横向风场作用下磁悬浮车体运动稳定性数值研究

建立了风场作用下具有起伏、侧移、俯仰、侧滚和偏航五自由度运动的磁悬浮车体模型.以粘性不可压Navier-Stokes方程以及K-E双方程湍流模型理论为基础,利用有限元分析软件ANSYS对磁悬浮车体/轨道系统的空气动力特性进行了数值分析,并研究了风荷载作用下车体的动力学行为.结果表明风速、车速、反馈增益系数对磁悬浮车体运行的稳定性具有很大影响,并进一步给出了具体影响规律.     

磁悬浮列车让你"飞"起来

磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车，因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，时速可达到500公里以上。     

磁悬浮长大干线车站设计的探讨

在综合考虑磁悬浮长大干线特点基础上,参考高速铁路车站的类型特点,根据磁悬浮线路特点和在长大干线上磁悬浮列车的运行特点,从磁悬浮车站的分类、站型设计和站场相关参数的计算等方面探讨了磁悬浮长大干线车站的设计.     

磁悬浮列车为什么能离开轨道飞驰

自从日前上海开通了高速磁悬浮列车,它就吸引了人们的目光。很多人在问：磁悬浮列车为什么能离开轨道飞驰呢?今天的北京晚报引述专家的话对此作了介绍。据称,高速磁悬浮列车作为一种新型的轨道交通工具,是对传统轮轨铁路技术的一次全面革新。它不使用机械力,而是主要依靠电磁力使车体浮     

单双跨梁对平移力与平移质量的响应仿真分析

在仿真分析高速磁悬浮列车悬浮在柔性轨道梁上的动力学行为时 ,一般直观地有两个密切相关的问题 :一是悬浮力是恒定的情况 ,即平移力问题 ;二是气隙是恒定的情况 ,即平移质量问题 .采用模态叠加技术来描述变参数系统 ,给出了将车辆等效为平移力和平移质量两种情况时 ,运行在单跨和双跨弹性梁上的动态位移的比较     

基于Kalman滤波的弹性轨道上磁悬浮车辆控制方法

为研究弹性轨道上磁悬浮列车的车轨耦合振动问题,以单磁铁-弹性轨道梁系统为对象,搭建单磁铁悬浮系统的车轨耦合振动数学模型,利用Kalman滤波器的状态估计功能,设计出2种状态反馈控制器,对比分析2种控制策略下悬浮系统的稳定特性。基于MATLAB/RTW及dSPACE系统搭建弹性梁磁悬浮实时控制试验台,验证考虑轨道弹性的控制策略的有效性。研究结果表明:若不计轨道梁的阻尼作用,不考虑轨道弹性的控制策略无法实现对磁悬浮系统的稳定控制,但在给定轨道梁阻尼的前提下,提高轨道梁刚度也可以使得系统稳定;考虑轨道弹性的控制方法,即使不计轨道梁的阻尼,也能够使系统在较低刚度的轨道梁上稳定悬浮。     

一种新型磁悬浮线路设计方案及悬浮控制方法

针对磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,提出一种新型的磁悬浮轨道线路设计方案.为研究该方案的可行性,以单铁悬浮系统为研究对象,搭建了单铁系统在新型轨道线路上的车轨耦合振动数学模型,利用状态观测器,将磁轨的振动状态引入控制系统,采用状态反馈的方法设计出控制策略,分析了磁浮线路中各主要参数对系统稳定性的影响.结果表明,所提出的控制方法能够在忽略水泥梁的阻尼情况下依然保持系统的稳定;新型磁悬浮线路中电磁铁的响应与电磁铁相对于水泥梁的位置无关,易于控制器的设计及车轨耦合问题的彻底解决;增大磁轨的质量和减小磁轨垫板刚度有利于系统的稳定.     

两轴全挂车体集装箱包装系统的运输动力学仿真

针对全挂重卡汽车的负载有集装箱体的全挂车体进行多自由度的动力学分析,为后续研究全挂车体对包装集装箱作用减振和降重奠定基础。通过建立全挂车体集装箱包装系统的动力学模型,使用MATLAB进行随机高斯白噪声仿真,并经过滤波处理得到虚拟路面激励。以各轮胎为输入激励,使用软件的微分方程求解模块对两轴全挂车体集装箱系统进行多自由度的动力学微分方程求解。通过模拟仿真,得到在相应时域内取等效步长,得到振幅位移曲线及车体在运行中的振动趋势。结果表明,在模拟仿真的虚拟激励作用下,其垂直位移在5. 5 s时达到最大数值0. 007 8 m;同时通过振幅位移曲线的趋势和虚拟激励趋势相吻合,校核了仿真的效果,为后集装箱包装的全挂车体研究提供新思路。     

基于深度学习的轨道不平顺估计车体横向加速度研究

针对轨道不平顺影响行车安全和乘坐舒适性的问题,开展轨道不平顺和车体振动响应之间关联关系的研究.根据轨道不平顺与车体横向加速度数据之间的时空传递特性,基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）与长短期记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）,建立一种CNN-LSTM组合模型.首先,对轨道不平顺与车体横向加速度之间的相干性进行分析,同时探究列车运行速度对车体横向加速度的影响,进而确定模型的输入数据;然后,对模型进行优化,确定CNN-LSTM组合模型参数细节;最后,利用CNN-LSTM组合模型、LSTM模型和多体动力学仿真模型对车体横向加速度进行估计,并与实测的车体横向加速度进行对比分析.研究结果表明：CNN-LSTM组合模型预测的平均均方根误差值为0.046,相比于LSTM模型、多体动力学仿真模型的平均均方根误差值分别减少了0.006和0.026,说明了CNN-LSTM组合模型能够对车体横向加速度进行有效估计.     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.     

基于V型轨道的电磁悬浮列车的悬浮导向技术

提出一种基于V型轨道的电磁悬浮(electro-magneticsuspension,EMS)型磁浮列车结构,该结构采用一套车载磁体及地面长定子线圈实现悬浮导向和牵引功能.首先,建立该结构列车平面运动的动力学模型,分析得出其含悬浮、导向和滚动运动在内的开环系统是不稳定的,但均可控.其次,根据其悬浮运动独立,而导向和滚动运动相互耦合的特性,提出独立设计悬浮控制器、导向和滚动控制器的控制策略.最后,针对某设计例构造反馈控制器.仿真结果表明,悬浮、导向及滚动运动都可实现稳定控制,同时验证了基于V型轨道由一套磁体同时实现悬浮导向和牵引的可行性.     

磁悬浮车体-单跨弹性轨道耦合控制系统的动力稳定性分析

建立了描述磁悬浮车体-单跨弹性轨道系统电、磁、力耦合动力学行为的理论模型，即：分段周期变系数常微分动力系统模型，提出了该系统的稳定性理论，利用动力分叉数值方法搜索出了给定系统下控制参数G1和G2的动力稳定区域边界；并就系统控制参数G1和G2对系统稳定性特征的影响与控制规律作了进一步研究．数值算例表明：本文给出的理论和数值方法是可靠有效的．     

高速磁浮线路圆曲线参数取值研究

磁浮线路设计理论与技术的研究是磁浮关键技术研究中的重要内容.本文结合已有研究成果,运用行驶动力学理论,对不同速度、横坡、纵坡等条件下的线路平、竖圆曲线参数进行了计算研究,得到了一系列结合线路具体技术条件的参数合理匹配取值,本文的研究结论对制定高速磁浮线路设计标准具有一定的参考价值.     

德国电磁型磁浮列车40年回顾

回顾了德国电磁型磁浮列车40年的发展历史，介绍了德国MBB公司1971年开发的世界上第一列磁浮示范列车。及后续开发的Transrapid系列磁浮列车系统技术。对目前电磁型磁浮列车的电磁支承和导向控制系统、线性电机推进系统及磁浮列车的高架轨道等磁浮列车关键技术进行了分析，并对磁浮运输系统的未来做了展望。     

常导磁悬浮铁路磁轨关系研究

磁浮车辆与轨道梁相互作用不同于轮轨列车在于电磁悬浮取代了轮轨关系,磁轨关系是磁浮系统动力学研究的关键.通过对有源主动控制的电磁悬浮力特性研究,探讨了电磁作用的基本规律,为线性化磁轨关系提供了理论依据,并通过动力学数值模拟表明这种处理具有足够的精度,为开展磁浮车辆与结构动力相互作用研究提供了基础.     

新型中低速磁浮车辆振动传递特性研究

随着磁悬浮技术的飞速发展,一系列问题随之而来,其中磁悬浮车辆的振动问题是无法忽视。为了优化某新型中低速磁悬浮车辆的振动传递问题,本文建立了新型中低速磁悬浮车辆刚柔耦合模型;考虑车体弹性模态,采用扫频激励法,研究了磁浮车辆在不同激励模式下,在不同的振动传递路径下,车辆悬挂参数以及车下设备悬挂参数对振动传递的影响,以及有源设备振动对车体振动的影响,并分析了新型中低速磁浮车辆的动力学表现;结果表明,新型中低速磁悬浮车辆主要振动频率有2.6 Hz, 9.2 Hz、12.1 Hz和17.4 Hz等;优化垂向减振器阻尼等悬挂参数能够较好地抑制车体振动以及获得更好的动力学性能表现,减小车下设备悬挂刚度可以抑制车下有源设备的振动传递。     

高速磁浮道岔振动响应的原位实测

道岔是磁悬浮线路的重要部件.以上海浦东高速磁浮交通示范线为背景,对6种工况下道岔箱梁跨中截面、支承截面等进行了动力响应原位实测,采集道岔的加速度响应.采用最小二乘修正积分,得到道岔的位移响应.磁浮列车低速(20 km/h)行驶时,道岔梁竖向响应大且呈“拍振”特征;高速行驶时,道岔竖向位移小且沿轴向分布均匀.支墩跨度对道岔振动响应影响显著.     

高速磁浮上海示范线的建设

为慎重决策未来中国高速地面客运交通系统，我国政府反复研究后决定在上海建设高速磁浮列车示范运营线，以获取高速磁浮系统与高速轮轨系统技术，安全，经济性的详细对比数据，介绍了建在上海的世界第一条高速磁浮列车商业运营线的工程概况，建立进展和一些重要技术问题，着重介绍本工程建设中结合中国实际在德国TR线路技术的基础上进行若干技术改进，并探讨了高速磁浮交通技术在我国的发展前景。     

磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究

电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一.但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战.针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器.首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数.在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性.同时,通过仿真证明:所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景.