高速磁浮車輛—道岔梁耦合振動建模與仿真分析

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1、西南交通大學(xué)曲南父逋大罕學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確的說明。本人完全意識到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點如下：1．建立了大型鋼結(jié)構(gòu)磁浮道岔梁的梁單元和板單元有限元模型，詳細(xì)分析了磁浮道岔梁固有頻率與振型，并采用通用多體系統(tǒng)動力學(xué)軟件仿真(SIMPACK)、有限元軟件ANSYS與FORTRAN程序聯(lián)合仿真的兩種技術(shù)途徑，實現(xiàn)了磁浮

2、車輛一道岔梁耦合振動的數(shù)值仿真。2．仿真分析了磁浮車輛直向和側(cè)向過岔時車岔耦合系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)，初步獲得磁浮車輛一道岔耦合振動響應(yīng)的基本特征與規(guī)律，研究結(jié)果可為磁浮道岔梁技術(shù)研究及其工程應(yīng)用提供參考。學(xué)位論文作者簽名：廄鍤j者日期：。凈尹月／日西南交通大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于

3、1．保密口，在——年后解密后適用本授權(quán)書。2．不保密囹，適用本授權(quán)書。(請在方框內(nèi)打“√”)學(xué)位論文作者簽名：廊啪日期：杪7年州日指導(dǎo)教師簽名：乏多糾日期：卅年弘月廠日西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁第1章緒論1．1磁浮列車原理及技術(shù)特點磁浮列車是一種新型地面軌道交通系統(tǒng)，它主要依靠電磁力來實現(xiàn)支承、導(dǎo)向、牽引和制動功能。與常規(guī)輪軌列車相比，具有低噪音、低能耗、無污染、安全舒適和高速高效的特點，被認(rèn)為是一種具有廣闊前景的新型交通工具。磁浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成，懸浮模式可分為永磁懸浮(PMS)、常導(dǎo)電磁懸浮(EMS)

4、、超導(dǎo)電動懸浮(EDS)、高溫超導(dǎo)磁懸浮(HTS)以及以上四種方式組合后的混合電磁懸浮方式。其中，目前研究較多、發(fā)展較為成熟的是電磁懸浮與電動懸浮兩種方式，電磁懸浮是對車載的、置于導(dǎo)軌下方的懸浮電磁鐵通電勵磁而產(chǎn)生磁場，磁鐵與軌道上的導(dǎo)磁構(gòu)件相互吸引，將列車向上吸起懸浮于軌道上，磁鐵和導(dǎo)磁軌道之間的懸浮間隙一般約為8"---'12mm；電動懸浮是車載磁體的運動磁場在安裝于線路上的懸浮線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩者相互作用，使軌道產(chǎn)生～個向上的斥力將列車懸浮于路面一定高度，一般為10ft--"150mm。常導(dǎo)電磁懸浮列車可分為低速和高速型。低速常導(dǎo)吸力型磁

5、浮列車?yán)秒姶盆F的橫向自復(fù)位特性，由相對于導(dǎo)軌中心線錯位布置的懸浮電磁鐵提供導(dǎo)向力；高速常導(dǎo)吸力型磁浮列車則需要專門的導(dǎo)向電磁鐵提供導(dǎo)向力；兩者都依靠直線電機提供縱向牽引，但低速磁浮列車采用直線感應(yīng)電機(LIM)，短定子固定在車體上，高速磁浮列車則采用直線同步電機(LSM)，長定子固定在線路上，其牽引來自線路【11。1．2國內(nèi)外磁浮列車技術(shù)發(fā)展概況(1)德國磁懸浮技術(shù)的研究源于德國，早在1922年德國工程師赫爾曼·肯西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁佩爾就提出了電磁懸浮原理，井于1934年申請了磁懸浮列車的專利。1968年德國開始研究磁懸浮列車，

6、第一輛磁浮原理車MBB于1971年在一段約700m長的試驗線路上進(jìn)行試驗運行。采用車兩側(cè)的短定子直線電機驅(qū)動。1975年和1976年ThyssenHenschel公司分別研制出HMBl號和HMB2號磁浮車，并在試驗線上率先實現(xiàn)了線路側(cè)長定子直線同步電機驅(qū)動和載人長定子磁浮試驗車運行。德國磁浮列車技術(shù)研究初期，常導(dǎo)和超導(dǎo)并重，1977年前后分別研制出常導(dǎo)電磁鐵吸引式和超導(dǎo)電磁鐵相斥式試驗車輛，后來經(jīng)過分析比較認(rèn)為，超導(dǎo)磁浮鐵路所需的技術(shù)水平太高，短期內(nèi)難以取得較大進(jìn)展，遂決定集中力量發(fā)展常導(dǎo)磁浮鐵路。1979年，在漢堡舉行的一次國際交通工具展覽會期間

7、，Transrapid05(以下簡稱TR05)實現(xiàn)了在900米試驗線上載客5萬多人次。1980年德國埃姆斯蘭磁浮試驗線正式開工，1984年，埃姆斯蘭試驗線北段經(jīng)過4年建設(shè)終于完工，1985年，埃姆斯蘭試驗線南段開始施工，其長度為10公里。1987年，TR06在埃姆斯蘭以392公里的時速試車成功，全長31．8公里。1993年，TR07型磁浮列車在埃姆斯蘭試驗最高速度達(dá)到450km／h。1999年，TR08在埃姆斯蘭試車，該車身長788米，92個座位，晟高時速可達(dá)500公里。圖1-1所示為德國磁懸浮列車Transrapidt2*I。f

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9、盞磁祭品曙{基量眵I圖1-l德國磁懸浮列車Transrapid德國磁懸浮西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁(2)日本日本