高速及超高速磁悬浮线路平面设计参数研究

超高速磁悬浮作为一种新兴的交通工具,正在逐步从理论研究向试验验证阶段发展。本文从磁悬浮轨道交通的原理和特点等方面出发,对比分析了高速磁悬浮和超高速磁悬浮交通的制式差异和线路平面参数取值差异,并且用动力学仿真手段对其进行了验证。首先,从高速磁悬浮现行规范和超高速磁悬浮研究资料出发,分析了最小曲线半径和最小缓和曲线长度的影响因素和计算方法,得到不同速度下的平面参数取值;随后,运用车辆-线路系统动力学仿真手段计算了动力学指标与曲线半径和缓和曲线长度的关系。研究结果表明:超高速磁悬浮设计速度为1000 km/h时,最小圆曲线半径取18800 m、最小缓和曲线长度取1340 m较为合理。

沪杭高速磁浮通道线路方案研究

以沪杭高速磁浮通道线路技术方案研究为目的,通过详细分析我国目前高速磁浮轨道交通研究现状,深入阐述了沪杭高速磁浮通道规划背景。根据高速磁浮轨道交通的特点,提出高速磁浮通道规划的基本原则;依据高速磁浮轨道交通标准,对高速磁浮轨道交通的平纵断面技术参数进行详细研究。结合平纵断面主要技术参数和沪杭通道经济据点的分布情况,重点研究沪杭高速磁浮通道在嘉兴地区的走向方案和线路与京杭大运河交叉段落局部方案,并对方案进行综合分析与比较。根据方案的不同特点,结合工程投资、工程可实施性、城市规划等因素提出走向方案和局部方案的推荐意见。研究表明,高速磁浮轨道交通平纵断面的技术参数要求较高,对线路方案的影响较大;同时,沪杭高速磁浮通道在嘉兴地区应优先选择嘉兴北方案,采用隧道形式穿越京杭大运河交叉段落。

高速磁浮铁路试验线建设方案研究

研究目的:从国内外高速磁浮试验、建设情况分析,高速磁浮的发展是一个渐进的过程。当前,我国高速磁浮发展处于关键期,亟需建设高速磁浮试验线对其关键技术进行验证。本文以能够开展达速试验条件的高速磁浮试验线为研究对象,就不同高速磁浮制式的工程试验兼容性,试验线建设标准、建设长度、选址等开展研究,提出高速磁浮铁路试验线建设方案。研究结论:(1)新建一条高速磁浮试验线,分别对三种制式进行试验可行,但需要对桥梁、隧道、低置结构等线下工程进行包络设计;(2)三种制式不能同时进行试验,每当试验完一种制式后,需对轨道梁、长定子等工程进行拆除,并按下一种制式进行重建,该方案代价较大,试验也难以达到预期效果,建议每一种制式单独建设试验线进行验证;(3)新建高速磁浮试验线,最高试验速度为660 km/h,试验线长度约34.5 km;可在综合立体交通网内进行试验线选址,试验结束后可作为营业线继续使用;(4)本研究结论可为高速磁浮铁路试验线规划、建设提供参考和借鉴。

线间距对600 km/h高速磁浮列车明线交会气动性能的影响

为探明不同线间距下600 km/h高速磁浮列车明线交会时的气动特性,基于三维、非定常、可压缩的N-S方程和SST k-ω湍流模型,采用重叠网格技术,分析列车明线交会时的车身周围流场结构、列车交会压力波和列车侧向力,通过动模型试验来验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明:在不同线间距下,列车交会时的车身周围流场分布特征相似,随线间距增大,列车尾涡展向角逐渐增大,两交会侧车身之间流场的速度和压力不断减小;不同线间距下的列车压力波变化规律一致,压力波幅值与列车运行速度的二次方近似呈正比,当线间距由5.1 m分别增大至5.6 m和6.1 m时,压力波幅值分别减小28.2%和42.4%,且增大线间距对列车压力波正波缓解作用比负波的大,头波的缓解作用比尾波的大;列车交会过程中头车侧向力幅值比尾车和中间车的幅值大,增大线间距对尾车侧向力的缓解作用比头车和中间车的大,当线间距由5.1 m增大至6.1 m时,头车、中间车和尾车的侧向力幅值分别减小33.8%、34.1%和35.7%。

长大干线高速磁浮无线通信系统工程方案研究

针对时速600 km长大干线高速磁浮的运营特点及其对无线通信的需求,提出“38 GHz毫米波+数字移动无线通讯(Digital Mobile Radio,DMR)”的无线通信系统工程方案。采用38 GHz毫米波实现磁浮列车定位数据等实时安全数据的承载;采用DMR实现调度、客运和运维等语音通信;并且根据系统业务需求,38 GHz毫米波也可承载车载乘客信息系统、车载视频等大带宽业务。该方案既满足牵引供电及运控系统业务对实时性和可靠性的要求,又能在尽可能节省投资和考虑产业支撑的情况下,满足长大干线运营所需的调度、客运等语音通信需求。

线间距对时速600公里级高速磁浮列车明线交会气动性能的影响

高速磁浮列车设计速度高达600 km/h,明线交会时压力波幅值激增,容易导致列车结构疲劳损伤。作为影响高速列车明线交会气动特性的关键参数,线间距是研究重点之一。本文采用计算流体力学数值仿真方法和网格滑移技术,模拟了高速磁浮列车在线间距5.1 m、5.4 m、5.6 m的线路上明线交会时的气动特性,对比分析了高速磁浮列车表面压力分布及列车气动力/力矩的变化规律。结果表明:明线交会时,列车气动升力、侧向力和倾覆力矩随着线间距的增加明显降低;列车表面测点压力最大值、最小值的绝对值以及最大压力幅值随线间距增加近似呈线性关系降低;线间距5.1 m时,高速磁浮列车表面最大压力幅值为5379 Pa,小于车体承载极限±6000 Pa,满足600 km/h交会时对气动特性的要求。

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。

超高速管道磁浮系统示范线比选评价体系研究

研究以超高速管道磁浮系统示范线建设的综合比选为目的,通过深入剖析超高速管道磁浮系统的需求特征和功能定位,构建示范线工程综合评价指标体系。其中,包括3个一级指标,即社会经济、工程建设和运营效果;11个二级指,即国家政策与战略、社会经济发展水平、人口规模、国土空间及区域规划、地形地貌特征、环境保护影响、工程投资规模、时空效果、节省时间社会价值分析、车站设置与交通衔接、客运量水平。同时,将所有指标量化分级,采用层次分析和模糊综合评价相结合的方法进行模型标定。研究选取当前最具备建设条件的6条示范线进行指标量化比选评价,科学客观地提出我国示范线优先建设建议。

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。 2 0世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车 ,它的发展使得人类地面客运的速度可望在 2 1世纪中前期达到 5 0 0km h的新水平。作为一种完全新型的交通运输高技术 ,高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段 ,即 :(1)技术方案的基础性研究 ,证明方案的可行性与优越性 ;(2 )选定方案的工程技术研究发展 ,证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行 ;(3)建造足够长的实用运营线 ,实现有关装备 ,工程与运营的产业化 ;(4)大规模推广应用 ,逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力 ,德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统已成功地耗资数十亿美元完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段 ,技术已大体成熟到可以建造实际运营线 ,并为建造实用线 ,实现产业化方向进行了多年努力 ,遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究 ,如Magplane ,Inductrack ,Maglev 2 0 0 0 ,UrbanMaglev及Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况 ,作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究 ,九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展 。

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略(下)

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。20世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车,它的发展使得人类地面客运的速度可望在21世纪中前期达到500km h的新水平。作为一种完全新型的交通运输高技术,高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段,即:(1)技术方案的基础性研究,证明方案的可行性与优越性;(2)选定方案的工程技术研究发展,证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行;(3)建造足够长的实用运营线,实现有关装备,工程与运营的产业化;(4)大规模推广应用,逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力,德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统耗资数十亿美元已成功地完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段,技术已大体成熟到可以建造实际运营线,并为建造实用线,实现产业化方向进行了多年努力,但也遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究,如Magplane,Inductrack,Maglev 2000,UrbanMaglev及Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况,作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究,九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展,从我国实际出发,在分析。

600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能

采用三维、非定常、可压缩RANS方程和k-ωSST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法,对我国600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究。展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性,揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律,分析了车体横向摆动和侧滚原因,研究了车速对横向气动性能的影响规律。结果表明:通过列车表面压力分布特性决定了观测列车横向气动性能的变化规律;头车横向气动性能最为恶劣,尾车的次之;交会侧压力对各节车厢的侧向力、偏航力矩和侧滚力矩变化起主导作用。侧向力峰值与车速的平方近似成正比。分析了流线段的压力分布特性,为磁浮列车局部气动优化设计提供参考。

基于长大干线的常导高速磁浮列车追踪间隔与控制系统的匹配性研究

上海磁浮列车示范运营线已开通运行多年,运营情况良好。但由于该线路较短,针对长大干线的追踪间隔和控制系统的匹配性研究仍较为缺乏。讨论了基于长大干线和常导高速磁浮列车在区间运行、出站运行、进站运行的追踪原理;结合追踪间隔模型,对常导高速磁浮追踪间隔和控制系统能力的匹配性进行分析,在追踪间隔一定的条件下,明确控制系统的管辖范围,为后续长大干线工程研究提供一定的参考。

高速磁悬浮线路最小平曲线半径初步研究

结合TR高速磁悬浮系统的特点 ,从分析影响线路平面技术条件的行车动力学参数入手 ,对高速磁悬浮系统线路平曲线半径技术条件进行初步研究 ,提出TR系统线路最小平曲线半径的建议值 ,旨在为分析TR高速磁悬浮系统线路技术条件提供科学参考。

关于我国高速磁悬浮列车发展战略的思考

高速磁悬浮列车的发展使得人类地面客运交通运行速度可望在 2 1世纪中前期达到 5 0 0km/h的新水平。根据我国高速客运交通发展的需求和国际战略发展的进展情况 ,提出了我国发展战略的建议 。

高速磁浮列车对轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较

研究了现有文献关于高速列车动力学方面的论述 ,就高速磁浮列车对轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较展开讨论。得到的主要结论是 :地面高速轨道交通应以 30 0 km/h左右的轮轨高速铁路为主体 ;在需要 40 0～ 60 0 km/h超高速的特定条件下 ,也可以采用磁浮高速列车 ,作为一种补充。因此 ,一方面要积极修建上海浦东机场高速磁浮试验线 ,一方面要尽早启动京沪轮轨高速铁路的建设。

京沪高速线应决策采用磁浮方案

上海磁浮示范运营线已于2002年12月31日举行了通车典礼,世界第一条商业运营线正式在我国诞生,国内外均十分关注我国下一阶段将如何发展。在多年来积极促进我国发展高速磁浮列车体系的工作基础上,简述上海线的建成已为决策京沪线采用磁浮方案奠立了良好基础,京沪线采用磁浮方案的重大意义,投资问题,风险问题,提出了"京沪线应决策采用磁浮方案,近期先建沪宁、京津段"的工作建议。

常导高速磁浮铁路运营场景分析探讨

运营场景是一项工程建设的基础和导向,主要体现运营的理念与需求,反应系统中各设备的功能和岗位设置的依据以及系统之间的联动关系。为了更合理、高效、全面地设计和建设常导高速磁浮铁路工程,需对运营场景进行系统的分析研究。通过对比常导高速磁浮系统架构与轮轨交通系统架构之间的差异、控车模式的差异和线路条件的差异,在充分吸收和借用现有的轮轨交通、上海常导高速磁浮示范线的运营模式和运营场景的基础上,结合长大干线的运营需求,提出了常导高速磁浮铁路运营场景的架构,对常导高速磁浮线路后续研究有一定的指导作用。

高速磁浮系统优势运输距离研究

目前我国高速铁路的最高运营速度为350 km/h,民航的经济速度为800~1000 km/h,速度为600 km/h的高速磁浮系统恰好处于两者之间,高速磁浮的规划建设将不可避免与之竞争。分析影响运输方式选择的供给差异因素、需求决定因素和外部环境因素,并综合选定6项影响因素作为分析指标。构建多因素制约条件的综合效用极大化竞争性模型,通过模拟得出高速磁浮系统优势运距及与高速铁路、民航的竞争运距,为高速磁浮系统线路规划提供理论支撑,同时有利于理清多种现代高速交通运输系统之间竞合关系,提升高速磁浮项目市场竞争能力。

高速磁浮交通线路线形的动态检测

随着轨道交通的不断发展,其线路线形的测量方法和技术也随之不断发展。其中,动态检测方法以其独特的优势不断得到重视,并得以广泛应用。阐述了高速磁浮交通线路线形动态检测的工作原理、系统构成和功能应用,并通过现场测量,验证其检测的高效性和检测结果的稳定性。

高速磁浮线车站内线路主要技术标准的探讨

结合高速磁浮线路轨道的特点及其车辆特征,对车站内线路的主要技术标准,如纵断面坡度、横坡角、平面曲线半径等进行了研究,对车站内列车通过的速度与平面曲线半径的关系作了分析,并提出了相应的研究结论。