磁悬浮列车—高架桥梁系统耦合动力问题研究

发布时间：2017-08-01 00:03

  本文关键词：磁悬浮列车—高架桥梁系统耦合动力问题研究

  更多相关文章： 中低速磁浮列车 电磁力 全过程迭代法 车桥耦合振动 冲击效应 动力系数

【摘要】：本文在车桥耦合动力相互作用理论基础上,以刚刚建成的长沙磁浮快线上的25m典型预应力混凝土简支箱梁桥为研究对象,建立了车桥耦合动力学模型,并用全过程迭代法求解车桥耦合系统方程。以轨道不平顺作为随机激励,以电磁力为联系纽带,重点分析了磁浮车桥耦合动力相互作用的响应规律。然后,探讨了中低速磁浮高架桥冲击效应的影响因素,并对磁浮线路轨道梁的设计进行了研究。最后着重分析了动力系数与车速的关系,主要工作内容和结论如下：(1)本文在研究磁悬浮列车动力耦合问题时,仅考虑车桥耦合竖向振动而不考虑横向振动,并采用计算效率高、收敛过程可控性高的全过程迭代法,经计算验证该方法可行。(2)分析中低速磁浮列车的电磁悬浮动态机理,推导了动态电磁悬浮力的计算公式,总结了电磁悬浮动态特性。(3)在总结和分析既有研究成果的基础上,建立了磁浮车桥耦合模型,介绍了磁浮线路的轨道不平顺模型参数选取方式,用全过程迭代法求解磁浮车桥在轨道不平顺激励下的动态响应。(4)轨道梁跨中位移动力系数在车速10～80km/h范围内随着行车速度的提高基本呈增大趋势,均小于1.2,证明轨道梁动力响应很小,反映出长沙磁浮线路轨道梁在列车低速运行时的良好动力性能。除车速之外,车体质量也是其主要影响因素,当磁浮车辆车重不同时,其磁浮车桥耦合体系的动力响应随着车体质量的增大而增大。(5)在研究磁浮高架桥冲击效应时,分别讨论了车重、车速、桥梁阻尼比及轨道梁截面尺寸对简支梁动力系数的影响。轨道梁跨中位移动力系数随车重和车速的增大而增大,随桥梁阻尼比的增大而减小,轨道梁截面尺寸的局部调整对其影响不大,所以,具体截面尺寸的主控因素是刚度。(6)当轨道梁阻尼比、荷载长度和跨度确定时,通过大量仿真计算得到了磁浮列车80km/h速度范围以内的轨道梁跨中位移动力系数随车速变化的关系,最后,得出了轨道梁跨中位移动力系数与车速的线性拟合公式。
【关键词】：中低速磁浮列车 电磁力 全过程迭代法 车桥耦合振动 冲击效应 动力系数
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U266.4;U441.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-28
• 1.1 磁浮交通概况12-18
• 1.1.1 磁浮交通原理12-13
• 1.1.2 磁浮列车的交通模式及工作原理13-16
• 1.1.3 磁浮列车的特点概括16-18
• 1.2 磁浮列车技术发展概况18-24
• 1.2.1 德国磁浮列车技术的发展状况18-20
• 1.2.2 日本磁浮列车技术发展20-21
• 1.2.3 中国磁浮列车技术的发展状况21-23
• 1.2.4 其他国家磁悬浮列车技术的发展23-24
• 1.3 磁浮交通动力学研究现状24-26
• 1.4 论文主要工作内容26-28
• 1.4.1 研究意义与目标26
• 1.4.2 研究内容26-28
• 2 电磁悬浮系统及其动态特性28-44
• 2.1 电磁悬浮机械结构28-31
• 2.2 中低速磁浮系统悬浮控制原理31-36
• 2.2.1 电磁悬浮物理模型31-35
• 2.2.2 PID控制器及位移/速度伽速度反馈原理35-36
• 2.3 中低速磁浮系统导向控制原理36-41
• 2.3.1 中低速磁浮列车被动导向原理36-40
• 2.3.2 中低速磁浮列车主动导向原理40-41
• 2.4 动态磁轨关系41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 3 磁浮列车-高架桥梁系统垂向动力分析模型44-60
• 3.1 工程概况44-45
• 3.2 车桥竖向耦合动力学模型45-46
• 3.3 磁浮列车子系统46-52
• 3.3.1 磁浮车辆模型假定46
• 3.3.2 磁浮车辆动力学模型46-48
• 3.3.3 磁浮车辆子系统运动方程48-52
• 3.4 桥梁子系统52-54
• 3.4.1 桥梁模型假定52
• 3.4.2 桥梁模型52
• 3.4.3 桥梁子系统动力学方程52-54
• 3.5 随机激励模型54-57
• 3.5.1 轨道不平顺54
• 3.5.2 长沙磁浮快线轨道梁表面不平度及其数学描述54-55
• 3.5.3 三角级数法数值模拟原理55
• 3.5.4 轨道不平顺空间频率功率谱和角频率功率谱的变换55-56
• 3.5.5 唐山低速磁浮试验线轨道不平顺的数值模型56-57
• 3.6 车桥耦合数值求解的全过程迭代法57-59
• 3.7 本章小结59-60
• 4 磁浮列车-高架桥梁系统竖向动力响应研究60-78
• 4.1 中低速磁浮轨道梁自振频率60-62
• 4.1.1 各国规范的频率限值60-61
• 4.1.2 简支梁自振特性分析61-62
• 4.2 磁浮桥梁刚度限值62-63
• 4.3 车体加速度限值63
• 4.4 磁浮车/桥梁竖向耦合振动响应63-73
• 4.4.1 磁浮车辆车体的动力响应63-67
• 4.4.2 磁浮车辆转向架的响应67-73
• 4.5 简支梁高架桥的动力响应73-76
• 4.6 本章小结76-78
• 5 磁浮线路高架桥动力系数研究78-92
• 5.1 动力系数计算原理78-79
• 5.2 简支梁跨中位移动力系数79-85
• 5.2.1 简支梁跨中动力系数79-80
• 5.2.2 桥梁阻尼比对简支梁跨中位移动力系数的影响80-82
• 5.2.3 车体质量对简支梁跨中动力系数的影响82-83
• 5.2.4 简支梁截面参数比对动力系数的影响83-85
• 5.3 车速与动力系数的关系85-88
• 5.4 磁浮简支梁设计88-90
• 5.5 本章小结90-92
• 6 结论与展望92-94
• 6.1 结论92-93
• 6.2 展望93-94
• 参考文献94-98
• 作者简历98-102
• 学位论文数据集102

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