磁浮列車車-軌耦合自激振動機理及實驗研究

《磁浮列車車-軌耦合自激振動機理及實驗研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由周丹峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁浮列車車-軌耦合自激振動機理及實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周丹峰
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

吸力型磁浮列車依靠電磁吸力抵消自身重力從而懸浮在軌道之上，但在某些情況下，當磁浮列車靜止懸浮在某段軌道上時，磁浮列車的電磁鐵和軌道會同時出現大幅垂向振動，這種現象被稱為磁浮列車的車-軌耦合自激振動。這種振動的振幅往往較大，對軌道和車輛的結構損傷較大，同時會使乘客感到不適。目前國內外對於該問題的研究尚不夠完善，車-軌耦合自激振動產生的機理還沒有認識清楚；在工程上，車-軌耦合自激振動問題仍未得到很好解決。本項目在現有研究的基礎上，以我國自主研發的中低速磁浮列車為研究對象，通過理論建模、有限元仿真以及實驗驗證等手段，研究磁懸浮列車車-軌耦合自激振動產生的機理，從而為磁懸浮列車商業化線路的修建提供依據。此外，依託實驗條件，尋找至少一種抑制車-軌耦合自激振動的方法，為解決當前磁浮列車的耦合自激振動問題提供一種控制策略，同時也為磁浮列車的商業運營提供安全保障。

結題摘要

吸力型磁浮列車靜止懸浮在某些軌道上時，由於軌道存在彈性，電磁鐵和軌道可能會同時出現大幅垂向自激振動，嚴重危害車輛正常運行。本項目主要研究了如下問題： (1) 完成了磁浮軌道的建模。本研究課題綜合運用理論建模、有限元分析和試驗模態分析等方法，結合當前磁浮試驗線的軌道結構，建立磁浮系統支墩-軌道梁-軌排結構的軌道動力學模型； (2) 通過分析系統的有源/無源特性來闡述車-軌耦合系統自激振動發生的機理，找到了車-軌耦合自激振動發生的條件。對於等幅自激振動，採用諧波平衡法分析自激振動的振幅和頻率。 (3) 在唐山中低速磁浮試驗線上進行了車-軌耦合自激振動試驗，通過參數對比驗證了自激振動機理分析的正確性。 (4) 研製完成了一套完整的車軌耦合共振試驗平台，研製了配套的懸浮控制系統，該系統可以很好的模擬磁浮列車在彈性軌道上的車-軌耦合動力學問題，從而為研究磁浮列車車軌耦合共振問題提供了有力的幫助。 (5) 提出了一種基於虛擬動力吸振器方法的車軌耦合自激振動抑制方法，該方法可以在不改變軌道結構的情況下能夠有效抑制車-軌耦合自激振動的控制方法。在車軌耦合共振試驗平台上的試驗表明，該算法可以有效抑制磁浮列車的車橋耦合共振問題。本項目從理論、試驗層面研究了磁浮列車車軌耦合自激振動的發生機理，研製了一套車軌耦合共振試驗平台，為解決當前磁浮列車的耦合自激振動問題提供一種控制策略，同時也為磁浮列車的商業運營提供安全保障。