常导高速磁浮工程试验线初期建设长度研究

研究目的:我国常导高速磁浮已具备推进工程化试验和示范运营线建设的条件,需要建设工程试验线对高速磁浮关键技术进行验证。本文从常导高速磁浮工程试验线初期试验需求入手,工程试验线建设初期不考虑乘坐舒适性,尽量采用较大的加减速度,在满足初期达速试验需求的前提下减少初期试验线建设长度,节省试验线初期工程投资。研究结论:(1)高速磁浮工程试验线主要是确认时速600 km时的各种性能及实用化目标的有关试验;(2)工程试验线初期建设长度需满足列车加减速运行最小距离及一定匀速运行距离要求,在国产时速600 km常导高速磁浮列车参数一定的情况下,加减速度主要取决于牵引变流器的额定电压及最大电流,通过供电系统匹配性仿真计算,车辆越轻,定子分段长度越短,可提供的车辆加速度越大,工程试验线初期建设长度越短;(3)本研究结论可为常导高速磁浮工程试验线的建设提供参考。

内嵌式中低速磁浮线路平面最小曲线半径

[目的]内嵌式中低速磁浮系统作为一种新型的轨道交通制式,其车辆及轨道系统依靠非接触式支撑运行,且车辆走行机构内嵌于轨道梁内,因此需针对其车线匹配原理、车辆和轨道梁结构特点,研究线路平面最小曲线半径取值,以支撑工程设计。[方法]介绍了内嵌式中低速磁浮系统的特点;介绍了平面最小曲线半径取值的基本原理;基于车辆行驶动力学理论,分析了内嵌式中低速磁浮线路的旅客舒适度标准及平面最小曲线半径取值。[结果及结论]在列车运行速度一定的情况下,平面最小曲线半径主要取决于横坡角允许值和未被平衡离心加速度允许值。在参考国内外其他轨道交通制式的试验结果、相关标准规定、传统中低速磁浮系统实际建设运营情况的基础上,建议最大横坡角不大于8°,最大未被平衡离心加速度在一般和困难情况下分别不大于0.4 m/s^(2)和0.6 m/s^(2)。当内嵌式中低速磁浮系统设计速度为200 km/h时,线路平面最小曲线半径一般和困难情况下分别可取为1800 m和1600 m。

预应力效应对中速磁浮线路简支梁车-桥耦合振动响应的影响

以长沙磁浮线路简支梁桥为研究对象,建立考虑不同预应力效应的磁浮线路简支梁桥车-桥耦合振动模型,分析预应力效应对中速磁浮线路车-桥耦合振动响应的影响。结果表明:预应力效应的变化对桥梁动力响应影响明显,预应力增加显著加剧桥梁竖向振动加速度,预应力由0.67P0(P0为张拉控制应力)增加到1.33P0时,桥梁跨中竖向最大加速度从0.21 m/s^(2)增至0.44 m/s^(2);车速增加会加剧预应力效应的影响,对桥梁竖向振动加速度的影响尤为明显,车速由20 km/h增加到200 km/h时,在1.00P0作用下,桥梁跨中竖向最大加速度从0.15 m/s^(2)增至0.76 m/s^(2);箱壁局部变形对车-桥耦合竖向振动响应有显著影响,预应力导致的箱壁局部变形不可忽略。

时速600公里高速磁浮正线线间距标准探讨

研究目的:线间距是确定线路选线的重要参数,受磁浮列车基本建筑限界、列车交会压力波和车辆动力学性能等因素影响。本文基于600 km/h高速磁浮超导电动悬浮研究需求,参考高速磁浮、高速铁路系统研究成果,从空气动力学性能、安全空间、磁场波动及工程造价等方面,展开针对超导电动悬浮线间距的研究并给出线间距参数建议值。研究结论:(1)基于空气动力学的数值模拟仿真分析得出,在明线段对车体表面交会压力波/气动力的影响大于隧道内交会的影响;(2)线间距5.4~6.0 m对应会车列车横移量均小于U形梁侧壁导向间隙64 mm,满足侧壁导向间隙要求;(3)线间距5.8 m更有利于节省工程投资及降低车辆造价,并满足超导磁体运动磁场波动分布要求;(4)本研究成果可为高速磁浮项目工程线路设计提供参考。

中低速磁浮线信号系统测速方案分析

中低速磁悬浮车辆和轨道构造与普通轮轨交通系统存在本质差异,传统的测速方案不再适用于中低速磁悬浮交通系统,需要重新构建新型测速方式,对中低速磁浮线信号系统五种测速方式的测速原理、测速精度、工程运用、工程造价等进行分析,提出中低速磁浮线信号系统测速合理化建议。

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。

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。

中低速磁浮快线车-轨耦合振动源强特性试验

中低速磁浮快线作为一种新兴的城市轨道交通型式,其车-轨耦合作用实测资料很少。通过对长沙中低速磁浮快线提速试验中的轨道-桥梁系统车致振动实测数据进行分析,结果表明:轨道-桥梁系统的振动随传播距离增加而逐渐衰减,以从钢枕端部到承轨台的衰减最为显著;轨排接头对振动从钢枕到承轨台的传播具有“路径阻断”效应,主要出现在20 Hz以下的频率范围;钢枕测点2~200 Hz的振动分量Ⅲ型接头断面较轨排中部断面大,承轨台测点振动的优势频段为63~125 Hz;在以设计速度100 km/h运行工况下Ⅲ型接头断面、轨排中部断面的环境振动源强L_(vl,z,max)分别为81.4 dB和81.1 dB,提速至150 km/h时均为84.2 dB;两个断面的环境振动源强均与行车速度表现出比较显著的线性关系,可按本研究给出的L_(vl,z,max)-v表达式进行源强计算。

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。

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。

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。

列车荷载作用下中低速磁浮轨道动力响应试验研究

参考高铁及城市轨道交通的相关试验方法,测试了中低速磁浮轨道结构在列车荷载作用下的动力响应,获得了轨排结构在列车以不同速度通过时的位移、加速度和应变。结果表明:轨排结构各测点的动力响应值随运行速度的增加呈增长趋势;由于F型导轨的悬臂结构,F型导轨的动力响应值最大,H型钢轨枕次之,承轨梁顶面处最小;列车荷载对轨排结构的动力特性有着明显影响,定员荷载作用下的轨排响应值大于空车;桥梁与轨排构成一个振动体,受梁体振动的影响,简支梁的响应值大于连续梁。

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。

长沙中低速磁浮低置结构提速动力响应试验研究

随着我国交通的发展及城市客运量的不断增加,提速成为中低速磁浮发展和推广的核心竞争力。为研究长沙中低速磁浮低置结构段最高运营速度,在长沙磁浮低置结构段开展动力响应现场试验,实测不同时速、载荷等工况下低置结构振动加速度、动位移与动应变以及车辆振动等,分析承轨梁、路基、车辆的动力响应特征,得出长沙磁浮低置结构动力响应变化规律与建议运营速度。结果表明:当试验速度为100~125 km/h时,承轨梁、路基及车辆的各动力指标均满足规范要求;当试验速度达到130 km/h时,超载工况下车辆垂向加速度最大为1.14 m/s^(2),超过规范限值且列车运行过程中存在磁浮掉点砸轨现象;建议长沙磁浮低置结构段最高运营速度不高于125 km/h;行车平顺性和舒适性是影响磁浮提速的主要因素。长沙磁浮正式提速运营至今已达半年,运行平稳,相关研究成果可供磁浮提速工程参考。

中低速磁浮线路道岔接口控制方案研究

与常规轮轨线路的道岔转换方式有所不同,中低速磁浮线路的道岔转换采用整体移梁方式。中低速磁浮线路具有与道岔自成一体的道岔转换系统,信号联锁与道岔转换系统之间为接口关系。在分析磁浮道岔控制模式的基础上,提出了磁浮线路道岔启动电路的9个技术条件。对我国已开通的中低速磁浮线路道岔接口方案的优缺点进行对比分析后,提出了由联锁参与控制逻辑的道岔接口控制方案。针对该方案,提出了磁浮道岔控制电路中信号与道岔接口所需设置的继电器类型,并对道岔与信号的接口控制电路(包括道岔启动电路、道岔表示电路、道岔模式控制接口电路及综合后备盘接口电路等)提出了系统化的解决方案,以满足磁浮线路道岔启动电路9个技术条件的要求。

中低速磁浮线F型钢轨轨道接头伸缩调节器结构设计

中低速磁浮线既有的轨道约束方式和一般接头结构无法适应轨缝伸缩量超过40 mm的轨道设计要求。本设计的轨道伸缩调节器结构,将纵向间隔设置的钢轨枕单元,通过纵向连接板和筋板结构连接成一个整体;并在纵向连接板上考虑地脚螺栓式、弹条扣压式和扣板式三种约束方式,从根本上改变了既有轨道结构及其约束方式。轨道伸缩调节器结构可使桥梁和轨道之间产生相对运动,以释放桥梁过大的纵向伸缩变形,从而减小大跨度桥梁伸缩量对行车的影响。

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 。