新型中低速磁浮车辆动力学特性分析

针对一种速度160 km/h新型中低速磁浮悬浮架,文章运用SIMPACK多体动力学软件建立了车辆的动力学模型,分析了该悬浮架在直线以及曲线工况下的动力学特性。结果表明,直线运行工况下车辆速度可以达到160 km/h,悬浮间隙、车体振动加速度等指标均符合要求,但在120 km/h时车辆各项指标有所恶化,为减小车体共振影响,对车体振动加速度进行了频率分析并给出优化建议。在曲线工况下,车辆的导向力、空簧横向位移及滑台位移等指标均在正常范围。研究结果证明新型中低速磁浮车辆的动力学性能符合要求,相关动力学结果可为新型悬浮架后续研究及工程化提供数据支持。

中低速磁浮车辆悬浮故障工况动力学分析

为研究中低速磁浮车辆电磁铁失效失去悬浮力时的故障工况对磁浮车辆动力学性能的影响,建立三悬浮架中低速磁浮车辆动力学模型,对直线运行和曲线通过性能的各项动态指标进行仿真分析。结果表明:电磁铁失效故障对平稳性指标和导向间隙影响较小,对悬浮间隙、悬浮模块点头角和通过速度影响较大;发生电磁铁失效故障时,直线路段需要限速60 km/h运行,R100曲线路段需要限速38 km/h运行。

中低速磁浮车辆悬浮控制器可靠性优化设计研究

[目的]悬浮控制器是中低速磁浮车辆的关键部件,其可靠性直接影响中低速磁浮车辆悬浮系统的稳定性及可靠性,需对悬浮控制器的可靠性进行优化。[方法]以单个悬浮电磁铁(内含2个悬浮控制器)为研究对象,分析了悬浮控制器的可靠性,建立了悬浮控制器的可靠性模型,开展了悬浮控制器故障树分析,找出影响悬浮控制器的关键因素。提出了悬浮控制器的优化方案,将单个悬浮电磁铁内含的2个悬浮控制器优化为1个悬浮控制器,并对部分关键部件进行了冗余设计。基于优化后悬浮控制器的电路原理,建立了优化后悬浮控制器的可靠性模型及故障树模型,并对悬浮控制器优化前后的可靠性进行对比分析。[结果及结论]与优化前单个悬浮电磁铁中2个悬浮控制器的总失效率(2.282×10^(-6)h^(-1))相比,优化后单个悬浮电磁铁悬浮控制器的失效率为1.064×10^(-6)h^(-1),失效率降幅为53.37%。优化后悬浮控制器的可靠度明显高于优化前悬浮控制器的可靠度。

低速磁浮车辆导向方式及其横向动态特性

为了获得低速磁浮车辆导向设计的基本参数和设计原则,开展了磁铁模块导向性能的静态分析与动态仿真研究。对不同导向方式下磁铁模块导向力、导向刚度以及垂向和横向力耦合度的大小进行比对分析,结果表明:在被动导向方式下采用磁铁横向对中布置和在主动导向方式下采用磁铁横向错位布置可以得到良好的车辆导向性能,而且后者更优;横向位移及其速度反馈主动导向可显著增加导向力和导向刚度,极大地改善模块动态导向性能,基本实现模块垂向和横向力解耦。建议低速磁浮车辆采用磁铁横向错位布置和横向位移与速度反馈主动导向方式。

迫导向机构对中低速磁浮车辆曲线通过性能的影响

为研究迫导向机构对中低速磁浮车辆的影响,建立了精细化的四模块、五模块中低速磁浮车辆动力学模型。对比分析了四模块、五模块中低速磁浮车辆通过曲线线路时有、无迫导向机构的动态响应差异,以及迫导向机构在不同未平衡加速度下的作用机制。结果表明,当未平衡加速度较大时,迫导向机构发挥导向作用;反之,迫导向机构发挥抗导向反作用。抗导向时,四模块中低速磁浮车辆迫导向机构转臂受力较大时,可采取中间移动滑台拆分的方式降低受力。在横风等强激扰下,迫导向机构对中低速磁浮车辆曲线通过性能具有积极意义。

中低速磁浮车辆悬浮架检修设备

为了更换、维修中低速磁浮车辆任意一组悬浮架,研发了磁浮车辆悬浮架检修设备。该设备为3 m的活动轨道,分为上下两层,上层可以在车辆悬浮架从车辆上拆下后向下移动,或安装时向上移动,同步性良好。当上层轨道与两侧轨道接平,磁浮车辆可以开到上面。重点介绍了该设备的设计思路、主体结构及在500 mm位移时接触力的有限元计算方法;介绍了该设备上、下梁调整定位锁紧装置,如何快速实现活动轨道与两边固定轨道的精确对接设计;介绍了保证升降平稳的导向结构,该设备样机经试验测试达到预期效果。

不同磁轨关系对中低速磁浮车辆垂向动力学性能的影响

为分析中低速磁浮车辆在直线段上2种不同磁轨关系的动力学性能的差异,分别采用弹簧阻尼法和悬浮控制法建立磁轨关系模型,分析2种磁轨关系力学特性,对采用PID控制的悬浮控制法的悬浮刚度和阻尼进行等效处理,并转换成弹簧阻尼法中的线性刚度和阻尼。通过仿真分析发现:2种模型在直线段的垂向平稳性、车体和构架的垂向加速度相差很小,有相近的计算精度;悬浮力最大值和3б统计值相差很小,均不超过0.2kN。因此,在计算中低速磁浮车辆直线动力学性能时,弹簧阻尼模型可以替代悬浮控制模型。

桥梁柔性对中低速磁浮车辆平曲线通过的影响

为研究桥梁柔性对中低速磁浮车辆在曲线半径为70.0 m的平曲线上运行时的动态响应影响,对通过柔性桥梁和刚性轨道时的车辆动态响应开展了对比分析.首先,建立了122个自由度的车辆空间动力学模型,模型中考虑了具有主动悬浮与被动导向特性的二维磁轨关系;其次,利用三维铁木辛柯梁参数化建模方法,建立了由柔性桥梁组成的平曲线有限元模型;最后,通过悬浮力的联系形成了车辆-曲线桥梁系统刚柔耦合动力学模型.研究结果表明:17.0 m跨径的圆曲线桥梁的自振特性和动位移响应满足相关标准要求;与车辆通过刚性轨道相比,柔性桥梁作用下的车辆系统动态响应更为剧烈,这种差异在车辆系统的横向动态响应上体现明显,而悬浮间隙和车体垂向加速度的响应差异较小,考虑刚性轨道时将高估车辆的曲线通过能力;柔性桥梁和刚性轨道两种模型计算得到的电磁铁最大横向位移不超过6.0 mm,悬浮间隙可在额定值的±4.0 mm内波动,表明在开展对比计算的工况下车辆具有良好的曲线通过性能.

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理,建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型,依据测试结果辨识了系统参数,试验验证了模型的准确性,并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明:空气弹簧在±70 mm有效行程范围内,其垂向载荷‑内压‑位移之间呈三次函数关系,行程大于70 mm时,载荷‑位移呈线性关系;磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大,可以分段线性近似表示;直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时,线性模型计算结果偏差较大,非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。

中低速磁浮车辆制动夹钳单元设计研究

中低速磁浮车辆因其具有的悬浮特性,其机械制动形式与一般的城市轨道交通车辆不同。文章介绍2种国内中低速磁浮车辆用制动夹钳单元的结构和工作原理,并根据中低速磁浮车辆的特点及使用工况,对制动夹钳单元在运用过程中可能存在的风险及原因进行分析,从而提出制动夹钳单元的设计建议,为制动夹钳单元的设计与制造提供参考。

锂离子电池中低速磁浮车辆上的应用

文章主要介绍中低速磁浮车辆悬浮蓄电池的类型选型,并对悬浮蓄电池的电压、节数、容量的确定进行了分析。

中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚吊杆解析与有限元分析

综合考虑中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚片梁和吊杆的刚度,通过解析分析和动力学仿真研究了抗侧滚吊杆刚度对悬浮架扭转刚度、悬浮电流和悬浮模块侧滚角的影响。解析分析表明,采用刚性吊杆和弹性吊杆时,悬浮架的抗扭刚度大小基本一致;但采用刚性吊杆,悬浮模块的侧滚角明显小于采用弹性吊杆的侧滚角。动力学仿真计算显示,当磁浮车辆通过曲线时,采用弹性吊杆时电磁铁电流波动幅值较小,但电磁铁发热量变化并不明显。

中低速磁浮车辆的全自动钩缓装置设计

根据中低速磁浮运输系统中车辆车体强度较低、车端设备布置空间小的特点,设计了一种全自动钩缓装置,在适应中低速磁浮车辆车体结构的同时,实现了车钩自动连接、分解功能及速度为5km/h碰撞的可恢复能量吸收能力。本文详细介绍了全自动钩缓装置的连挂系统、缓冲装置和电气车钩及控制系统等部件的组成及工作原理,对后期项目的钩缓装置设计具有指导意义。

中低速磁浮车辆均衡修模式探讨

中低速磁浮车辆是近年来一种新型轨道交通工具,并没有成熟的车辆维修模式,文章从车辆全寿命周期成本分析出发,结合现有成熟地铁车辆检修模式,提出了适宜于中低速磁浮列车的均衡修检修模式,并阐述了均衡修检修模式在中低速磁浮车辆维修方面的优势。

中低速磁浮技术在城市轨道交通中的应用

介绍了中低速磁浮交通在国内外的发展以及中低速磁浮列车基本组成、磁浮技术原理和特点。

中低速磁浮交通车辆闸片试验方法研究

中低速磁浮交通车辆摩擦制动采用闸片夹紧线性导轨的方式施加,无法使用传统轮轨车辆的闸片试验方法进行闸片性能评估。针对这一问题,总结了中低速磁浮交通车辆闸片试验的特殊需求,提出了此类试验盘片设计方法和盘片配合方式,设计了1套适用于中低速磁浮交通车辆闸片的摩擦磨耗试验流程,其涵盖对闸片一般性能、低速磨耗性能和冲击性能的验证方法。

五转向架磁浮车辆转向机构的结构分析与设计

磁浮交通作为新型轨道交通制式具有安全度高、性价比好、适应性强,且低噪音、低辐射,环境友好,正在被越来越多的城市选择的新型交通工具。由于在弯道处单元模块和列车车体的相对位置的关系,磁浮列车需要借助转向机构进入弯道。因此基于现有的磁浮车辆及线路条件设计计算确定一个合适的转向机构是一项十分必要的工作。针对中低速磁浮的转向机构进行了详细的结构分析,在确定以滑台间距误差i?l越小的目标的情况,进行了转向机构的具体设计计算,同时在整车模型上进行的机构的仿真分析,最终确定的转向机构的几何参数满足五转向架中低速磁浮车辆运行需求。

中低速磁浮交通车岔耦合振动研究

试验分析了中低速磁浮交通试验线车岔耦合振动特性。通过采用增加台车、沙袋、液体质量双调谐阻尼器等方式进行了多次对比测试。结果表明,采用台车和沙袋相结合的方式或采用液体质量双调谐阻尼器,都能有效地抑制车岔的耦合振动。为得到稳定的阻尼减振效果,在道岔主动梁上采用多组液体质量双调谐阻尼器作为工程化应用的吸能装置,成功解决了车岔耦合振动问题,为中低速磁浮交通的工程化应用和推广积累了经验。

中低速磁浮轨道检测装置研究

文章分析了中低速磁浮车轨匹配关系,提出了中低速磁浮轨道检测的内容和方法。通过对中低速磁浮轨道检测装置进行设计、研制和试验验证,为今后开展更高效智能的中低速磁浮轨道检测车研究工作奠定基础。

故障工况下常导磁浮车辆悬浮架载荷特性研究

针对中低速常导磁浮车辆运行过程中可能出现的故障工况,对悬浮架的载荷特性展开研究。首先根据实际参数建立动力学模型并分析其振动特性,研究了悬浮架构架在电磁铁失效、空气弹簧失效等故障工况下的位移特点;然后分析故障工况下悬浮架的载荷特性,并对悬浮架各部件的强度进行评估。研究结果表明:磁浮车辆的车体与悬浮架通过滑台间接相连,使得振动形式比较丰富;在电磁铁失效故障工况下,悬浮架构架质心的位移相对较大,与轨道碰撞后使得悬浮架载荷发生突变;相对于正常运行工况,左侧电磁铁失效时纵梁的应力最大值增长为原来的3.87倍,左后空簧失效和紧急落车时托臂的应力最大值分别增长为原来的2.59倍和8.11倍。对故障工况下悬浮架的载荷特性进行研究,可以为疲劳寿命计算和结构强度设计提供参考依据。