列车编组对高速磁浮桥上轨道梁振动特性和乘坐舒适性的影响

首先基于TR磁浮车辆,轨道梁及桥梁等建模方法建立起高速磁浮车辆-轨道梁-桥梁统一模型,在此基础之上编写计算机仿真程序,最后进行仿真计算和分析。对不同列车编组作用下桥上轨道梁的竖向振动和车体加速度进行了研究,结果发现列车编组对桥梁的振动和乘坐舒适性产生了一定的影响。通过改善列车编组的方法可以提高车桥耦合振动中车辆的动态性能。     

高速磁浮曲线地段简支轨道梁墩体系动力响应仿真

应用桥梁动力学、车辆动力学和电磁相互作用原理建立了高速常导磁浮交通车-梁-墩体系动力分析模型,利用数值积分求解了大规模非线性耦合动力方程.在此基础上结合具体线路条件进行了车线耦合动力学检算,得到了曲线地段车辆及梁墩体系动力响应基本规律.该部分的研究为制订合理的高速磁浮线路设计标准提供了理论依据.     

弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究

建立了二自由度磁浮车辆轨道耦合动力学模型,选用合理的控制方案和数值算法,对车轨耦合动力响应基本特性进行了数值仿真,证明了所采用的控制方案能实现磁浮列车稳定悬浮运行。此项研究对进一步探讨磁浮车轨相互作用问题,完善系统设计参数具有参考价值。     

磁浮列车电弧辐射特性及对航向信标影响分析

为了研究磁浮列车离线电弧对机场航向信标的影响, 选取了国内某磁浮线路离线电弧现象发生频繁的分段绝缘器处, 对列车的电磁辐射进行了测试。结合现场测试数据, 在电磁场仿真软件FEKO中搭建了磁浮列车及轨道模型, 分析了离线电弧在轨道和车体电磁屏蔽作用下的电场分布特性。之后，通过最小二乘的线性回归方法, 得到离线电弧在航向信标频段内的幅频特性。在此基础上，结合电波传播理论及GB 6364的相关要求, 以磁浮线路与机场跑道延长线平行、线路垂直下穿跑道两种情况为例, 分析了离线电弧电磁辐射对航向信标的影响。研究结果表明，磁浮线路下穿机场的情况下, 飞机着陆过程中接收信号信噪比满足标准规定的20 dB防护率要求; 磁浮线路与机场跑道延长线平行的情况下, 两者间距小于86.4 m时, 离线电弧可能会对航向信标造成影响。研究结果可为磁浮线路与机场间的电磁兼容性设计提供理论依据。     

直线电机地铁车辆曲线通过建模与仿真

分析了直线电机轮轨交通系统车辆与轨道结构的特点，针对广州地铁4号线车轨系统的特征，建立了其动态曲线通过模型。通过仿真计算得到了曲线半径、超高以及行车速度对车辆曲线通过时动力特性的影响规律。通过此项研究，为进一步探讨直线电机车辆曲线通过动力特性、优化线路设计参数以及轨道的养护维修工作打下了良好的基础。     

高速列车模拟器的视景建模与仿真

高速列车模拟器是培训高速列车司机的先进工具。本文介绍了高速列车模拟器中视景仿真系统的开发，对视景仿真系统构成，视景仿真软件的开发，场景模型的建立进行了研究，并给出了适合于沿铁路轨道进行视点计算的数据结构。     

磁浮轨道巡检车侧向动力学研究

为研究一种新型磁浮轨道巡检车的侧向动力学性能和评价其导向系统的安全性,建立了11自由度的车辆动力学模型,模型着重考虑了巡检车的侧向位移、侧倾和横摆运动。在MATLAB环境下建立和求解了模型的微分方程,仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的动力学响应。结果表明,车辆在未设轨道超高的情况下通过曲线轨道时,内侧的导向弹簧受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在通过曲线轨道时会有较明显的横摆运动;车速的变化对导向力和横摆运动有较大的影响。     

高速磁浮车辆弹性悬浮架动力学建模与仿真

利用Solidworks、ANSYS以及SIMPACK软件,建立了包含车辆、控制系统和弹性悬浮架的高速磁浮车辆刚弹性动力学模型,仿真分析了车辆以250km/h速度通过半径2260m平面曲线时弹性悬浮架的动态响应.结果表明,在线路扭转最为剧烈的缓和曲线中点,悬浮架弹性变形最大,其弹性扭转角最大约0.125°,悬浮臂最大垂向变形为0.44mm;悬浮架弹性变形主要在缓和曲线上得到反映,在圆曲线段上近似为一较小值,扭转变形方向在前、后缓和曲线上刚好相反.弹性悬浮架的动态响应规律与曲线通过理论是吻合的,表明磁浮车辆刚弹性动力学仿真模型是合理的.     

考虑轨道不平顺的高速磁浮列车导向系统控制器设计

为了降低轨道随机不平顺对高速磁浮列车导向系统的影响,研究了轨道随机不平顺影响下的导向控制器设计方法。在介绍导向系统结构的基础上,推导了导向系统的数学模型;基于该模型,分析了轨道随机不平顺对导向系统的影响。采用成熟的最优控制理论,通过将轨道随机不平顺引入控制器的性能指标,给出了考虑轨道随机不平顺的导向控制器设计方法。通过仿真表明,这种控制器减小了轨道随机不平顺对导向系统的影响,取得了期望的控制性能。     

轨道分析解的改进方法及其应用

主要介绍一种通过改进各类轨道摄动项的表达形式,以优化计算效率的轨道分析解改进方法。以低地球轨道为例,阐述了轨道分析解改进后的具体算法,并通过数值仿真分析验证了算法的有效性和实用性。算法以第一类无奇点根数作为轨道状态量,采用开普勒轨道根数计算各类摄动力的长期、长周期和短周期项,通过较简单的组合形式计算无奇点根数的对应摄动项,实现在保持分析解精度和消除小偏心率奇点的同时,提高计算效率。仿真结果表明,分析解算法的模型精度在1E-5量级,符合一阶分析解理论精度的预期;同时计算速度达到传统分析解算法的4倍左右,可有效提升空间碎片轨道预报的计算效率,具有较强的工程应用价值。     

可控永磁悬浮系统动态特性的研究

针对单个电磁永磁混合悬浮系统的特点，建立其数学模型，采用两级串联的悬浮控制器对其进行控制，并对整个控制系统进行了动态特性的仿真分析和研究。分析结果表明：电磁永磁混合悬浮系统的悬浮刚度与间隙反馈系数减正比，悬浮阻尼不仅与间隙反馈系数减正比，而且也与间隙变化速率反馈控制系数成正比。从而为电磁永磁混合悬浮控制系统的设计和开发应用打下了一定的基础。     

磁浮系统多控制器动态解耦特性仿真研究

通过建立带有多个悬浮控制器的高速磁悬浮列车系统模型并对其进行动态响应分析，研究多个串级PID控制器协同工作条件下弹性悬浮架的动态解耦性能是否满足系统稳定要求。建立了复杂悬浮架有限元模型，利用模态综合动力凝聚超单元方法生成较低维数的悬浮架动力学模型。离线设计单个串级PID控制算法并给出了稳定参数选择方法，并由此建立多控制器磁悬浮耦合系统模型。使用四阶龙格一库塔算法对系统模型进行仿真计算，绘制了各个悬浮控制器先后悬浮以及悬浮间隙谐波干扰两种情况下各控制器的悬浮间隙动态响应曲线。结果证明悬浮架具有一定的动态解耦能力，但是只能保证鲁棒性较强的单控制器参数能够直接应用于多控制器协同工况。     

一种永磁球形步进电动机的运动分析与仿真

介绍了一种永磁球形步进电动机的结构、工作原理及滑轨支架形式的位置检测系统。在对电机转子和滑轨支架进行运动学分析的基础上，给出了电机转子的单刚体运动学模型和带有滑轨支架的刚体系运动学模型。结合相应控制策略，在已知目标场点的情况下，对电机实际步进运动过程和位置检测系统输出进行了仿真研究。其结果为电机运动控制策略进一步的研究和实验方案设计提供了借鉴和参考。     

基于Matlab/Simulink的高速磁浮列车车载电网系统仿真研究

根据磁浮列车上车载电网各用电设备的连接关系与加戴使用条件，运用Simulink仿真工具搭走磁浮列车车戴电网系统模型，采用该模型对车辆的启动-运行-正常制动和启动-运行-涡流制动两种工况进行仿真试验。仿真结果表明所建模型可以准确模拟车辆两种工况下各个设备的运行情况，验证了所设计的电网系统中用电设备运行正常．     

基于Petri Fault Net的磁浮列车悬浮系统故障分析

随着磁浮列车技术的商业化应用,磁浮列车系统故障诊断越来越受到重视。以中低速磁浮列车为背景,在建立磁浮列车悬浮系统故障模型的基础上,针对磁浮列车悬浮系统的复杂性,将基于Petri Net的故障诊断理论Petri Fault Net应用于磁浮列车悬浮系统的故障诊断中。给出了基于Petri网的最小割集寻找方法;根据磁浮列车2001年以来的运行数据统计,计算出了节点的P概率/T概率;在此基础上进行了故障定位和影响分析。列车的试验运行验证了提出的理论准确性。     

飞轮电池磁悬浮控制系统的仿真和实验研究

提出了一种用于飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承设计方案，其轴向位移由电磁铁主动控制，其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束，同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。对电磁力和永磁力进行了有限元计算和线性化，建立了磁悬浮控制系统的模型。对系统在不同的PID控制器参数下。受到阶跃扰动力的位移响应进行了仿真。采用上述磁悬浮方案和PID控制器，完成了一个单自由度磁悬浮实验，洲试了飞轮转子轴向脉冲力位移响应．实验结果证实上述磁悬浮方案和控制器能够实现飞轮转子的稳定悬浮。