小型化磁浮轨道结构设计与分析

研究目的:小型化磁浮应用场景与定位和常规中低速磁浮不同,现有的轨道方案难以满足线路要求,并且成本不易控制,为适应磁浮巴士试验线线路短、曲线半径小、运量及速度要求不高等特点,开展小型化磁浮轨道结构设计,并通过建立有限元模型,研究导轨周围的磁场分布、悬浮力及导向力变化特性,分析和验证轨道结构在多种荷载工况下的可靠性。研究结论:(1)新型轨道整体结构简单,施工安装方便,曲线适应性好,造价低,适用于小批量生产;(2)悬浮力与悬浮间隙及横向偏移呈负相关关系,8 mm额定悬浮间隙下,轨道提供的悬浮力能够满足车辆载重的需求;(3)导向力与横向偏移呈正相关关系,横向偏移超过±3 mm后,导向力增速逐渐变缓;(4)在不同荷载工况下,轨道各结构的应力均满足材料强度要求,导轨内外磁极面高度差始终低于0.5 mm;(5)相关研究成果可为小型化磁浮轨道结构设计提供参考和借鉴。

基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺误差研究

中低速磁浮轨道10 m弦测值作为评价轨道几何平顺性的标准时,由于弦测值在幅频范围内存在畸变并受基准线选取的影响而产生较大误差。本文推导了弦测法“以小推大”的传递函数,进一步定义了“以小推大”及其逆推算法的误差放大系数;分析了弦长、矩阵维度对误差积累特性的影响,结合传递函数分析不同波长对误差的敏感性差异,并通过数值模拟进行验证。结果表明:“以小推大”算法及其逆推算法在传递函数为0的波长范围内误差积累较严重,轨道不平顺功率谱密度出现阶跃信号;随着矩阵维度的增加,“以小推大”逆推算法的误差快速积累,推得的小弦长越小则误差积累越小。应用“以小推大”算法时应减小大小弦长比值;对于“以小推大”逆推算法,要减小采样步长、可换算最小弦长以及矩阵维度。

高速磁浮轨道安装测控高程控制网测设实验及其精度分析

针对高速磁浮交通工程轨道安装测控的精度要求,设计了一段长度约为350 m的实验用的磁浮轨道安装测控高程控制网(CFIII),并在实验网中分别使用电子水准仪进行一等水准测量和激光跟踪仪进行三角高程间接高差测量,以实验研究分别用这2种仪器及其对应的测量方法建立CFIII高程控制网的精度及其可行性。通过对实测数据的处理与分析,认为采用现行DS05级电子水准仪的一等水准测量和采用激光跟踪仪的间接高差三角高程测量,均能够达到高速磁浮轨道安装测控高程控制网相邻点高差中误差小于0.25 mm和高程中误差小于0.5 mm的精度要求。

磁浮轨道梁姿态高灵敏监测技术及其应用

针对动/静态运行下的磁浮列车与轨道梁相互作用所产生的振动变形进行了研究;在没有惯性导航系统的情况下,提出了使用全球导航卫星系统(GNSS)接收机同步多天线组载波相位纠缠差的概念;利用全球导航卫星系统(GNSS)技术的理论与方法融入对磁浮轨道梁三维空间高精度实时监测与定位;在静态和动态实验中实现了高灵敏且误差累积小的偏航、俯仰角和滚转角姿态的时-空同步监测;从得到的数据中获得桥面多自由度矢量振动形变的规律;同时,对轨道进行多阶模态的建模,探索在时间同步,通信协同策略下的“车-桥”耦合动力学的问题,在“人工智能+交通”的交叉创新领域上形成相关的解决方案和技术体系;推进桥面发生边坡蠕滑等自然灾害的预警与精准治理,经过实际应用满足磁浮列车的安全与平稳性运行需求。

高速磁浮轨道导向不平顺检测系统的研究

高速磁浮列车是利用电磁力实现车辆与轨道无接触高速运行的一种新型交通工具,车辆的导向和制动性能受到轨道导向不平顺的影响。为了保证高速磁浮车辆运行的安全性、稳定性和舒适性,设计一种结构简化、低成本和搭载式的磁浮轨道导向不平顺检测系统。该系统基于惯性基准法原理实现检测,由加速度计、测距传感器、数据记录仪和里程检测模块组成,并未使用陀螺仪和倾角仪测量载体的姿态角变化。分析了车辆姿态变化对导向不平顺检测误差的影响,因未修正姿态导致的检测误差绝对值在直线段轨道达到0.4 mm,而在曲线段轨道超过了3 mm。为了降低缺乏姿态观测所致误差,提出一种设计线型辅助的策略用以部分替代倾角仪功能,即以列车所在位置轨道的横坡角和纵坡角分别近似替代载体的侧滚角和俯仰角低频分量,并用于补偿加速度积分中的重力和离心力分量,仿真表明该方法可将曲线段轨道的检测误差降低至0.6 mm。此外,结合磁浮轨道刚度大、变形小以及分段铺设的特点,利用分段直线拟合方法对不平顺检测结果进行平滑处理,从而进一步降低缺乏姿态观测的影响,保证系统具有足够的检测精度。通过小车检测试验,结果表明所设计系统及数据处理方法可实现±0.5 mm之内的检测误差。

时速600公里高速磁浮轨道系统安装关键技术研究与实施

一、成果研究背景作为国际尖端技术,高速磁浮是世界轨道交通领域的一大“制高点”,是全球交通科技竞争的战略高地。多个国家沿用不同技术路线进行了长期持续研发,并建成或规划了试验及运营线路。《国家综合立体交通网规划纲要》提出研究推进高速磁浮通道布局和试验线路建设,高速磁浮作为前沿关键科技被列入了我国《交通强国建设纲要》。

磁浮轨道钢箱梁日照温度场及变形研究

磁浮轨道梁日照作用下的温度变形是轨道梁设计需考虑的重要因素,文章根据传热学与有限元理论,结合上海夏季气象参数与日照辐射半经验公式,利用ANSYS建立上海磁浮线轨道钢箱梁日照温度场三维瞬态模型,经实测构件验证,计算值与实测值吻合良好。分析磁浮轨道梁的最大竖向与横向温差发生时刻的温度梯度分布,并以指数函数为基础拟合得到对应温度梯度曲线,竖向温差拟合值略低于德国磁浮规范值,横向温差拟合值高于德国磁浮规范值。基于日照温度场分析结果,计算不同支承形式钢轨道梁的温度变形,得到磁浮轨道钢箱梁在双跨连续形式下能够较好抵抗温度变形的结论。提出磁浮轨道钢箱梁外露部分涂料的选取建议,以减小日照辐射吸收能量,从而降低截面温差及温度梯度变形。

基于轨排特征的中低速磁浮轨道检测里程校正方法

为了对中低速磁浮轨道的绝对里程起始点和相对里程实施校正,基于中低速磁浮轨排特征,提出了一种轨道检测里程自动校正方法。利用轨缝、轨排长度及其组合,提出了轨排匹配的优化算法并设计了轨道检测数据的最小长度的搜索流程;通过采用对标准轨排数值相邻元素求和后比较的方法,避免了气温等因素导致的轨缝漏检。为验证该方法的检测精度,给出了匹配误差计算公式,并在唐山中低速磁浮试验线进行了试验验证。结果表明,该方法可使里程的检测误差范围保持在1.2 m之内,提高了相对里程的检测精度,简便有效,具有良好的工程应用价值。

高温超导永磁悬浮磁浮轨道的结构参数优化设计

为了提高钕铁硼材料利用率,降低高温超导永磁悬浮磁浮轨道的成本,利用有限元仿真软件ansoft分析了一种常用的永磁悬浮磁浮轨道的结构参数对悬浮力和钕铁硼利用率的影响,得出了各结构参数的最优选择范围。最后还探讨了各参数最优值间的相互影响,提出了各结构参数的优化选择方法。

磁浮轨道结构有限元分析

用ANSYS软件建立了磁浮列车调试轨道结构的有限元分析模型,计算了磁浮轨道钢轨、轨枕的变形和应力,计算结果表明磁浮列车轨道在机械性能指标方面符合要求,为磁浮列车调试实验提供了理论数据,同时根据分析结果对磁浮列车轨道结构设计提出了改进措施。

磁浮轨道交通产业培育:技术、规划和全产业链的视角

磁浮轨道交通在建设成本等方面具有比较优势,在环保、安全等多方面具备突出特点.中国已经掌握磁浮轨道交通技术,长沙市和北京市已经取得磁浮轨道交通的建设和运营经验,国内发展磁浮轨道交通及其产业的条件已经形成.为了依托磁浮轨道交通培育磁浮产业,从技术、规划和全产业链等方面,需要采取的措施包括:进一步发展磁浮轨道交通技术并对技术实行专利利用和保护,在交通领域规划磁浮轨道交通,培育磁浮轨道交通产业链和产业集群并推动产业的国际化发展,发挥政府对产业的推动作用.湖南省还可以采取建设株洲"中国动力谷"和发展"长沙轨博会"等会展经济及观赏经济的特别措施.

高速磁浮轨道结构抗震性能分析

磁浮轨道结构是整个磁悬浮系统最大和最昂贵的子系统,一旦在地震作用中破坏,将造成严重的直接和间接经济损失。通过对上海线典型轨道结构进行抗震分析,从墩柱强度、轨道梁的位移反应和支座抗震检算三方面对轨道结构的抗震性能进行评价。

磁浮轨道交通的专利技术发展态势

利用专利数据和文献数据分析工具,对德温特数据库(DII)和WOS核心数据库中磁浮轨道交通产业技术的相关专利进行检索和系统分析,以了解目前全球磁浮轨道交通产业技术领域的发展现状、研发热点、技术分布情况和专利权人格局,以及通过对全球磁浮轨道交通产业技术的论文数量、研究机构、研究热点等方面的计量分析,探寻中国发展磁浮轨道交通产业技术面临的机会与挑战,以期为中国磁浮轨道交通产业的发展提供决策参考及依据.

长定子中低速磁浮轨道动态特性分析

建立了长定子中低速磁浮列车轨道刚柔耦合垂向动力学模型,并采用Bernoulli—Euler方法建立磁浮轨道动力学方程,对刚柔耦合振动进行了仿真研究,并对磁浮轨道的基本参数变化时的响应特征进行了分析比较。研究结果表明:磁浮列车轨下弹性体参数模型的选取对磁浮轨道的动态特性具有很大影响,随轨下弹性体刚度的增加,钢轨的最大位移减小,所受的力增加;磁浮列车轨下弹性体的阻尼使波动周期变大,波动频率减小,有效地发挥了减小振动、避免共振、调整高度的作用。

中低速磁浮轨道伸缩接头的布置及结构设计

研究目的:中低速磁浮轨道伸缩接头是设置在相邻轨排间伸缩缝位置的连接装置,根据其适应轨缝伸缩量大小的不同,可分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型伸缩接头。为满足中低速磁浮运营线建设的需要,需对轨排与下部基础相互作用规律进行研究,提出伸缩接头的布置原则,并对其结构进行优化。研究结论:(1)桥梁中部轨排间伸缩位移的量值较小,采用Ⅰ型伸缩接头即可满足轨排间伸缩变形的要求;(2)桥梁端部轨排间伸缩位移主要受桥梁温度跨度的影响,伸缩接头的选用应根据桥梁的温度跨度,并结合所处气温条件和桥梁伸缩徐变具体计算确定;(3)提出了新型伸缩接头,包括Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型伸缩接头,满足了磁浮车辆对伸缩接头提出的要求,并在长沙磁浮工程中得到了应用;(4)本文研究对中低速磁浮伸缩接头的选用和结构设计具有一定的参考意义。

中低速磁浮轨道F型钢轨新型接头的设计

中低速磁浮交通采用有缝线路、非对称形状复杂的F型钢轨，F型钢轨接头是磁浮列车安全、平稳和快速运行的关键。基于既有JI型和JII型接头出现的竖向不平顺、振动等问题，提出了两种新型接头方案。新型JI型接头中新设的导向限位槽、燕尾键、U型连接板等结构增强了接头横向对中性能、抗扭刚度和防高差错位能力，且适应于0～30mm的轨缝变化。新型JII型接头中新设的主副限位扣和弹性复位元件等可有效适应主F型钢轨的温差伸缩变形，并实现副F型钢轨纵向自动对中性能；其防转垫圈实现了直线段和曲线段F型钢轨的自由伸缩，可适应0～4（）mm的轨缝变化．幅度。

中国磁浮轨道交通技术的专利申请统计与分析

中国在磁浮轨道交通技术领域的技术研发活跃度高,专利数量较多.通过从中国专利发明公开数据库、中国专利实用新型库和中国专利外观设计库采集到的关于1985年4月1日至2018年12月15日的相关数据,分析归纳了中国磁浮轨道交通技术的专利申请类型、技术分布及主要研发机构的专利分布和专利发展趋势.

磁浮轨道交通车辆某型受流器有限元分析及靴轨压力测试

磁浮轨道车辆受流器的靴轨接触压力实时检测,与其在靴轨接触时承受随机振幅载荷的疲劳耐久性能,直接影响到磁浮车辆动力系统工作的安全性能与可靠性.采用有限元分析方法进行受流器静力学分析,并指导靴轨接触压力检测方案设计,应用疲劳分析模块进行随机振幅疲劳分析,通过试验验证结论正确性.静力学应变分析表明,应变片粘贴处应变值数量级小于电阻应变片灵敏度,该方案难以准确测量靴轨接触力.静力学应力分析表明,力传感器位置处应力对于靴轨接触压力变化响应非常明显,力传感器测量方案更具有可行性.疲劳分析指出,滑靴支架下方螺栓齿形垫圈处、上摆臂与下摆臂轴连接螺栓垫圈处、上摆臂与连接杆轴连接销钉处为不同工况下的疲劳危险部位,同时得出结论,受流器在随机振幅载荷条件下较易疲劳失效,少量的结构高应力循环就能引起较大的疲劳破坏.试验表明,力传感器方案结果准确合理,与仿真结论一致.

高速磁浮轨道检测系统地面处理软件的设计

为了解决高速磁浮轨道检测数据量大、处理难度大、处理程序不方便一线工人操作的问题,对数据处理类软件的设计方法进行了研究,分析了高速磁浮轨道检测各数据对象在处理工具与处理流程方面的差异性,设计了基于LabVIEW、Matlab及Python混合编程的高速磁浮轨道检测系统地面处理软件;该软件利用LabVIEW简单快捷的软件交互界面开发,结合Matlab强大的计算能力和Python在图像处理领域的成熟算法,快速完成工程软件的开发工作,实现大量数据的“一键式处理”,解决实际工程需求;同时将不平顺处理模块、磁场处理模块及图像处理模块单独封装为可执行文件进行调用,极大地提高了代码运行的稳定性和可维护性,便于进行功能扩展。

磁浮轨道结构的抗震设防标准

为了减少地震所造成的损失,应采取工程抗震设防。本文首先简要介绍了工程抗震设防的有关基本概念和确定抗震设防标准的主要方法,同时比较了国内外各行业的工程结构抗震设防标准。最后提出了磁浮轨道结构的抗震设防标准。