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。

北京市轨道交通S1线车站参数化设计实践研究

城市轨道交通高架线全线各站往往具有一定程度的重复性,同时车站设计工作经常面临着不同阶段方案变化大、设计周期短、前置条件苛刻等问题。为提升车站的设计效率,实现从设计到施工的高完成度,针对项目特点,采用参数化编程的方法能有效应对这些矛盾,提升设计品质。本研究归纳了北京市轨道交通S1线车站在工程设计实践中,采用Grasshopper等参数化软件在全过程设计中的应用经验,在工作流程、架构搭建、编程要点、文件输出等问题上进行回顾总结,并探讨了其中的关键技术。

高速磁浮系统能耗与效率分析

该文分析轨道交通能耗和效率表征节能的差异,效率高是系统能耗低的必要条件。通过研究不同牵引电机及牵引系统架构,分析高速磁浮、轮轨和中低速磁浮的各自系统效率,高速磁浮牵引电能传输转换效率与轮轨相当,远高于中低速磁浮的系统效率。研究不同制式的轨道交通阻力成分,分析不同速度下的能耗水平及不同制式的能耗比较,同速度级高速磁浮能耗水平与高速轮轨相当。最后高速磁浮拥有更高速度运行的能力,600 km/h运行时系统效率达83%以上。

F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动的影响研究

为了探讨F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动响应的影响,以某中低速磁浮试验线20m预应力混凝土简支梁为研究对象,考虑基于位移-速度-加速度反馈的PID主动悬浮控制,采用SIMPACK和ANSYS联合仿真,分别建立了考虑F轨和不考虑F轨两种中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动模型,结合现场动载试验,将仿真值与实测值分别在时域与频域内进行对比与验证,着重考察竖向耦合振动响应。结果表明:考虑F轨时,仿真结果与实测结果更为接近;F轨在50~65Hz范围内的局部振动密集,考虑F轨时,桥梁竖向加速度的仿真值与实测值均在此频率范围内出现峰值,而不考虑F轨时在此频率范围内未出现峰值;F轨的局部变形较明显,更类似于短波不平顺,使得磁浮间隙与磁浮力的波动范围更大,导致车辆动位移和振动加速度更大;增加F轨的竖向刚度,可减小桥梁和车体的竖向动力响应值。

中低速磁浮交通道岔系统工程设计

道岔系统是保证中低速磁浮列车安全运行的重要转线系统。根据工程实际,对道岔系统的总体结构、组成及功能进行研究,详细分析道岔基础、轨排、接触轨、供电、控制系统,并提出工程实际中的设计计算方法和部分数据,论述道岔系统的设计思路、设计原则,以及工程实际中存在的问题。

中低速磁浮轨道系统特点及工程适应性分析

研究目的:本文以中低速磁浮轨道系统特点为研究对象,研究当前国内外三种典型的中低速磁浮轨道结构形式,介绍各重要组成部件的主要技术特征及设计应注意的问题,并对其工程适应性进行简要分析,从而加深对中低速磁浮轨道系统特点及工作特性的理解和认识,为完善中低速磁浮轨道结构设计提供参考。研究结论:(1)中低速磁浮轨道系统一般包括轨道设备及其支承结构,并组成断面为"T"形的结构形式,合理的轨道结构形式设计的关键在于良好的处理轨道与轨道梁的相互关系;主动控制的磁轨关系对于轨道系统的设计有决定性影响;磁浮系统稳定性要求轨道设计满足大质量、大阻尼和小变形要求;小间隙悬浮对轨道系统提出了严格的高精度要求;(2)针对实际工程应用:HSST系统轨道有相对较多的实际应用经验,但无法实现F轨的灵活调节;无轨枕直连式轨道经济性较差;整体式道床轨道通过设置道床调整层和上承式扣件系统实现轨道结构的高度整体性和良好的几何形位保持性,符合中低速磁浮交通系统技术要求;(3)本研究成果可为中低速磁浮交通运营线轨道设计提供参考。

永磁磁浮空轨系统的研究与设计

绿色、智能、安全是未来交通运输发展的主旋律。磁悬浮技术具有适应范围广、智能化程度高等优点,是下一代城市轨道交通技术的研究热点。提出一种新型智能永磁磁浮轨道交通系统,由稀土永磁悬浮模块、直线永磁同步电机驱动模块、智能定位与走行控制模块、地面供电模块、无线数据传输与运行控制模块、轨道支撑与基础等六大部分组成;通过软件仿真与实车测试等方式验证车辆负载与驱动牵引能力。结果表明,该系统具有较好的可行性与合理性,同时具备生态、智能、安全、经济等特点。广泛适用于景区、沿江、环湖、特色小镇、交通接驳,以及环境优美、地形起伏的中小型丘陵城市发展公共交通兼城市景观建设。

中低速磁浮交通圆曲线参数影响因素分析

在分析中低速磁浮交通车线关系基础上,研究车辆通过圆曲线时悬浮力变化情况,分析转向架结构和圆曲线的几何匹配关系,计算车辆部件偏移量、悬浮力变化量、弹簧变形量等,给出最小圆曲线半径的合理取值,说明满足车辆与线路之间的匹配关系是线路设计的基本要求。实践表明,研究结论为中低速磁浮交通线路设计参数选取提供理论依据。

中低速磁浮轨道-桥梁系统竖向振动传递特性研究

中低速磁浮交通作为一种新兴的交通方式,其轨道结构形式与传统轮轨交通的轨道有较大的区别。为了研究中低速磁浮交通线路中轨道-桥梁系统竖向振动特性,基于某中低速磁浮试验线,以20m预应力混凝土简支梁为研究对象,建立轨道-桥梁系统竖向振动传递有限元模型并进行振动传递特性分析,随后探讨了激励位置,扣件竖向刚度,轨枕间距对系统竖向振动传递特性的影响。研究表明:系统的位移导纳存在两个峰值,频率分别对应为系统的整体一阶竖弯和F轨的局部一阶竖弯;随着考察点与荷载激励点距离的增大,在F轨局部一阶竖弯频率之后,F轨的位移导纳幅值变化不显著;激励位于扣件处时,在100~200HzF轨的位移导纳振动幅值要大于激励位于非扣件处时;扣件刚度和轨枕间距均会影响轨道结构的局部刚度,从而影响F轨的局部一阶竖弯频率值和在此频率点处的F轨位移导纳幅值;F轨的局部变形较明显,建议在后续的时域磁浮车桥耦合振动模型中应考虑F轨的影响。

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。

中低速磁浮桥梁结构设计与试验研究

对中低速磁悬浮轨道梁设计和试验进行系统阐述。研究表明:中低速磁悬浮轨道梁适宜采用单箱单室后张预应力混凝土简支梁,强度计算不是轨道梁的控制因素,但是截面扭矩很大;刚度和动力性能成为中低速磁悬浮轨道梁的设计控制因素,通过试验,给出刚度和自振频率限值。专门研制的拉力调高钢支座能保证轨道梁横向稳定,预制架设方法是最适宜的施工方法。

浅谈中低速磁浮交通供电系统接触轨设计选型

在对国内、外接触轨系统深入调研、研究的基础上,结合目前国内试生产的接触轨样品,通过对C型轨、工字轨从机械性能、电气性能、附属装置、道岔设计等几个方面进行分析研究,得出二者在技术性能上的优缺点,其均可作为中低速磁浮系统接触轨的备选轨型。但目前的理论研究、论证都需要实践验证,其功能性、稳定性、安全性还有待于工程实践检验。建议进一步深入研究并提高产品技术性能,完善中低速磁浮交通接触轨的设备选型。

基于限界设计的中低速磁浮曲线轨道梁拟合长度研究

文章首先介绍中低速磁浮线路轨道梁的型式及列车运行的特点,其次基于限界要求和接触轨的安装允许误差,分析曲线地段轨道梁拟合长度的影响因素。通过理论推导,得出中低速磁浮曲线地段轨道梁的最大拟合长度计算公式,然后计算不同曲线半径轨道梁的最大拟合长度值。结果表明,目前采用的曲线地段轨道梁拟合长度1 m偏于保守,由此给出轨道梁优化设计建议。

轨道精度对中低速磁浮列车-轨排-桥梁动力作用影响

针对以往研究中用少量集中力模拟电磁铁悬浮力的不足,推导悬浮力理论计算公式并通过有限元方法分析悬浮力建模。以新型中低速磁浮列车、某磁浮旅游线25 m简支梁为研究对象,建立新型中低速磁浮列车-轨排-桥梁耦合动力学模型,对比不同磁浮力元数量的磁浮列车的动力学计算结果,研究不同的轨排前后高低(10 m弦矢高)和轨排接缝允许偏差(垂向)对系统动力作用的影响。研究结果表明:用数个悬浮力元模拟悬浮力在工程实际中是可行的,其中三力元模型计算速度较快精度较高;轨排前后高低(10 m弦矢高)对列车运行平稳性影响较大,轨排接缝允许偏差(垂向)对悬浮间隙、悬浮架最大垂向加速度影响较大,轨排接缝允许偏差(垂向)允许偏差应该控制在±2 mm以内。

中低速磁浮系统起浮阶段的振动特性分析

为了研究电磁悬浮(EMS)中低速磁浮系统在起浮阶段的悬浮稳定性问题,建立了"车辆-电磁-轨道梁"耦合系统动力学模型。利用仿真模型分析了EMS中低速磁浮系统在起浮阶段的振动响应特性,对比分析了弹性梁与刚性梁的振动差别,仿真分析了单级悬浮控制与双级悬浮控制的效果差异。结果表明:EMS中低速磁浮列车在弹性轨道梁上起浮时,容易发生悬浮失稳的异常振动现象,原因是单级悬浮控制模式的悬浮架自激振动频率激发了弹性轨道梁的固有频率,从而诱发了车轨剧烈耦合共振;提高轨道梁刚度或采用双级悬浮控制器模式,可以缓解EMS中低速磁浮系统起浮阶段异常振动引起的悬浮失稳现象。

阶跃不平顺下接触刚度对受流质量影响分析

接触轨不平顺直接作用于受流器并影响中低速磁浮列车的受流质量。为研究接触轨不平顺及接触刚度对受流器的动力学响应,本文建立了中低速磁浮列车动力学模型与刚柔耦合靴-轨动力学模型,定义离线率、接触力合格率为受流质量的评价指标,通过仿真计算了阶跃不平顺工况下靴轨接触刚度对受流质量的影响。研究表明:离线率随接触刚度的增加而减小,接触力合格率先随接触刚度的增加而增加,后随接触刚度增加而减小。为保证中低速磁浮列车线路运行时的受流质量,靴轨接触刚度应取1×10^(7)N/m。

中低速磁浮轨道交通旅游特性下系统优化研究--以清远磁浮旅游轨道交通为例

清远磁浮旅游专线为国内第一条以旅游为主要功能的中低速磁浮线,为了体现其旅游功能需求,在总结长沙磁浮快线、北京S1线经验的基础上,对其线路走向,车站选址,车辆的速度、悬浮、受流、噪声和外观,车站景观,接触轨,桥梁和疏散平台,绿墙,轨排,道岔减振等方面进行系统性的优化研究,并总结了优化成果,主要体现在交通便捷性、乘坐舒适性、绿色环保、感官体验、地方特色融合、景区风格协调性等方面,并取得了较好的成效。

160 km/h中速磁浮交通系统的关键技术问题

在目前使用的中低速磁浮系统上进行优化及改造升级,使其最高速度提升至160 km/h。分析并论证了其关键技术的可行性。详细阐述了制约提速的关键问题,包括列车的牵引能力、悬浮稳定性以及靴轨耦合、车桥耦合关系等。通过仿真计算与试验结果证明,通过技术创新可解决上述关键问题。

某中低速磁浮试验线桥梁总体设计

依托某中低速磁浮试验线工程,以进一步提高中低速磁浮桥梁的经济性、施工便捷性及中低速磁浮交通与跨座式单轨等新型轨道交通的竞争优势为目的,重点阐述中低速磁浮轨道梁结构体系、墩梁型、经济跨度及施工方法的比选,并结合磁浮车辆独特的走行方式对桥面布置、桥上设备安装及管线敷设方式进行优化。根据中低速磁浮线路运营安全性及行驶舒适性的要求,在既有磁浮桥梁技术标准体系研究成果的基础上,提出推荐的轨道梁结构形式及施工方法。

中低速磁浮技术引领绿色交通

阐述中低速磁浮系统这一新交通系统的基本原理和特点,提出中低速磁浮系统的适用范围。深圳中低速磁浮8号线项目的应用研究表明,中低速磁浮系统是解决城市交通问题的绿色途径。