研究提纲[终稿]

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1、中低速磁悬浮车辆系统动力学研究磁浮列车是一种无接触的新型地面有轨交通工具，它利用电磁吸力或斥力悬浮车辆，以线性电动机牵引列车，具有速度高、爬坡能力強、噪声小、污染少、安全舒适等优点、。1磁浮系统动力学研究的意义＞磁浮车辆-轨道系统动力学问题是影响磁浮列车的安全性、舒适性和经济性的重要因素。＞磁-轨作用模型与传统铁路系统的轮轨关系一样是磁浮车辆-轨道耦合作用和列车悬浮与运行的根本，需要开展细致的理论研究以及试验研究。＞磁浮列车依靠通过主动控制的电磁铁产生的电磁力悬浮和导向，在直线电机的推进下环抱细长的轨道梁运行。虽然它避免了车辆与轨道之间的直接机械接触，但是丸量的动力学问题依然存在。

2、针对磁浮车辆动静悬稳定性、钢结构梁上车-轨共振及过道岔时的剧烈振动、磁浮车辆横向摇摆（蛇行运动）等问题，需要开展磁浮车辆-轨道系统动态稳定性分析并通过参数优化加以解决。»为了降低开发成本，开展磁浮车辆-轨道系统动力学仿真与参数优化显得尤为重要。数值仿真不仅可以用较小的投入获得复杂问题的数值解，从而减少对大量昂贵试验的依赖；数值仿真还能够迅速地开展参数化研究，实现对早期系统设计方案的论证、最终产品动力性能的校核与优化设计。从而缩短磁浮列车研发周期，节约研发成本，提高磁浮列车整体设计水平。＞磁浮列车是集机电于一体的庞大而复杂的系统，涉及车辆工程、桥梁工程和控制工程等多个交叉的学科，要准

3、确的研究其各种动力学问题，对磁浮列车的工程应用具有重要的现实意义。2磁浮列车-轨道系统动力学研究概述＞磁浮列车系统主要包含车辆系统、轨道系统、电磁悬浮（导向）系统和电磁推进（制动）系统，磁浮系统动力学涉及车辆系统动力学、轨道系统动力学、电磁悬浮系统动力学、直线电机动力学以及空气动力学等。＞一般来说，磁浮车辆系统动力学包括动力稳定性、运行平稳性和动态曲线通过三大问题。＞磁浮线路动力学主要研究高架桥结构形式及动力性能优化，以及曲线线路、道岔结构的动力学优化。＞电磁悬浮动力学是磁-轨作用研究的一部分，它主要研究电磁悬浮力学特性、控制系统的动态与稳态特性。＞磁浮列车采用了完全不同于传统地面

4、车辆的电磁悬浮、导向与推进方式，因此其动力学研究内容、研究方法与传统地面车辆的区别较大。＞电磁铁与导轨相互作用研究是磁浮列车系统动力学研究的基础，磁-轨关系在本质上确定了磁浮列车系统的动力特性。＞考虑非接触电磁悬浮（导向）及其反馈控制，強调车-桥-控制器之间的耦合作用是磁浮列车系统动力学研究的主要特点、。＞研究路线：3磁浮车辆系统动力学研究内容3.1系统动力学建模（1）磁-轨相互作用模型是磁浮车辆系统动力学研究的基础磁-轨相互作用主要研究磁铁磁极面与导轨面之间的电磁力、气隙以及控制器电流、电压之间的关系（简称磁-轨关系）。磁-轨关系不仅与电磁铁和导轨结构几何形状及其配合方式相关，还

5、与悬浮（导向）控制系统关系密切。（2）磁浮车辆模型磁浮车辆结构可分为车体结构与磁转向架结构，其车厢结构与传统铁路客车的基本相同，下部磁走行部则与轮轨车辆的完全不同。磁浮车辆动力学建模的关键在于下部结构建模。20世纪90年代之前，磁浮列车技术研究还属于系统概念设计阶段，因此，早期磁浮车辆动力学建模一般不考虑车辆的具体结构，车辆往往简化为移动常力（集中力或分布力）或移动质量块（一级或两级悬架）。20世纪90年代以后，德、日常导磁浮列车技术逐步成熟，磁浮车辆结构也基本定型。基于中低速磁浮车辆（头车）的具体结构，分析车体、磁转向架（5个）的相互连接悬挂方式，考虑其沉浮、横移、侧滚、摇头和点

6、头运动，建立（35个自由度）磁浮车辆动力学模型。进一步需要注意的是，磁浮车辆结构（特别是转向架）某些部件的弹性变形有可能与其刚体位移量级相当，因此，在磁浮车辆建模时应将这些部件视为弹性体。但是，弹性车辆模型的自由度较刚性车辆模型的大得多，这就需要在计算精度与计算效率两者之间进行权衡，适当地引入弹性体单元，或采用有限元法和模态凝聚技术离散弹性结构，建立刚-弹性磁浮车辆模型。（3）磁浮轨道模型＞轨道梁模型高速磁浮轨道的功能件与基础梁固结在一起，可以作为一个整体建立Bernoul1i-Euler（B—E）梁模型或有限元模型。低速磁浮轨道与高速磁浮轨道区别很大，其轨道分为钢轨、轨枕和支承梁

7、三层结构，类似于轮轨铁路桥上无磴轨道结构。此外，大跨度桥上磁浮线路，磁浮轨道与桥梁形成梁上梁结构，其动力学建模更为复杂。已有常导磁浮车辆/轨道系统动力学研究中，采用了单层B-E梁模型，显然，这种模型更适用于高速磁浮高架线路。但B—E梁只适于求解弹性梁一维振动，若考虑弹性梁垂向、横向和扭转等多维振动时，需要建立有限元模型。＞轨道不平顺模型磁浮线路几何不平顺是激励车辆和轨道振动的主要外部干扰。目前磁浮列车还没有通过大量线路实测得到实用的磁浮轨道谱。因此，根据磁浮线路构造特