EMS磁浮列車懸浮系統(tǒng)振動機理及抑制方法研究.pdf

1、EMS磁懸浮列車作為一種新型的非接觸式地面有軌交通工具，其與傳統(tǒng)的輪軌鐵路相比，在爬坡能力、安全性、環(huán)保、經濟性、舒適性等方面具有顯著的優(yōu)勢，在軌道交通領域具有廣闊的應用前景。采用德國TR技術的上海高速磁浮線已于2006年正式投入運營，日本采用HSST技術的東部丘陵線也于2005年投入運營，并已經取得優(yōu)良的運營業(yè)績。我國經過近10多年的研究，中低速磁浮列車采用了EMS技術方案，具有自主知識產權的磁浮鐵路現已進入最后的工程實踐階段?？梢灶A

2、見，未來EMS磁浮鐵路技術在我國具有廣闊的應用空間。
　　由于EMS磁浮列車懸浮時依靠控制系統(tǒng)產生電磁力，該懸浮在受到多種車-軌因素影響時可能會發(fā)生磁浮車輛振動和軌道振動相互影響的特有現象。雖然經過國內外多年的研究，但在工程實踐中并沒有能夠完全解決。在我國磁浮列車試驗線中，也出現了很多與車-軌系統(tǒng)振動相關的問題，迫切需要解決。因此，為磁浮鐵路國產化展開相應的理論研究顯得十分急迫。
　　針對上述問題，本文將從EMS磁浮列車系統(tǒng)

3、振動的內在機理出發(fā)，跟蹤國內外磁浮車輛動力學和控制理論等相關領域的最新動態(tài)，針對EMS磁浮系統(tǒng)振動機理進行較為詳細的研究，并尋找有效抑制磁浮系統(tǒng)振動方法。
　　EMS磁浮列車不同于傳統(tǒng)輪軌鐵路的關鍵在于使用電磁力代替了輪軌系統(tǒng)中的一系懸掛支撐力，這是磁浮系統(tǒng)特有振動問題的根源。本文第二章基于國內外的研究成果，建立了單磁鐵懸浮系統(tǒng)，考慮車輛-軌道之間的相互耦合作用，對磁浮系統(tǒng)起浮后的靜態(tài)懸浮過程進行了分析，理論分析了系統(tǒng)振動的內在機

4、理，討論了懸浮控制器及車-軌主要參數對系統(tǒng)振動的內在影響，并采用數值仿真的方法驗證了理論分析的結論。為展開磁浮系統(tǒng)振動的研究提供了理論基礎。
　　EMS磁浮列車在高速運行時，影響磁浮系統(tǒng)振動的因素較列車靜浮時更加復雜。隨著磁浮列車速度的提高，車輛以更快的速度通過軌道，必然使軌道的形變和振動增大，車-軌耦合后使整個車廂-懸浮架-軌道的系統(tǒng)振動變得更加劇烈，對磁浮車的穩(wěn)定運行造成極大的影響。本文第三章研究了EMS磁浮列車運行中的振動特

5、性，理論分析了懸浮控制器、車-軌主要參數對于振動影響的機理。提出了一種快速判斷彈性軌道上磁浮列車動力穩(wěn)定性的新方法，給出了相關的判據，并通過數值仿真驗證了理論分析的結論。該研究為EMS磁浮鐵路系統(tǒng)的設計提供了理論依據。
　　中低速EMS磁浮列車具有爬坡能力強的特點，但磁浮列車通過較大坡度的軌道時由于軌道快速變化，使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，對車輛的安全性和舒適性造成影響。針對磁浮系統(tǒng)軌道在坡道處的線路設計國內外并無相應的理論研究成果的情況，

6、本文第四章建立了磁浮車輛通過軌道變坡點的系統(tǒng)模型，理論分析了折線變坡點及豎曲線兩種軌道條件下，車輛速度及軌道曲線等主要參數對系統(tǒng)振動的影響，最后進行相應的仿真驗證了理論推導的結論。該研究對于中低速EMS磁浮系統(tǒng)在上下坡處的軌道設計提供了相應的理論依據，對于高速EMS磁浮系統(tǒng)的軌道設計也具有參考價值。
　　形成EMS磁浮列車振動的因素很多，如行駛中切割空氣形成的力、推進及各種輔助設備形成的振動、車-軌耦合、軌道不平順等。由于這些因素

7、的存在，其振動本身不可避免，如何抑制振動，提高磁浮列車行駛的平穩(wěn)性、舒適性是一個系統(tǒng)工程。但由于EMS磁浮列車在國內的工程化應用處于起步階段，其相關的減振技術在理論研究、工程實踐方面還太少。本文在第五章中介紹了磁浮系統(tǒng)軌道譜及車輛振動評價指標，理論分析了EMS磁浮車輛抑制振動的基本原理，分別就磁浮列車在靜浮和運行中提出的振動抑制的方案，并進行了相應的數值仿真驗證。該研究對于國產磁浮系統(tǒng)的成功運營具有重要的工程應用價值。
　　綜上所