EMS型中速磁浮列車動力學(xué)建模與導(dǎo)向能力研究.pdf

1、經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展，EMS型低速磁浮列車逐漸走向商業(yè)應(yīng)用，并以噪聲小、無磨損等優(yōu)勢獲得了越來越多的關(guān)注。但其利用直線感應(yīng)電機(jī)實現(xiàn)車輛的牽引，限制了運行速度，且效率較低。為此，國防科大集高速磁浮同步牽引與低速磁浮被動導(dǎo)向的優(yōu)勢，提出了一種時速200km/h的EMS型中速磁浮列車。然而，車速提高之后，車輛系統(tǒng)的動力學(xué)特性及導(dǎo)向能力是否適應(yīng)時速200km的要求尚不可知。本文正是基于這樣的背景，對中速EMS型磁浮列車的關(guān)鍵動力學(xué)問題進(jìn)行研究，

2、包括整車動力學(xué)模型的建立，精確電磁力公式的推導(dǎo)，強(qiáng)側(cè)風(fēng)和軌道不平順激勵下車輛導(dǎo)向能力的分析等。主要內(nèi)容如下：
　　1．在分析EMS型中速磁浮列車結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將車體和懸浮模塊視為剛體，建立了剛體運動坐標(biāo)系，并利用牛頓—歐拉法建立了各剛體的運動方程；忽略二次系的質(zhì)量特性，將空氣彈簧等效為彈簧—阻尼系統(tǒng)，給出了二系懸掛力的計算公式；對機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用機(jī)理進(jìn)行分析，得到了其導(dǎo)向力的傳遞關(guān)系以及車體和懸浮模塊之間的運動約束方程；通過計算

3、消去懸浮模塊和車體運動方程中的約束力，得到了關(guān)于獨立變量的動力學(xué)方程。最終，獲得了中速磁浮列車垂向與橫向統(tǒng)一的機(jī)械結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型。
　　2．通過分析不同線路條件下懸浮模塊與軌道之間的位姿關(guān)系，將電磁力的求解模型簡化為電磁鐵與軌道只存在橫向偏移的情況。考慮到磁阻和磁場飽和等因素，利用有限元仿真方法對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理論公式進(jìn)行了修正。在此基礎(chǔ)上，給出了更為精確的靜態(tài)懸浮力和導(dǎo)向力解析計算式。另外，首次對電磁鐵與軌道之間橫向電磁阻尼進(jìn)行了

4、分析，并推導(dǎo)了計算橫向電磁阻尼力的計算公式。最后，給出了懸浮模塊懸浮力、導(dǎo)向力及其力矩的表達(dá)式。
　　3．建立了中速磁浮列車在直線段工況下運行時的動力學(xué)仿真模型，通過磁浮列車隨機(jī)振動仿真結(jié)果與CMS04型低速磁浮列車在唐山試驗線上運行的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證了本文建立的中速磁浮列車動力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。
　　4．在同時考慮側(cè)向風(fēng)干擾和軌道不平順激勵下，對中速磁浮列車在200Km/h速度運行時的動力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析，并根據(jù)軌