EMS磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)振動(dòng)機(jī)理及抑制方法研究.pdf

1、EMS磁懸浮列車(chē)作為一種新型的非接觸式地面有軌交通工具，其與傳統(tǒng)的輪軌鐵路相比，在爬坡能力、安全性、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在軌道交通領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。采用德國(guó)TR技術(shù)的上海高速磁浮線已于2006年正式投入運(yùn)營(yíng)，日本采用HSST技術(shù)的東部丘陵線也于2005年投入運(yùn)營(yíng)，并已經(jīng)取得優(yōu)良的運(yùn)營(yíng)業(yè)績(jī)。我國(guó)經(jīng)過(guò)近10多年的研究，中低速磁浮列車(chē)采用了EMS技術(shù)方案，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁浮鐵路現(xiàn)已進(jìn)入最后的工程實(shí)踐階段?？梢灶A(yù)

2、見(jiàn)，未來(lái)EMS磁浮鐵路技術(shù)在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用空間。
　　由于EMS磁浮列車(chē)懸浮時(shí)依靠控制系統(tǒng)產(chǎn)生電磁力，該懸浮在受到多種車(chē)-軌因素影響時(shí)可能會(huì)發(fā)生磁浮車(chē)輛振動(dòng)和軌道振動(dòng)相互影響的特有現(xiàn)象。雖然經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多年的研究，但在工程實(shí)踐中并沒(méi)有能夠完全解決。在我國(guó)磁浮列車(chē)試驗(yàn)線中，也出現(xiàn)了很多與車(chē)-軌系統(tǒng)振動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題，迫切需要解決。因此，為磁浮鐵路國(guó)產(chǎn)化展開(kāi)相應(yīng)的理論研究顯得十分急迫。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文將從EMS磁浮列車(chē)系統(tǒng)

3、振動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理出發(fā)，跟蹤國(guó)內(nèi)外磁浮車(chē)輛動(dòng)力學(xué)和控制理論等相關(guān)領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，針對(duì)EMS磁浮系統(tǒng)振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行較為詳細(xì)的研究，并尋找有效抑制磁浮系統(tǒng)振動(dòng)方法。
　　EMS磁浮列車(chē)不同于傳統(tǒng)輪軌鐵路的關(guān)鍵在于使用電磁力代替了輪軌系統(tǒng)中的一系懸掛支撐力，這是磁浮系統(tǒng)特有振動(dòng)問(wèn)題的根源。本文第二章基于國(guó)內(nèi)外的研究成果，建立了單磁鐵懸浮系統(tǒng)，考慮車(chē)輛-軌道之間的相互耦合作用，對(duì)磁浮系統(tǒng)起浮后的靜態(tài)懸浮過(guò)程進(jìn)行了分析，理論分析了系統(tǒng)振動(dòng)的內(nèi)在機(jī)

4、理，討論了懸浮控制器及車(chē)-軌主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的內(nèi)在影響，并采用數(shù)值仿真的方法驗(yàn)證了理論分析的結(jié)論。為展開(kāi)磁浮系統(tǒng)振動(dòng)的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　EMS磁浮列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)，影響磁浮系統(tǒng)振動(dòng)的因素較列車(chē)靜浮時(shí)更加復(fù)雜。隨著磁浮列車(chē)速度的提高，車(chē)輛以更快的速度通過(guò)軌道，必然使軌道的形變和振動(dòng)增大，車(chē)-軌耦合后使整個(gè)車(chē)廂-懸浮架-軌道的系統(tǒng)振動(dòng)變得更加劇烈，對(duì)磁浮車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的影響。本文第三章研究了EMS磁浮列車(chē)運(yùn)行中的振動(dòng)特

5、性，理論分析了懸浮控制器、車(chē)-軌主要參數(shù)對(duì)于振動(dòng)影響的機(jī)理。提出了一種快速判斷彈性軌道上磁浮列車(chē)動(dòng)力穩(wěn)定性的新方法，給出了相關(guān)的判據(jù)，并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了理論分析的結(jié)論。該研究為EMS磁浮鐵路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　中低速EMS磁浮列車(chē)具有爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但磁浮列車(chē)通過(guò)較大坡度的軌道時(shí)由于軌道快速變化，使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，對(duì)車(chē)輛的安全性和舒適性造成影響。針對(duì)磁浮系統(tǒng)軌道在坡道處的線路設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外并無(wú)相應(yīng)的理論研究成果的情況，

6、本文第四章建立了磁浮車(chē)輛通過(guò)軌道變坡點(diǎn)的系統(tǒng)模型，理論分析了折線變坡點(diǎn)及豎曲線兩種軌道條件下，車(chē)輛速度及軌道曲線等主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的影響，最后進(jìn)行相應(yīng)的仿真驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的結(jié)論。該研究對(duì)于中低速EMS磁浮系統(tǒng)在上下坡處的軌道設(shè)計(jì)提供了相應(yīng)的理論依據(jù)，對(duì)于高速EMS磁浮系統(tǒng)的軌道設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)值。
　　形成EMS磁浮列車(chē)振動(dòng)的因素很多，如行駛中切割空氣形成的力、推進(jìn)及各種輔助設(shè)備形成的振動(dòng)、車(chē)-軌耦合、軌道不平順等。由于這些因素

7、的存在，其振動(dòng)本身不可避免，如何抑制振動(dòng)，提高磁浮列車(chē)行駛的平穩(wěn)性、舒適性是一個(gè)系統(tǒng)工程。但由于EMS磁浮列車(chē)在國(guó)內(nèi)的工程化應(yīng)用處于起步階段，其相關(guān)的減振技術(shù)在理論研究、工程實(shí)踐方面還太少。本文在第五章中介紹了磁浮系統(tǒng)軌道譜及車(chē)輛振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，理論分析了EMS磁浮車(chē)輛抑制振動(dòng)的基本原理，分別就磁浮列車(chē)在靜浮和運(yùn)行中提出的振動(dòng)抑制的方案，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值仿真驗(yàn)證。該研究對(duì)于國(guó)產(chǎn)磁浮系統(tǒng)的成功運(yùn)營(yíng)具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　綜上所