时速600 km高速磁浮列车气动声源分布及产生机理初探

高速磁浮的噪声主要来源于气动噪声,并且列车未来时速可达到600 km/h,气动噪声与列车速度的6~8次方成正比,会带来线路环境问题。本文以全尺寸高速磁浮列车模型为研究对象,基于延迟分离涡模型方法(DDES),结合磁浮列车流场特性分析其表面噪声产生的机理,为高速磁浮列车气动噪声性能评估和线路声屏障设计提供了依据。主要研究内容如下:由于气流直接冲击和流动分离,磁浮列车头部流线型区域主要声源分布在鼻尖位置,总声压级最大值为106.48 dB;车尾鼻尖处的复杂局部涡流和涡旋脱落是使其成为车尾流线型区域主要噪声源的原因,车尾鼻尖处总声压级最大值为124.75 dB;风挡间隙中的涡流引起了空腔噪声,风挡底部受到空腔噪声和车轨间隙噪声的耦合作用,其产生噪声能量最大,四位风挡底部的总声压级分别为115.94 dB、118.29 dB、123.36 dB和120.05 dB;无线电终端结构光滑度较高,在其表面气流流动平缓没有发生流动分离,表面各个部位声压级水平整体相似,并且车尾处的噪声水平高于车头处。

600 km/h高速磁浮牵引系统的配置及其关键参数的选择

目的:目前上海磁浮列车示范运营线设计的最高运行速度为505 km/h,为适应600 km/h的高速运行,须对既有常导高速磁浮牵引系统的配置进行分析和优化设计。方法:站在牵引供电系统的角度,从直线电机稳态数学模型出发,在不改变直线电机基本结构和参数的前提下,提出了600 km/h高速磁浮牵引系统的优化方向:提高变流器的输出电压及容量,以及适当缩短牵引分区和定子段长度。基于以往工程可行性研究,对既有磁浮系统中牵引供电系统的相关边界条件进行了分析,认为馈电电缆和定子电缆限制了既有电机的输入电压和电流,而列车长度和定子开关站的数量又限制了定子段的长度,进一步明确了600 km/高速磁浮牵引系统关键参数的选取原则,并给出了建议的参数。以一条平直轨道的线路为例设计了牵引系统,并以此为基础进行了牵引仿真计算。结果及结论:对于5节编组的常导高速磁浮列车,适当缩短分区长度至20 km,定子段长度至800 m,采用32 MVA的变流器,则列车可在加速运行35 km后达到600 km/h的运行速度。

600 km/h高速磁浮在国内的适应性及工程化发展

研究目的:高速磁浮是一种前沿的新型轨道交通,为合理确定其功能定位及应用场景,本文从磁浮系统技术原理出发,结合国内外发展现状,对600 km/h高速磁浮在国内的适应性及工程化发展进行研究。研究结论:(1)我国已具备高速磁浮的理论研究和生产制造能力,下一步将重点开展工程化试验工作;(2)高速磁浮可有效缩短旅客长途出行的时间成本,综合对比高速铁路、高速公路、航空运输,400~600 km/h高速磁浮的优势距离约为300~2000 km;(3)高速磁浮对于补充我国高速客运市场、完善轨道交通体系和产业结构体系的意义重大,高速磁浮系统的深入探索具有一定的必要性;(4)在推广应用之前,高速磁浮应重点解决其在综合交通运输体系中的功能定位、系统测试验证与实际载人考核、系统整体经济性等关键问题;(5)本研究成果可为国内高速磁浮交通项目的规划、建设提供指导。

超高速磁浮车-轨道梁竖向耦合振动分析

针对超高速磁浮车-轨道梁竖向耦合振动的问题,提出一种基于轨道梁有限单元模型和磁浮力比例-积分-微分(PID)控制器模型的分析方法。为提高计算效率,整体耦合系统以磁浮力为界,分为车辆和轨道梁2个子系统,车-梁之间的振动耦合则通过PID控制器计算的磁浮力来完成。组成耦合系统的子系统分别采用振型分解法和四阶龙格库塔法计算其振动响应。为验证方法的有效性以及了解超高速磁浮车桥耦合振动特性,使用Mathematica编程进行超高速磁悬浮车-轨道梁的耦合振动分析,得到运行速度为600km/h的车辆和轨道梁的动力响应。研究成果可为超高速磁浮轨道结构设计和关键技术研究提供参考。

超高速连拍数码相机卡西欧EX-FI拆解

卡西欧公司推出的数码相机EX—F1实现了卓越的超高速拍摄性能，每秒钟可以连续拍摄60张600万像素的照片，并能以H．264格式拍摄1080／60i或1200fps（分辨率为336×96）的视频。最近，《日经电子》杂志社对这款产品进行了拆解。

时速600公里磁浮隧道气动载荷特征初探

高速磁浮列车通过隧道时产生剧烈的压力波,形成了交变的气动载荷,给隧道衬砌和洞内辅助设备带来气动疲劳寿命问题以及设备可靠性问题。本文采用一维流动模型模拟隧道压力波方法,研究隧道内的气动载荷特征,明确了隧道内压力波的形成机理和气动载荷衰减特性,提出了基于隧道内压力最值(最大正负压值和最大压力峰峰值)的最不利隧道长度,得到了阻塞比和速度对压力波的影响特性。本文研究结论可为隧道内设备及设施的气动荷载设计提供参考。

高速磁浮隧道扩大等截面斜切型缓冲结构减缓初始压缩波机理研究

高速轨道车辆驶入隧道,在车前产生初始压缩波,以声速传播至隧道出口处并向外辐射产生微气压波,对环境造成严重危害。采用三维非定常可压缩流动N–S方程和SST k–ω湍流模型,以国内某型600 km/h的磁浮列车为研究对象,通过模拟磁浮列车驶入扩大等截面无斜切缓冲结构、扩大等截面斜切型缓冲结构和无缓冲结构隧道产生的初始压缩波情况,分析缓冲结构斜切端及斜切角度对初始压缩波的减缓作用及机理。结果表明:初始压缩波最大压力梯度的形成与车头最大横截面积变化率部位进入隧道/缓冲结构入口直接相关,同时与隧道内流量变化率最大值相对应;设置扩大等截面无斜切缓冲结构可较大幅度降低压缩波最大梯度,降低率为49.92%;将扩大等截面缓冲结构的垂直端改为正斜切端可进一步提高降低率,当斜切角分别为10°、20°、30°和39°时,降低率增幅分别为12.93%、10.32%、8.18%和6.28%;扩大等截面斜切型缓冲结构斜切角为10°时对初始压缩波的压力梯度峰值降低作用最明显,总降低率为62.85%。本文采用头型横截面积变化率、空气流量和观测点压缩波三方面耦合分析方法,探究影响初始压缩波最大压力梯度的头型、空气流量之间的相互映射关系,合理解释了缓冲结构减缓初始压缩波机理,可为今后进一步优化列车头型和不同型式缓冲结构设计及其气动效应分析提供了参考。

开孔型缓冲结构减缓高速磁浮列车隧道初始压缩波的特征研究

以国内时速600 km磁浮列车进入隧道为研究对象,基于重叠网格法和有限体积法,采用三维可压缩非定常流动N-S方程和SST k-ω湍流模型,研究开孔型缓冲结构对初始压缩波的缓减作用。研究发现:在列车驶入隧道的过程中,刚进入隧道时压缩波呈现三维特征,在距离隧道洞口约33 m处压缩波由三维波变为一维平面波。通过对比分析距离隧道入口132 m处的压力与压力梯度,得到设置缓冲结构后初始压缩波最大峰值增加5%,压力梯度降低59%。随着列车速度提高,初始压缩波的压力峰值增大,其最大压力近似与列车速度的2次方成正比,最大压力梯度近似与列车速度的3.9次方成正比。本文结果为今后进一步认识时速600 km等级的高速磁浮隧道缓冲结构效应和设计提供了可靠依据。

高速磁浮列车-桥梁耦合振动响应分析与评估

为了对速度600 km/h的三节车厢下高速磁浮列车-桥梁耦合动力响应进行评估,将磁浮列车等效为弹簧-质量系统,采用ANSYS中的APDL自编程序,进行600 km/h三节车厢下高速磁浮列车-桥梁耦合振动响应的分析与评估。结果表明:三节车厢下高速磁浮列车-桥梁耦合的动力响应值在规范要求内。

Development progress of China's 600 km/h high-speed magnetic levitation train

1outline Launched in 2016 with a focus on the key technologies relatedtohigh-speed magnetic levitation,China's 600 km/h high-speed maglev train project has provided a number of engineering breakthroughs.Focusing on the development process of China's high-speed maglev system,this paper provides a description ofits development history,the innovations achieved,and the capabilities formed throughout the project.The paper commences by introducing the performance and technical innovation of thehigh-speedmaglevsystem interms of aerodynamic design,system dynamics,system energy consumption,vibration and noise reduction,and electromagnetic compatibility,among others.