EMS型高速磁浮列車(chē)導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、常導(dǎo)高速磁浮列車(chē)和高速輪軌列車(chē)一樣，具有三大功能：支撐(懸浮)、導(dǎo)向和牽引，所不同的是高速磁浮這三大功能都是無(wú)接觸和主動(dòng)控制的。目前對(duì)高速磁浮懸浮和牽引的研究比較多，而對(duì)導(dǎo)向的研究相對(duì)較少。事實(shí)上，導(dǎo)向問(wèn)題對(duì)高速磁浮也是十分重要的，我校研發(fā)的高速磁浮導(dǎo)向技術(shù)，在上海嘉定試驗(yàn)線試驗(yàn)時(shí)就出現(xiàn)了問(wèn)題，反映了我們對(duì)高速磁浮導(dǎo)向問(wèn)題理解不深。導(dǎo)師組委托對(duì)高速磁浮導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，以填補(bǔ)我國(guó)在該研究方向上存在的空白。
　　本文以我

2、校承擔(dān)的國(guó)產(chǎn)化高速磁浮列車(chē)懸浮導(dǎo)向技術(shù)的研究課題為背景，采用數(shù)學(xué)建模與仿真手段，從動(dòng)力學(xué)角度對(duì)車(chē)輛導(dǎo)向展開(kāi)了相對(duì)細(xì)致的研究。建立了列車(chē)沿軌道縱向勻速牽引運(yùn)行時(shí)車(chē)輛系統(tǒng)的導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)模型，研究了系統(tǒng)彎道運(yùn)行時(shí)的導(dǎo)向特性。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量、理論分析和計(jì)算，建立了車(chē)輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)模型，通過(guò)平曲線微分方程求解，建立了軌道線路的數(shù)學(xué)模型，為動(dòng)力學(xué)建模與仿真提供了模型參考。
　　2.研究了彎道運(yùn)行時(shí)車(chē)輛系

3、統(tǒng)多剛體導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)建模問(wèn)題。提出了選取軌道坐標(biāo)系為牽連坐標(biāo)系，將慣性下車(chē)輛系統(tǒng)各剛體的導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)建模歸為一類(lèi)，利用動(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)了剛體牽連軌道運(yùn)行時(shí)相對(duì)軌道的側(cè)移與偏航運(yùn)動(dòng)方程。
　　3.研究了彎道運(yùn)行時(shí)車(chē)輛系統(tǒng)與軌道間導(dǎo)向電磁力作用的計(jì)算問(wèn)題。通過(guò)基于磁通管法的導(dǎo)向電磁力解析式的理論推導(dǎo)、有限元軟件的數(shù)值驗(yàn)證與修正，建立了導(dǎo)向電磁鐵相對(duì)曲線軌道存在側(cè)移與偏航時(shí)電磁合力和合力矩的計(jì)算公式。
　　4.研究了彎道運(yùn)行時(shí)車(chē)輛

4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)間懸掛裝置力和力矩作用的計(jì)算問(wèn)題。建立了電磁鐵與轉(zhuǎn)向架之間懸浮和導(dǎo)向一系懸掛裝置的變形及其作用、車(chē)廂與轉(zhuǎn)向架之間二系裝置中擺桿的運(yùn)動(dòng)及裝置作用的計(jì)算模型。
　　5.通過(guò)以上模型的仿真與分析，全面研究了單轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)和單節(jié)列車(chē)系統(tǒng)直線道和彎道運(yùn)行時(shí)的導(dǎo)向動(dòng)力學(xué)特性、導(dǎo)向控制系統(tǒng)的工作特性及主要影響因素等，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了初步驗(yàn)證。
　　高速磁浮列車(chē)的車(chē)廂與轉(zhuǎn)向架之間采用擺式結(jié)構(gòu)，而下部走行機(jī)構(gòu)