摘要：永磁磁浮交通系统利用车载永磁体和永磁轨道间的磁斥力实现悬浮,理解并掌握永磁体磁力与其空间位姿参数的关系对磁浮车辆走行部及轨道结构设计具有重要意义.参考兴国县永磁磁浮交通系统,建立车载永磁体和永磁轨道的三维磁场有限元模型;计算不同悬浮间隙、横向偏移、点头角、侧滚角和摇头角条件下车载永磁体受到的磁力,重点分析车载永磁体悬浮力和横向力随5个位姿参数的变化规律及其相关程度.结果表明:车载永磁体的磁力主要受悬浮间隙和横向偏移量的影响,受摇头角的影响较大,受点头角和侧滚角的影响很小;在设定的参数变化范围内,悬浮力最小值和最大值与额定悬浮力之比分别约为0.75和1.16,横向力最大值达到额定悬浮力的50.42%;车载永磁体横向力的方向与其横向偏移方向一致,摇头力矩与其摇头方向相同,需要为永磁悬浮系统设置导向装置,防止车载永磁体横向晃动和偏航运行.

摘要：为探讨随机轨道不平顺作用下中低速磁浮列车和桥梁的动力响应,将虚拟激励法引入磁浮车桥振动分析中,提出中低速磁浮车辆-悬浮控制系统-桥梁耦合系统随机振动分析方法.将中低速磁浮列车简化为弹簧阻尼器连接的多刚体,悬浮系统中电流使用比例-微分(PD)控制方法进行主动控制,采用有限元方法对桥梁进行建模,将随机轨道不平顺转换为一系列简谐波构成的虚拟激励;编制中低速磁浮车桥动力系统随机振动分析程序,自动生成系统随机振动方程,利用分离迭代方法对磁浮车辆控制方程和桥梁动力方程进行求解计算.研究结果表明:虚拟激励法能够高效计算中低速磁浮车桥系统随机动力响应,其计算效率约为蒙特卡洛方法的1/11,基于虚拟激励法能够获得中低速磁浮车桥动力系统均值、标准差和时变功率谱密度等统计结果.

摘要：为提升高速磁浮列车动力学性能,提出一套高效的多目标优化设计方法,对磁浮列车悬挂参数、系统控制参数和轨道梁参数进行多目标优化设计。为保证仿真模型有效逼近高速磁浮列车实际运行状况以获得准确的输出响应,构建出磁浮系统分布式协同仿真模型,实现磁浮列车动力学模型、轨道梁有限元模型及控制系统的实时耦合,并选取5个关键设计参数作为优化设计变量;采用最优拉丁超立方试验设计方法均匀抽取20组样本,基于分布式协同仿真模型获得各样本点对应的7项动力学性能值;针对20组小样本、5输入7输出的高非线性问题,分析不同代理模型预测精度,建立优化设计变量和性能指标之间的代理模型;采用NSGA-Ⅱ(非支配排序遗传算法-Ⅱ)优化算法对设计变量进行多目标优化。计算表明7项性能指标经优化后均得到显著提升。

摘要：为了获得低速磁浮车辆导向设计的基本参数和设计原则,开展了磁铁模块导向性能的静态分析与动态仿真研究。对不同导向方式下磁铁模块导向力、导向刚度以及垂向和横向力耦合度的大小进行比对分析,结果表明:在被动导向方式下采用磁铁横向对中布置和在主动导向方式下采用磁铁横向错位布置可以得到良好的车辆导向性能,而且后者更优;横向位移及其速度反馈主动导向可显著增加导向力和导向刚度,极大地改善模块动态导向性能,基本实现模块垂向和横向力解耦。建议低速磁浮车辆采用磁铁横向错位布置和横向位移与速度反馈主动导向方式。

摘要：为掌握高速磁浮车辆悬浮电磁铁和悬浮架的弹性变形特性,建立考虑悬浮电磁铁和悬浮架柔性的高速磁浮车辆刚柔耦合动力学模型,仿真分析了5种悬浮电磁铁抗弯刚度和3种平面曲线(曲线半径分别为650 m,1 000 m,4 000 m)条件下悬浮电磁铁和悬浮架的弹性变形。结果表明,悬浮电磁铁在半径1 000m曲线上变形最大,当其抗弯刚度由现有设计值减小50%后,一位悬浮电磁铁的动态整体变形幅值由0.49mm增大到0.82 mm,该值相对于10 mm的额定悬浮间隙而言较大,二位悬浮电磁铁的动态整体变形幅值由0.11 mm增至0.23 mm;增大悬浮电磁铁的抗弯刚度,其动态变形近似线性减小;在缓和曲线上悬浮架跟随轨道扭转而扭转,在缓和曲线中点处扭转角最大,头车一位悬浮架的扭转角总是小于二位悬浮架。整体而言,悬浮电磁铁的抗弯刚度对悬浮架扭转变形影响较小,对一位悬浮架托臂的弹性变形有一定影响,而对二位悬浮架托臂影响甚小。

摘要：以某高速常导磁浮车辆新型悬浮架为研究对象。建立了包括非线性空气弹簧模型和主动电磁悬浮控制的磁浮车辆动力学模型,模拟计算了车辆低速通过小半径凸竖曲线时的动力学响应,并与采用空气弹簧线性等效模型的计算结果进行了对比。结果表明,基于空气弹簧等效模型和非线性模型得到的车体和电磁铁动态响应差别不大,但空气弹簧等效模型的伸缩量计算值显著小于非线性空气弹簧模型;磁浮车辆单侧8个空气弹簧的垂向伸缩变形、橡胶气囊内压变化和垂向力变化规律符合线性关系,基于空气弹簧非线性模型的仿真结果为高速磁浮车辆二系悬挂系统设计提供了依据。

摘要：研究目的:作为铁路轨道随机不平顺状态的宏观体现,轨道不平顺功率谱密度函数是分析和评价轨道平顺状态和指导轨道养护维修的有效手段,也是设计和评估机车车辆、轨道、桥梁等结构物动力性能的重要输入激励,对于轨道不平顺谱的研究一直受到国内外铁路研究和管理机构的高度重视。研究结论:(1)本文对国内外典型轨道谱的拟合公式及参数、波长范围及适用的速度等级进行了细致地回顾和总结,在此基础上,指出了我国在轨道不平顺谱研究方面的不足以及应当进一步重点研究的问题;(2)通过补充典型线路轨道谱标准的制定,扩展轨道谱覆盖的波长范围,尤其是高速铁路1 m以下高低短波谱,可使我国建立较为完善的轨道谱标准体系;(3)利用轨道谱研究轨道不平顺在频域的演变规律及相应的轨道谱限值,对于线路几何状态养护维修以及轨道随机不平顺幅值和谱限值的合理制定均有重要工程价值。

摘要：建立了包含PID悬浮控制系统的两节编组磁浮列车动力学模型和细致的道岔梁有限元模型,仿真分析了不同悬浮控制参数条件下磁浮列车以30 km/h通过道岔梁时的动力学响应。仿真结果表明,间隙反馈系数取值偏小时,电磁铁悬浮间隙的波动幅值较大,不利于行车安全;增大间隙反馈系数,电磁悬浮系统的特征频率逐渐接近道岔梁的一阶垂弯模态频率,导致车岔耦合振动更强烈。间隙速度反馈系数取值较小时,电磁悬浮系统的阻尼偏小,车体振动加速度较大;间隙速度反馈系数取值偏大时,微分环节超前调节作用过强,车岔耦合振动剧烈。为缓解磁浮车辆与道岔梁的耦合振动,建议间隙反馈系数在7000~8000之间选取,速度反馈系数在45~60之间选取。

摘要：为降低有砟铁路轨道维护成本并提高乘客舒适度,对铁路道砟材料破碎机理深入研究具有重要作用。本文设计并开展了测量铁路道砟材料特征强度的试验,对道砟受压破碎过程的力和位移等数据加以分析;同时,通过三维激光扫描系统获取道砟三角网格多面体边界,依此采用颗粒平行粘结方式构造具有不规则真实外观的铁路道砟,并采用离散单元方法(DEM)数值模拟道砟径向加载破碎过程,分析应力应变曲线和粘结断裂数等数据以分析颗粒破碎机制。通过对多个道砟颗粒加载试验及数值模拟计算发现,随着道砟尺寸的增加,其有效压缩强度逐渐减小。道砟颗粒的有效压缩强度符合威布尔概率分布函数,并确定了其残存概率的平均强度和威布尔参量,试验和数值模拟结果相吻合。

摘要：温度荷载引起的轨道板与砂浆层之间界面的损伤影响轨道结构的传力与受力特性,是服役期内高速铁路无砟轨道需要重点关注的问题.建立CRTS Ⅱ型板式无砟轨道有限元模型,采用内聚力模型模拟分析了极端温度梯度荷载作用下砂浆层界面的损伤行为,以及温度梯度荷载循环作用下不同黏结状态界面的累积损伤特性.结果表明:在极端温度梯度荷载作用下,沿轨道板边缘出现环状的界面损伤区域,边角处产生离缝,损伤发生后界面内应力重新分布,在边缘附近形成应力集中带.在温度梯度荷载循环作用下,黏结性能良好界面的损伤区域较小,损伤区随循环作用次数的增加没有明显扩展;对于黏结性能不良的界面,其损伤区域和离缝面积均随循环作用次数增大而加快发展,离缝区越靠近轨道板中心,界面损伤发展速率越大.