se a d t ep e ii e ur o e n so r ef n t ln t o s n v e o e ma h n n b l t —
(col f il n i ei dArh etr, ei i t gUnvrt, eig10 4 , hn ) Sho o v g er ga ci cue B in Ja o i sy B i 0 0 4 C i C iE n n n t jg o n ei j n a