中低速磁悬浮铁路路基轨道梁计算方法

研究目的:中低速磁悬浮铁路是一种新型交通运输系统,其路基-轨道梁结构对系统的安全性、运行稳定性和乘坐舒适性有重要影响。为简单合理确定车辆荷载作用下路基-轨道梁结构的挠度和内力以便为实际工程设计提供理论依据,基于Winkler弹性地基上的Timoshenko梁模型,建立中低速磁悬浮铁路路基轨道梁计算方法。研究结论:(1)通过拟静力法将车辆动力荷载转换为等效惯性力,结合梁体边界条件,采用Laplace变换方法,推导出了竖向集中荷载作用下轨道基础梁的挠度和内力的计算公式,并通过室内模型试验和现场测试进行了验证;(2)轨道基础梁的挠度和弯矩沿梁体长度均呈中间大、两端小的抛物线型分布模式,二者理论值与试验值的最大误差分别约为10%、5.6%;(3)梁体剪力沿长度呈跨中为零的线性分布,理论值与试验值最大误差约为5%;(4)本文所建立的计算方法可为中低速磁悬浮铁路路基轨道梁的实际工程设计提供参考。

横向贯通式中低速磁浮一体轨道梁钢-混结合部试验研究

为解决中低速磁浮分离式轨道梁存在的养护难、构件多,以及无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出一种横向贯通式梁轨一体轨道梁结构,针对其钢-混结合部的静力性能开展有限元分析和足尺模型试验研究,并对关键设计参数进行参数分析。结果表明,在5倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,承载力满足设计要求,且具备较高富裕量;竖向荷载主要通过钢板承压作用传递至混凝土梁体,焊钉对竖向荷载的传递作用较小;设计参数分析表明,适量提高钢连接件钢板厚度有利于竖向荷载的平顺传递。研究结果可以为梁轨一体轨道梁设计提供参考。

德钢4号高炉烟气自循环制粉系统设计

对四川德胜集团钒钛有限公司应用不带脱水装置的烟气自循环制粉工艺进行了介绍和总结,该制粉工艺的烟气炉采用全烧高炉煤气、中速磨煤机制粉、一级大布袋收粉,磨制的烟煤挥发分为25%,在稳定生产期间系统末端氧含量控制在12%以内,粉尘排放浓度<10 mg/Nm^(3)。生产实践表明:不带脱水装置全烧高炉煤气的烟气自循环制粉工艺安全可靠,满足生产要求。

中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究

针对中低速磁浮分离式轨道梁建筑高度较大、无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出了一种开孔钢板式梁轨一体轨道梁结构,并针对其钢-混结合部的静力性能开展足尺模型试验和有限元仿真计算分析.首先,介绍了梁轨一体轨道梁工程背景以及钢-混结合部的结构特征;其次,设计了钢-混结合部静载模型试验,测试F轨、钢连接件和混凝土等构件在各级荷载下的应力和位移;最后,建立了钢-混结合部实体有限元模型,并结合试验数据分析了钢-混结合部的受力性能、传力机理以及设计参数影响.研究结果表明:1)在1.50倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,连接件承载力满足设计要求;荷载继续增大时,F轨的荷载-应力曲线表现出一定的非线性;5.47倍设计荷载下,混凝土梁体发生开裂破坏.2)F轨内外磁极位移均较小,钢-混结合部刚度较大;F轨内外磁极位移差在设计荷载下满足设计限值;1.58倍设计荷载下内外磁极位移差达到0.54 mm,开始超过位移差限值;表明钢混结合部刚度的富裕量小于强度,钢连接件应以刚度控制设计.3)在正常运营状态,磁浮列车荷载主要由钢连件的钢板承压传递,焊钉与开孔钢板传力比例较小;钢连接件中开孔直径、贯穿钢筋直径对传力影响较小,钢连接件腹板厚度增加使得钢混结合部处传力更加平顺.

基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车联合制动系统控制方法

中低速新能源汽车是常见的交通工具,但是其制动控制存在响应时间长、控制效果差的问题,设计一种基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车联合制动系统控制方法。首先,构建基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车动力学方程,采集传感信息,然后,考虑开环控制容易导致控制系统的稳定性和鲁棒性差的问题,基于转鼓转速传感的联合制动系统传递函数推导出开环、闭环双传递函数,最后,根据系统传递函数,设计PID控制器的参数,通过PID控制器输出电-液联合制动控制信号,实现汽车联合制动系统控制。实验结果表明:所提方法的速度-位移曲线与现实速度-位移曲线基本一致,加速误差在-0.5 m/s2~0.5 m/s2范围内,平均制动控制响应时间为0.075 s,具有良好的制动控制能力。

预应力效应对中速磁浮线路简支梁车-桥耦合振动响应的影响

以长沙磁浮线路简支梁桥为研究对象,建立考虑不同预应力效应的磁浮线路简支梁桥车-桥耦合振动模型,分析预应力效应对中速磁浮线路车-桥耦合振动响应的影响。结果表明:预应力效应的变化对桥梁动力响应影响明显,预应力增加显著加剧桥梁竖向振动加速度,预应力由0.67P0(P0为张拉控制应力)增加到1.33P0时,桥梁跨中竖向最大加速度从0.21 m/s^(2)增至0.44 m/s^(2);车速增加会加剧预应力效应的影响,对桥梁竖向振动加速度的影响尤为明显,车速由20 km/h增加到200 km/h时,在1.00P0作用下,桥梁跨中竖向最大加速度从0.15 m/s^(2)增至0.76 m/s^(2);箱壁局部变形对车-桥耦合竖向振动响应有显著影响,预应力导致的箱壁局部变形不可忽略。

内嵌式中低速磁浮线路平面最小曲线半径

[目的]内嵌式中低速磁浮系统作为一种新型的轨道交通制式,其车辆及轨道系统依靠非接触式支撑运行,且车辆走行机构内嵌于轨道梁内,因此需针对其车线匹配原理、车辆和轨道梁结构特点,研究线路平面最小曲线半径取值,以支撑工程设计。[方法]介绍了内嵌式中低速磁浮系统的特点;介绍了平面最小曲线半径取值的基本原理;基于车辆行驶动力学理论,分析了内嵌式中低速磁浮线路的旅客舒适度标准及平面最小曲线半径取值。[结果及结论]在列车运行速度一定的情况下,平面最小曲线半径主要取决于横坡角允许值和未被平衡离心加速度允许值。在参考国内外其他轨道交通制式的试验结果、相关标准规定、传统中低速磁浮系统实际建设运营情况的基础上,建议最大横坡角不大于8°,最大未被平衡离心加速度在一般和困难情况下分别不大于0.4 m/s^(2)和0.6 m/s^(2)。当内嵌式中低速磁浮系统设计速度为200 km/h时,线路平面最小曲线半径一般和困难情况下分别可取为1800 m和1600 m。

分离器转速对中速磨煤机风粉分配的影响

针对磨煤机内部流场复杂且不均匀的问题,通过建立完整的中速磨煤机模型,采用CFD软件求解磨煤机内部流动方程,利用DPM迭代获取颗粒流动参数,探究了不同动态分离器转速下中速磨煤机内部流动情况和出口风粉分配特性。研究结果表明:一次风在磨煤机出口4根出粉管处分配特性较好且与试验结果相吻合;煤粉粒径较小时,4根出粉管的煤粉质量流量偏差较小,且随动态分离器转速提高变化不明显;随着粒径的增加,煤粉颗粒运动轨迹呈现为贴壁运动,4根出粉管的煤粉质量流量偏差逐渐增大;同时对于大粒径煤粉颗粒,随着动态分离器转速提高,4根出粉管煤粉质量流量偏差逐渐降低。

基于粉管动压和煤粉分配的热态条件下中速磨煤机入口风量标定试验方法

针对中速磨煤机输运介质特点及入口管路、空间等限制,冷态纯空气条件下的测试方法无法保证磨煤机入口风量标定测试及时性的问题,热态运行工况下,选取流场稳定的磨煤机出口管道,采用等截面网格法测试各粉管动压和煤粉分配特性,并用循环迭代法获取风粉混合物流速,最终以实测的磨煤机出口风粉混合物流量与煤量、设计密封风量的差值对磨煤机入口风量进行标定。试验结果表明,在相同的实测原始数据基础上,采用上述方法获取的磨煤机入口流量更接近真实值,准确性较采用冷态纯空气条件下的计算结果提升约15百分点。该方法测试简单,实操性强,可有效提升中速磨煤机入口风量标定结果的准确性和及时性,同时,对相似工业环境中含粉气流流量的测试也有一定的指导作用。

基于双端行波频率变化特性的中低速磁浮交通供电轨故障定位方法

中低速磁浮供电轨供电过程中容易发生直流接地故障,由于其供电距离较短、接地网结构复杂,发生直流接地故障后不易准确定位故障点。为此针对以上问题,根据列车运行过程中车体与轨道无接触的特点,建立中低速磁浮牵引供电系统,分析双端故障测距与单端故障测距的优缺点,研究供电轨发生接地故障后故障行波时域分布与频域分布的关系;并通过计算式计算分析行波频谱的产生机理,得出故障行波的频率分布不受车站内阻抗、过渡电阻的影响,只与故障点位置和故障行波到达线路两端的时间相关;基于此,提出基于双端频率变化特性的中低速磁浮交通供电轨故障定位方法,根据故障行波频率特性与行波速度计算故障点位置。并且通过仿真验证,该方法不受故障点位置、过渡电阻大小影响,且适用于单处接地故障、多处接地故障类型,故障误差始终保持在1%以内,相比传统的直流牵引供电系统故障定位方法,测量精度更高,适用于中低速磁浮交通供电轨接地故障。

抗蛇行旋转减振器在地铁车辆上的应用研究

为了进一步提高现有中速地铁车辆的稳定性和节省低地板车辆的空间,解决由于结构剩余空间不足及车辆限界限制导致无法加装抗蛇行减振器的问题,提出一种适用于铁道车辆的抗蛇行旋转减振器。将传统旋转减振器隔板上的滑阀式阻尼阀系更改为成本低廉的阀片式阻尼阀系,便于通过增加或减少阀片数量调节阻尼阀以适用于铁道车辆的节流特性。相比于传统的铁道车辆筒式液压减振器,旋转减振器具有结构可靠、散热性能更好、安装空间小、安装灵活等优势。建立旋转减振器的数学模型,并与传统抗蛇行减振器的试验结果进行对比,验证旋转减振器模型的准确性;建立旋转减振器与地铁车辆动力学联合仿真模型,分析旋转减振器对车辆系统动力学性能的影响。仿真结果表明:旋转减振器能够代替抗蛇行减振器提供回转阻尼,使中速地铁车辆具有更好的稳定性和平稳性,同时满足曲线通过的要求。

中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度研究

为研究中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度,该文基于磁浮交通线路参数的计算方法、相关要素,以及线路自身的特点,推导出适用于中低速磁浮的曲线半径、缓和曲线长度计算公式,在参考相关标准的基础上,对中低速磁浮列车以20~160 km/h速度运行时的最小平、竖曲线半径及缓和曲线长度进行了理论分析,进一步给出其建议值,并建立了考虑主动反馈控制特性的车辆模型,通过动力学仿真对取值的可靠性进行了验证。研究结果表明:最小平曲线半径取值受指向外侧的最大侧向加速度控制,最小竖曲线半径取值受凹曲线上最大法向加速度控制,当列车运行速度一定时,横坡角越大,最小平曲线半径取值越小,而纵坡对最小竖曲线半径取值几乎无影响;当横坡角为2°,列车在正常条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大侧向冲击控制,在困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制,当横坡角为4°、6°,列车在正常/困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制;按横坡角最大值6°考虑,列车以160 km/h在正常条件下运行时,建议最小平曲线半径及缓和曲线长度分别取970 m、120 m。该文研究成果可为中低速磁浮交通的选线设计提供理论依据和数据参考。

中低速磁浮列车操纵策略及运行优化算法

中低速磁浮列车线路坡度起伏大,运行环境复杂,为改善其运行优化效果,提出一种基于改进蜣螂优化算法的中低速磁浮运行优化方法。首先,针对线路特点提出“多次惰行”的操纵策略;其次,构建一种考虑准时性、节能性和舒适度的中低速磁浮列车运行优化模型;然后,运用Cubic混沌映射和反向学习策略对蜣螂优化算法进行种群初始化,同时设计线性自适应种群分配比提升算法收敛速度;最后,利用基准测试函数与传统智能优化算法进行对比测试,并基于某磁浮线路进行实例仿真。实验结果表明:改进的算法不仅在求解复杂函数上有良好寻优性能,同时实例仿真中各项性能指标均有效提升,具有较好的参考意义和实用价值。

基于主动导向的构架式中低速磁浮曲线通过性能仿真

为提高磁浮车辆悬浮架的功能特性,针对悬浮架的技术一直在不断改进。以一种主动导向的构架式中低速磁浮悬浮架为研究对象,基于其导向电磁铁进行理论计算和二维、三维电磁仿真,对其磁场分布特性和变化特性进行分析,并对导向电磁铁导向力随气隙和电流变化关系进行模拟;基于拟合所得的导向力公式建立含主动导向控制的中低速磁浮车辆动力学模型,采用Simpack和Matlab等软件联合仿真其通过70 m最小半径曲线和550 m最大半径曲线的动力学响应,检验悬浮架结构的合理性和可行性。结果表明,导向电磁力的仿真数值充分考虑了电磁铁的漏磁、边缘效应和磁饱和现象,相较于理论数值更接近实际数值;基于模拟关系和仿真结果误差棒拟合所得导向电磁力公式相关参数高于0.9,符合拟合精度要求;利用拟合公式设置的导向控制系统,能够使得构架式中低速磁浮车辆以10 km/h速度顺利通过70 m最小半径曲线,以80 km/h速度顺利通过550 m最大半径曲线,悬浮间隙均不超过4 mm的标准限值,车体的横向、垂向加速度均不超过2.5 m/s2的标准限值,车辆运行平稳性指标始终不超过2.5,属于优秀级别,悬浮架结构合理。

中低速磁浮圆曲线钢箱梁桥车致振动响应研究

随着圆曲线钢箱梁桥在城市交通中的应用愈发广泛,为探究其在中低速磁浮车辆运行作用下的振动响应特性,基于多体动力学和有限元方法建立车辆-轨道-钢箱梁刚柔耦合动力学模型,采用动态电磁阻尼力影响的二维磁轨关系,并考虑轨道关键部件的参振作用,分析圆曲线段钢箱梁的振动特性,探讨钢箱梁板厚、车辆速度及车体质量对钢箱梁振动响应的影响。结果表明:受曲率影响,钢箱梁在发生弯曲的同时亦会伴生扭转,产生弯扭耦合振动;钢箱梁的振动主要由10~20 Hz的钢箱梁整体弯曲振动、30~40 Hz的钢箱梁扭转振动以及50~70 Hz的轨道局部振动引起;计算得到的钢箱梁跨中横向及垂向最大挠度分别为1.26 mm、3.88 mm,均满足相关标准要求,钢箱梁具有足够的支撑刚度;各工况下的垂向加速度均未超过5.0 m/s^(2)的限值,且最高达到2.2 m/s^(2);在板厚10 mm以及超员载荷工况下,横向加速度大多超过1.4 m/s^(2)的限值,且最高达到4.0 m/s^(2);车辆速度的减小和车体质量的增加均会放大弯扭耦合作用影响,而板厚的增加则能够有效降低弯扭耦合作用影响,当板厚由10 mm增至40 mm时,一阶横弯及扭转频率对应振幅分别减小94.3%、98.7%。

中速磁浮列车-轨道梁-桥墩横向耦合振动分析

为研究桥墩参与作用的中速磁浮横向耦合振动,基于车辆动力学、结构动力学和PD控制算法原理,建立了考虑桥墩参与振动的车-桥横向动力分析模型。基于Mathematica编写的仿真程序分析了中速磁浮系统横向耦合振动的动力响应,研究了桥墩高度变化对系统振动的影响规律。研究结果表明,风荷载是中速磁浮系统横向耦合振动的主要激振源;是否考虑桥墩受风荷载作用对车辆系统动力响应的影响有限,桥墩高度变化对车辆系统的动力响应影响较小;是否考虑桥墩受风荷载作用对轨道梁位移响应的影响较大,差异值可达20%,桥墩高度与轨道梁位移不是单一线性关系,存在一个临界桥墩高度值,小于临界值时桥墩高度与轨道梁位移呈正相关,大于临界值时呈负相关。

基于CFD-DPM模拟的中速磨煤机风粉分配特性

中速磨煤机是燃煤电厂制粉系统的重要部件,承担原煤的研磨、干燥、运输等,磨煤机出粉管的风粉分配性能直接关系燃煤电厂的安全稳定高效运行。基于CFD-DPM方法,在全结构、足尺度、考虑实际运行中转动部件条件下,开展磨煤机内部气固两相流动研究。在网格无关性验证和模型验证的基础上,研究中速磨煤机粉管出口风粉分配特性,揭示煤粉分配不均匀的成因,进而提出在分离器折向门处于同一高度的筒壁上布置导流块体结构,改善粉管中粉量分配均匀性。结果表明,风环区域对磨煤机阻力贡献最大,分离器区域和粉管区域阻力较为接近,模拟条件下二者之和占磨煤机阻力的份额为28.3%~29.4%;各粉管之间风速差异很小,但粉量差异显著,其原因是风粉混合物受到磨辊的阻碍作用,被分为3股,从而进入分离器内锥体的风粉混合物呈现不均匀状态;在分离器折向门处于同一高度的筒壁上布置导流块体结构,可使各粉管风粉分配均匀性得到显著改善。

中低速磁浮列车噪声研究与分析

[目的]在实际运行过程中,中低速磁浮列车产生的噪声是影响其列车服务质量的关键,因此有必要对中低速磁浮列车进行噪声分析。[方法]介绍了中低速磁浮列车噪声试验方案;以某中低速磁浮车辆为例,对列车典型运行工况下的列车磁浮噪声、悬浮架振动和直线电机电流进行分析,并提出相应的降噪措施。[结果及结论]9#电机测点处声压的噪声频率主要集中在低频段50 Hz以下,1000 Hz及其倍频处的噪声尤为明显。悬浮架垂向振动加速度主要集中于0~1.5 g(g为重力加速度),制动段垂向加速度明显高于加速段垂向加速度。悬浮架的垂向振动加速度高频振动成分主要集中在1000 Hz及其倍频处。1000 Hz的谐波电流会引起谐波电磁激振力,使车底机械结构发生电磁激振,进而引起磁浮列车车底的高频噪声。调整开关频率和加装滤波器等降噪措施能有效降低中低速磁浮列车的运行噪声。

中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制方法。首先,根据中低速磁悬浮列车实际运行数据,利用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识列车模型参数,建立列车自回归模型。然后,根据得到的受控自回归积分滑动平均模型和Smith预估器构建带时滞补偿的广义预测控制器并分析其控制律更新过程,实现对中低速磁悬浮列车制动过程的纯滞后补偿,降低列车制动过程中时滞特性的影响。最后,基于某磁浮线现场数据,以中低速磁悬浮列车制动过程为被控对象进行实验仿真,并比较时滞补偿广义预测控制方法与传统广义预测控制方法对于中低速磁悬浮列车制动过程速度跟踪控制的效果。仿真结果表明:所设计的时滞补偿广义预测控制器能够以更高的精度实现对中低速磁悬浮列车制动过程的速度跟踪,且与传统广义预测控制方法相比,系统跟踪误差更小并具有更好的控制性能。所提出的时滞补偿广义预测控制算法不仅解决了中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,而且有效提高了列车制动控制的精度,验证了该方法的有效性。

构架式磁浮车辆悬浮冗余性能分析

为了提高中低速磁浮列车的运行安全性和可靠性,某公司设计了一种速度160 km/h、具有整体式悬浮框的构架式磁浮车辆。文章以该整体式悬浮框结构的构架式磁浮车辆为研究对象,研究其悬浮冗余有效性。基于Simpack多体动力学软件建立了车辆的动力学模型,分析构架式磁浮车辆在单点悬浮电磁铁失效时的动力学特性;对比了不同速度、不同位置电磁铁失效对车辆平稳性的影响;研究了不同的线圈串接方式下构架式磁浮车辆在电磁铁单点失效时的振动响应。结果显示,在电磁铁单点失效条件下,车辆各项指标均发生突变;不同失效速度下车体横向平稳性指标变化不大且均在优秀范围,而垂向平稳性指标随着失效速度的增加而增大,但在速度为100 km/h时仍保持优秀水平;不同位置的电磁铁失效对车辆平稳性影响差异不大;在采用一位线圈和三位线圈串接的减振措施后,构架式磁浮车辆的空簧垂向位移和悬浮模块振动加速度明显变小,减小了电磁铁的倾覆作用。