高溫超導磁懸浮車動力學特性研究

《高溫超導磁懸浮車動力學特性研究》是依託西南交通大學，由鄧自剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高溫超導磁懸浮車動力學特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄧自剛
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高溫超導磁懸浮車由於無源自穩定性、結構簡單、能耗少、噪音低等特點，適合現代軌道交通發展需求。作為一種新型交通工具，探索高溫超導磁懸浮車輛與導向線路（永磁軌道）間作用機理和未來運行中穩定性、安全性和平穩性等動力學問題顯得尤為重要。利用我國首條高溫超導磁懸浮環形試驗線，本課題擬採用實驗和理論分析方法研究高溫超導磁懸浮車實際運行下的動力學特性問題。具體包括：高溫超導磁懸浮車的振動特性及其振動型式，研究其動態剛度和阻尼變化關係與規律，探索不同運行速度、運行工況、場冷高度、懸浮間隙和磁場不均勻度等條件下高溫超導磁懸浮車直線和曲線線路運行性能。並針對高溫超導磁懸浮車中可能出現的懸浮漂移、偏載和偏移等極端狀況進行系統分析，最終嘗試建立適合於高溫超導磁懸浮車的動力學方程及理論範疇，從而驗證提高系統動態穩定性的策略，為高溫超導磁懸浮車工程化套用提供理論支持和技術指導。

結題摘要

高溫超導磁懸浮車由於其無源自穩定性、原理可靠、車輛結構簡單、長時間服役性能良好，能適應現代軌道交通的發展需求。作為一種軌道交通工具，動力學研究顯得較為重要。本項目以實驗為主，輔之以仿真研究，針對高溫超導磁懸浮車動力學特性展開了以下研究：①研究了高溫超導體自由振動的振動信號，得到其固有頻率，阻尼等基本動力學參數；②測試了不同場冷高度情況下，高溫超導磁懸浮車在環形試驗線以不同速度通過直線段以及曲線段時車輛橫、垂向振動加速度及位移信號。發現曲線段行駛較直線段振動更為劇烈，且速度越高振幅越大，但總體運行較為平穩；③針對高溫超導磁懸浮試驗車建立了含有十一個自由度的整車動力學模型，仿真結果與實驗結果吻合較好；④對高溫超導磁懸浮車的運行穩定性做了仿真研究。橫向運動有一定的穩定區間，垂向運動在懸浮間隙範圍內都是穩定的；⑤對高溫超導磁懸浮車的曲線通過能力做了仿真研究，發現憑藉著自穩定特性，高溫超導體能在無超高情況下以較低的速度通過曲線；⑥為了獲得更好的曲線通過能力，為高溫超導磁懸浮車的永磁軌道系統設計了磁場超高和緩和曲線；⑦ 實驗表明高溫超導磁浮車“Super Maglev” 的載重能力超過1噸；⑧利用高溫超導磁懸浮試驗車對懸浮漂移進行了實驗研究，發現懸浮漂移隨著速度的增高而增大，隨著運行時間的累積而增大，且經過一段時間後趨於穩定，不再明顯增加；⑨實驗發現偏心場冷會降低高溫超導磁浮車的穩定性和載重能力。這些研究可為高溫超導磁懸浮車工程化套用提供理論支持和技術指導。 課題期間，研究內容整理髮表學術論文16篇，其中SCI收錄論文15篇，EI收錄論文14篇；申請專利7項。參與國內外學術會議13人·次，正培養博士生2人、碩士生2人，畢業博士1人、碩士3人。