高速磁浮车-轨耦合系统动态机理与振动响应

对高速磁浮车-轨耦合系统进行动态机理和振动响应研究。首先,对高速磁浮中的各类耦合关系进行建模;其次,分别分析了动态和静态条件下的车-轨耦合作用机理;然后,建立了高速磁浮车-轨耦合动力学有限元模型;最后,对磁浮列车高速通过桥梁时轨道梁、功能件的动力响应和车-轨共振速度进行分析。结果表明：高速运行时车-轨作用频率不同,长时间共振速度下运行时车-轨振动明显增大;若桥梁动力放大系数小于1.2,则基频比最小值为1.16;若桥梁动力放大系数小于1.3,则基频比最小值为1.04。     

高速磁浮轨道梁行车时的垂向动力响应仿真分析

上海磁浮运营线跨径为24.768m的轨道梁有单跨简支、简支变连续、双跨连续三种结构体系,运用有限元软件ANSYS分析了高速磁浮单跨简支轨道梁、双跨连续轨道梁的自振特性,并分别对其在车辆行驶过程中的垂向动力响应进行了仿真分析,从而得到轨道梁在磁浮车辆不同行驶速度下的垂向动力时程响应.数值模拟可为高速磁浮车桥耦合振动研究提供参考依据.     

中低速磁浮诱发交通枢纽换乘中心振动响应研究

针对中低速磁浮诱发机场综合交通枢纽换乘中心（GTC）振动问题,建立磁浮列车-轨道梁耦合振动模型和轨道梁-GTC-土体有限元模型,采用两步法对车致GTC振动响应特征、传播规律和振级进行分析.磁浮列车采用多体动力学建模,轨道梁采用有限元法建模,两者之间通过线性化磁轨关系形成耦合振动模型,并通过与现场实测结果对比验证了模型的正确性.基于所建立的耦合振动模型,获取H型钢轨枕与承轨台之间的扣件力时程并将其施加在轨道梁-GTC-土体模型上,通过瞬态分析得到了GTC典型观测点的动力响应.结果表明：磁浮列车诱发振动沿高度方向传播时,结构柱和楼板的振动响应均随高度的增加先减小后增大,沿水平方向传播时,振动响应随距离的增大而快速衰减;GTC振动响应存在明显的倍频现象,即扣件力主频倍频处振动响应的功率谱密度曲线存在明显峰值;当车速为60 km/h时,车辆激励主频与轨道梁一阶竖向自振频率接近,此时观测点的1/3倍频程最大振级大于其他车速;当磁浮列车以60~120 km/h车速通过GTC时,各楼层最大Z振级均未超过规范限值,表明该机场GTC具有良好的整体刚度.     

磁悬浮大跨度桥梁车桥耦合系统动力响应

以规划中的株洲段磁浮跨湘江大桥为背景,推导出磁浮列车系统的总势能,根据弹性系统总势能不变值原理和对号入座法则,建立磁浮列车—桥梁耦合系统动力响应方程。基于Fortran语言编制计算程序,对中低速磁浮列车—大跨度桥梁的耦合振动特性进行分析研究,通过改变磁浮列车—桥梁耦合系统的动力响应参数,包括行车速度、列车载重、车道数及轨道不平顺,分析各参数对车桥耦合系统的影响规律,并综合采用狄克曼指标和Sperling指标对磁浮列车的行车舒适性进行分析判断。结果表明：桥梁振动舒适性良好,动力参数分析所得结论可为磁浮桥梁设计施工、日常运营管理提供参考。     

基于向量式有限元法的磁浮列车磁力耦合系统建模与数值分析

针对中低速磁浮列车悬浮系统,基于向量式有限元法建立可变刚度的高架轨道梁模型,同时基于牛顿力学方程建立车辆系统模型,并通过可控悬浮电磁力将2个模型耦合。以轨道梁的跨中位移、梁端转角、振动加速度以及悬浮间隙偏差值为重要指标,从所提出的车?桥磁力耦合模型出发,通过数值仿真得到磁浮列车及轨道线路相应结构构件的振动响应及位移变形响应规律。最后,通过全尺寸磁浮列车现场试验初步验证所提出的磁力耦合模型的有效性。     

中低速磁浮车辆与U型梁耦合振动响应

为了评估中低速磁浮列车在U型梁上的走行性能,建立了考虑比例?积分?微分（PID）反馈控制的磁浮列车动力学模型,以及轨排和梁高1.7 m、跨度25 m的U型轨道梁有限元模型。利用开发的磁浮交通分布式协同仿真平台,计算了20~100 km·h^-1速度下磁浮车?轨?桥系统的动力学响应。结果表明：U型梁跨中挠度、电磁铁悬浮间隙变化量、车体和U型梁梁体的竖向加速度随车速提高变化不大,U型梁跨中挠度不超过3.00 mm,跨中F型导轨最大竖向位移约3.81 mm,悬浮间隙波动量小于1.00 mm,车体质心最大竖向加速度为0.13 m·s^-2;梁端和跨中接缝处轨排的竖向加速度随车速提高先减小后增大,最大加速度达到5.0g。中低速磁浮列车在U型轨道梁上能够稳定悬浮和安全平稳运行。     

移动荷载作用下铁路桥梁振动分析

提出了移动力作用下的轨道-桥梁单元，该单元由模拟钢轨的上层梁单元、模拟桥梁的下层梁单元，上层、下层梁单元之间的连续弹簧和阻尼器，以及多个作用在上层梁单元的集中力组成。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的“对号入座”法则，建立了多个移动集中力作用下的轨道-桥梁单元和系统的振动方程。用逐步积分法求解系统的振动方程，得到轨道和桥梁的动力响应。举例说明了模型分析轨道和桥梁动力响应的可靠性．     

基于动柔度法的车-线-桥垂向耦合振动分析

利用动柔度的思想建立高速铁路车辆-轨道-桥梁垂向耦合动力学频域模型。将车辆看作具有10自由度的多刚体系统,推导出车辆系统的动柔度;将钢轨看作无限长Timoshenko梁、轨道板简化为自由-自由的Euler梁、桥梁简化为简支Euler梁,扣件系统和CA砂浆层用线性弹性阻尼单元模拟,从而建立线-桥垂向动力相互作用系统,利用动柔度的思想求得线-桥垂向动力相互作用系统的动柔度;利用线性化Hertz接触理论,将车辆系统与线-桥垂向动力相互作用系统耦合成车-线-桥垂向耦合振动模型。分别求解单位简谐激励、轮轨几何粗糙度激励下的轨道系统和桥梁结构的动力学响应,最后结合虚拟激励法求解轨道谱激励下的轨道系统和桥梁结构的随机振动响应。研究结果表明:利用动柔度思想建立的频域车辆-轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,具有逻辑清晰、求解快速的特点,能够直接求解系统在频域的动力学响应。     

钢筋混凝土双曲拱桥计算模型修正方法

分别用实体单元和梁杆单元建立双曲拱桥有限元模型(FEM),对其进行静动力的分析,并将得到的挠度、固有频率、振型等与现场实测结果进行比较.结果表明:梁杆单元模型的计算结果精度要略差于实体单元模型,但计算效率大大高于实体单元模型;对梁杆单元模型进行合理的模型修正,可以使其静动力特性更加符合实际,计算结果与实测结果的误差由原先的24.6%降低至8.33%以内.研究结果可为钢筋混凝土双曲拱桥的建模方法、模型修正和科学计算提供依据.     

车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析

现有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响,基于LS-DYNA程序,采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压,结合常用重载三轴汽车的结构参数,运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性,建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法,将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来,形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性,并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.     

车辆-有砟轨道-桥梁系统动力分析模型及验证

针对桥上有砟轨道,利用耦合动力学理论,建立了车辆-有砟轨道-桥梁系统动力分析模型,编制了仿真计算程序.通过与既有理论分析结果和软件计算结果的对比,对本文所建模型的正确性进行了验证.该模型可用于研究车辆、轨道和桥梁结构的动力相互作用,可用于对车辆运行的舒适性以及桥上有砟轨道结构的动力特性进行预测评价.     

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。     

跨座式单轨车轨耦合系统振动信号采集频率分析

针对跨座式单轨车轨耦合系统振动信号采集时,振动信号采集频率会对车轨耦合动力响应数据处理结果产生影响,利用有限元分析软件建立跨座式单轨车轨耦合系统模型,探究不同车速下车辆与轨道梁振动响应随振动信号采集频率变化的趋势,进而得出适宜于车辆与轨道梁振动信号采集频率范围。研究结果表明：若振动信号采集频率过低,会导致车轨耦合振动响应结果失真,采集频率过高,对结果的精度提高效果并不明显;车辆振动信号采集频率宜不低于200 Hz;轨道梁垂向、横向振动加速度信号采集频率最低值分别为600 Hz和1500 Hz,且车速越高,振动信号采集频率对轨道梁振动加速度结果准确性影响越大。     

超导磁浮交通研究进展

超导磁浮交通具有无接触摩擦磨损、运行速度高、环境友好、安全可靠等优点,是先进轨道交通技术的典型代表。基于钉扎效应的高温超导磁浮列车与以超导磁体作为车载动子的电动磁浮列车是超导磁浮交通的主要形式.文中分别详细介绍了高温超导磁浮列车与电动磁浮列车各自结构原理及发展历程,并总结了这两种典型超导磁浮交通形式的主要优缺点.目前超导磁浮交通总体朝向"高速"方向发展,结合真空管道的高温超导磁浮以及利用高温超导磁体取代低温超导磁体的电动磁浮将是未来高速交通的主要选择.     

强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响

中低速磁浮快线轨道通电时会使周围的电场和磁场发生强烈的变化,形成强电、强磁场效应,是上跨磁浮快线轨道钢箱梁顶推及落梁施工的重大安全隐患.以长沙黄花国际机场大道工程为案例,研究强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响.采用大型有限元分析软件ANSOFT,对磁浮快线轨道产生的强电、强磁场进行有限元分析及数值计算,假定钢箱梁推进过程中磁浮轨道电流保持不变,通过改变钢箱梁相对于轨道的位置,研究不同工况下强电、强磁场对钢箱梁顶推落梁产生的影响,并对每一个工况进行静态分析及计算,得出相应的施工安全范围,为今后类似工程提供具有参考价值的理论和经验.     

电磁悬浮型高速磁浮车-岔垂向动力响应

从车辆构造特点出发,建立电磁悬浮（EMS）型高速磁浮车辆悬浮架、悬浮电磁铁链式结构动力学模型,并引入基于状态观测器的悬浮控制算法。结合反映道岔结构特征及动力特性的有限元模型,建立车-岔系统动力响应分析模型。仿真结果表明,所提出精细化模型的数值模拟结果与实测数据较为接近。在此基础上,开展了单节和多节编组列车在静悬以及低速和高速通过道岔等多种工况下的仿真试验,分析了不同影响因素下高速磁浮车-岔系统振动特征。仿真和实测结果表明,明确车-岔-悬浮控制之间的参数匹配关系是揭示车-岔相互作用机理的前提和关键。     

磁浮专网建设优化项目中的沟通管理

本文讨论了磁浮专网建设优化项目在实施时的沟通管理问题。磁浮列车专网是保障地面高速轨道中进行移动通信的专用覆盖网络。随着中国高速轨道交通建设步伐的日趋加快,对于高速轨道的通信保障需求日显急迫,如何利用当代先进的信息技术提升高速轨道的通信水平,已经成为时代赋予信息化建设的使命。在上海磁浮列车线建成通车的背景下,磁浮专线建设和优化正式提上了日程。本文中首先提出了磁浮专线建设优化项目实施过程中沟通管理中的重点与关键,指出把建立沟通管理计划,内部沟通注重文档化和尽早沟通、主动沟通原则融入沟通管理的具体措施,探索了一条对新型复杂信息系统项目进行有效沟通的路子。最后,提出在沟通过程中设计有针对性的差异化绩效报告有利沟通完善的认识。     

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。     

高速列车作用下路基上板式无砟轨道动力系数

基于列车-轨道耦合动力学理论,建立列车-板式无砟轨道-路基三维有限元耦合动力学模型,并对建立的三维有限元耦合动力学模型进行相应的程序验证。运用建立的耦合动力学模型,对列车在路基上板式无砟轨道线路上高速行驶时,在线路平顺工况和各种不平顺工况下,无砟轨道各部件动力特性和相应动力系数进行理论研究。研究结果表明:在线路平顺状态下,车辆轮载及无砟轨道各部件动力响应很小,动力系数不超过1.2;在线路中长波随机不平顺激扰下,轮载动力系数接近2,无砟轨道各部件动力系数在1.70～2.06之间,轮载动力系数和无砟轨道各部件动力系数相差不大;短波不平顺对轮载动力系数有很大的影响,由于短波不平顺引起的振动在无砟轨道中衰减很快,其对无砟轨道上部部件动力系数的影响较大,而对无砟轨道下部部件动力系数的影响很小。     

摩擦摆支座对高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震分析

为研究摩擦摆支座(FPB)对地震下高速列车-简支梁桥耦合系统的减隔震作用,基于ANSYS和SIMPACK平台,建立了高速列车-多跨简支梁桥耦合系统的三维有限元模型.模型中采用104~#力元模拟FPB,将轨道不平顺和地震力作为耦合系统的激励,开展了FPB对地震荷载下车-简支梁桥耦合系统的减隔震研究.结果表明,在El Centro地震波作用下,车-桥系统的动力响应随着车速、地震强度、墩高度的增大而增大.地震强度小于0.12g时,FPB能减小车-桥系统除墩顶横向加速度以外的其他动力响应,车速越大、墩身越高, FPB的减振效果越显著;地震强度大于0.12g时,FPB会增大车桥系统的动力响应.建议在高速铁路简支梁桥减隔震设计中,墩高不宜超过16 m,摩擦摆支座的参数应根据具体桥梁进行选择.