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高温超导磁浮车辆悬浮阶段车轨耦合动力学研究
| 论文题名： | 高温超导磁浮车辆悬浮阶段车轨耦合动力学研究 |
| 关键词： | 磁悬浮列车;高温超导;电动磁浮;车轨耦合;轨道不平顺;车辆平稳性 |
| 摘要： | 随着社会的快速发展，人们对出行方式有了更高的要求，磁悬浮列车相较于传统轮轨列车具有快速、节能、零污染等优点，应用前景良好。我国磁悬浮技术发展迅速，例如常导电磁悬浮列车、高温超导钉扎磁浮列车等均已步入工程化阶段，而高温超导电动磁浮列车刚开始起步。本论文结合中车长春轨道客车股份有限公司合作项目《高温超导磁悬浮交通系统发展战略及技术研究项目胶轮接触动力学及刚柔耦合仿真分析》，以高温超导磁浮试验线中的实验车辆为研究对象，建立车轨耦合动力学模型，进行高温超导磁浮车轨耦合动力学研究，主要分析了低速工况下的车速、二系悬挂垂向刚度、轨距以及轨道不平顺等因素对车轨耦合系统动力学性能的影响。本文主要研究内容如下： （1）基于动态电路理论，计算了车速、侧向偏移、悬浮高度等因素影响下的悬浮电磁力和导向电磁力，分析了电磁力的空间特征；考虑车载超导线圈与轨道八字线圈的相对位置关系，建立电磁控制模型，解决了电磁力施加问题。 （2）通过SIMPACK、ABAQUS、SIMULINK等仿真软件分别建立了磁浮车辆模型、柔性轨道梁模型以及电磁控制模型等三个子模型，通过SIMPACK与SIMULINK和ABAQUS联合仿真，实现了车辆的电磁控制以及车轨刚柔耦合，建立起了高温超导磁浮试验车辆的车轨耦合动力学分析模型。 （3）基于建立的车轨耦合模型，分析了车速、二系悬挂垂向刚度和轨距等因素对磁浮车辆和柔性轨道梁的动力学性能的影响。参考国内常导磁浮运营线的动力学指标，对高温超导磁浮车辆和轨道梁的动力学性能进行综合评价。结果表明：在低速工况下，随着车速的增大，车辆和轨道梁跨中的垂向振动增大；二系悬挂垂向刚度越大，车辆的垂向振动加速度越大，可以通过减小空气弹簧刚度来减小车辆的垂向振动；轨距越大，车辆和轨道梁的垂向振动越大。 （4）参考德国常导磁悬浮轨道不平顺谱标准，生成高温超导磁浮轨道的横向不平顺谱和垂向不平顺谱，通过对轨道施加不平顺激励，分析高温超导磁浮车辆的平稳性。结果表明：在垂向不平顺和横向不平顺影响下，车辆的平稳性指标都小于2.75，均为良好，与理想轨道的情况比较，在横向不平顺激励下，车辆的横向平稳性变化显著；在垂向不平顺激励下，车辆的垂向平稳性变化显著。 |
| 作者： | 张世轩 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 姚国凤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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