目前,我國(guó)正在推進(jìn)高速磁浮交通的發(fā)展。時(shí)速600公里以上的新一代高速磁浮振動(dòng)響應(yīng)為前沿研究領(lǐng)域。隨著速度的明顯提高,磁浮車輛-軌道梁振動(dòng)問(wèn)題將會(huì)更加突出,新一代高速磁浮系統(tǒng)對(duì)軌道梁的振動(dòng)響應(yīng)有更高的要求。車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)分析是軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和車輛懸浮控制的理論基礎(chǔ),因此有必要研究與之相適應(yīng)的車橋豎向耦合振動(dòng)分析方法。本文針對(duì)磁浮車輛-軌道梁豎向耦合振動(dòng)問(wèn)題,提出一種基于軌道梁有限單元模型和磁浮力比例-積分-微分（PID）控制器模型的分析方法。將整個(gè)耦合系統(tǒng)以磁浮力為界,分為車輛和軌道梁兩個(gè)子系統(tǒng),車輛-軌道梁之間的耦合振動(dòng)通過(guò)PID控制器計(jì)算的磁浮力來(lái)完成,采用振型分解法和四階龍格庫(kù)塔法計(jì)算耦合系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。文中使用Mathematica編制耦合振動(dòng)分析程序,研究磁浮車橋耦合系統(tǒng)的振動(dòng)特性。并通過(guò)對(duì)磁浮車輛-軌道梁豎向耦合振動(dòng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,驗(yàn)證本文所建立方法的有效性。本文的主要研究工作有:1、提出一種基于軌道梁有限單元模型和磁浮力PID控制器模型的分析方法。將磁浮車輛和軌道梁分開(kāi)建模,通過(guò)PID控制磁浮力實(shí)現(xiàn)車輛-軌道梁之間振動(dòng)耦合,并編制車橋耦合振動(dòng)程序;2、采用... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

德國(guó)TR高速磁浮列車結(jié)構(gòu)圖[1]

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1工程背景1.1.1磁浮交通系統(tǒng)簡(jiǎn)介傳統(tǒng)的輪軌系統(tǒng)是利用車輪與鋼軌之間的黏著力使得列車前行。與輪軌系統(tǒng)不同的是，磁浮交通系統(tǒng)中的磁懸列車與軌道梁無(wú)接觸，采用電力系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)[1]。這種利用電磁力實(shí)現(xiàn)懸浮的磁浮交通方式，解決了當(dāng)車速等于黏著系數(shù)曲線和走行阻力曲線交點(diǎn)時(shí)，輪軌系統(tǒng)便達(dá)到運(yùn)行極限的問(wèn)題。隨著對(duì)磁浮系統(tǒng)研究的不斷深入，這種新型的地面交通方式已經(jīng)逐漸從實(shí)驗(yàn)階段走向商業(yè)發(fā)展。從懸浮機(jī)理上，磁浮列車可以分為電磁懸浮(EMS,electromagneticsuspension)和電動(dòng)懸浮(EDS,electrodynamicsuspension)兩種懸浮方式。電磁懸浮式列車以德國(guó)的Transrapid型列車(簡(jiǎn)稱TR)和日本的Highspeedsurfacetransport型列車(簡(jiǎn)稱HSST)為代表，其兩種列車的懸浮結(jié)構(gòu)圖分別如圖1-1和圖1-2所示。日本的MLX型超導(dǎo)磁浮列車是電動(dòng)懸浮式磁浮列車的代表，MLX列車的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。電磁懸浮[2]采用電磁力異性相吸的原理。磁浮列車和軌道梁上的懸浮電磁鐵在通電后相互吸引，使得列車懸浮于軌道梁上。軌道梁常采用“T”形的截面形式，通過(guò)直線電機(jī)牽引磁浮車輛環(huán)抱軌道梁運(yùn)行。車輛和軌道梁間的懸浮間隙較小，一般為8-12mm，在運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)懸浮電磁鐵的激勵(lì)電流，保證磁浮間隙穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。圖1-1德國(guó)TR高速磁浮列車結(jié)構(gòu)圖[1]Fig.1-1ThediagramofGermanTRhigh-speedmaglevvehicle圖1-2日本HSST型磁浮列車懸浮結(jié)構(gòu)[1]Fig.1-2ThediagramofJapanHSSTlevitationmaglevvehicle

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文2電動(dòng)懸浮[2]采用的是電磁力相斥的原理。磁浮列車上的永久磁鐵或低溫超導(dǎo)線圈隨車輛的運(yùn)動(dòng)，與軌道梁的懸浮線圈相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電流，并產(chǎn)生向上的斥力，使得磁浮車輛懸浮于軌道梁之上。與電磁懸浮式相比，電動(dòng)式懸浮只有當(dāng)磁浮車輛達(dá)到一定運(yùn)行速度時(shí)（150km/h）才能懸福列車懸浮于路面的高度較大，一般為100-150mm，且由于車輛和軌道梁之間是斥力作用，不需要進(jìn)行主動(dòng)控制。圖1-3日本MLX型超導(dǎo)磁浮列車圖[1]Fig.1-3ThediagramofJapanMLXsuperconductingmaglevvehicle1.1.2輪軌系統(tǒng)和磁浮交通系統(tǒng)的比較輪軌系統(tǒng)起源于17世紀(jì)，其支撐力和導(dǎo)向力由合箱傳遞，啟動(dòng)和制動(dòng)加速度由摩擦力傳遞。由于存在差動(dòng)傳動(dòng)裝置，各輪子經(jīng)過(guò)的路程可以不同。但是由于剛性輪對(duì)是一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，車輪以相同的距離和相同的角速度圍繞自轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣便會(huì)導(dǎo)致車輪和軌道之間產(chǎn)生摩擦力，造成磨損。輪軌系統(tǒng)存在一個(gè)根本的缺點(diǎn)：在運(yùn)行過(guò)程中，輪對(duì)做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)而不是沿理想線路行走。由于輪緣在鋼軌的內(nèi)側(cè)，當(dāng)速度增加時(shí)，輪對(duì)的擺動(dòng)會(huì)使得能耗上升，加劇踏面和輪緣上的磨損。且列車通過(guò)曲線線路時(shí)，在高速運(yùn)行下離心力也會(huì)增加，從而增加了輪緣磨損。故要求當(dāng)列車通過(guò)曲線時(shí)，軌道面向內(nèi)傾斜，減小對(duì)車輪和軌道梁的磨損。當(dāng)自重產(chǎn)生的力和運(yùn)行動(dòng)力學(xué)的力平衡時(shí)，就達(dá)到了輪軌系統(tǒng)的物理學(xué)界限[3]。與輪軌交通系統(tǒng)相比較，磁浮交通系統(tǒng)有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)[3]：（1）速度快磁浮交通系統(tǒng)是一種舒適且高速的出行方式。磁浮列車保留了輪軌車輛的轉(zhuǎn)向架和懸掛系統(tǒng)，但取消了車輪，使得車輛和軌道梁之間不存在任何實(shí)際上的接觸。由于不存在輪軌之間的摩擦阻力，磁浮列車可以突破輪軌系統(tǒng)的物理極限，使得車輛實(shí)現(xiàn)真正的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]EMS型高速磁浮列車導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)研究[D]. 趙春霞.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]高速磁浮軌道梁在車輛荷載作用下的振動(dòng)研究[D]. 滕延鋒.上海交通大學(xué) 2008
[4]磁懸浮車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D]. 趙春發(fā).西南交通大學(xué) 2002

碩士論文
[1]磁懸浮列車—高架橋梁系統(tǒng)耦合動(dòng)力問(wèn)題研究[D]. 劉潔.北京交通大學(xué) 2016
[2]中低速磁浮軌道梁關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王理達(dá).西南交通大學(xué) 2014
[3]PID參數(shù)自整定算法在懸浮控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D]. 梁仁仁.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]高速磁懸浮中等跨度三跨剛構(gòu)橋振動(dòng)特性研究[D]. 詹旋裕.上海交通大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3418226