高速磁浮車磁浮關(guān)系研究.pdf

1、高速磁浮軌道交通技術(shù)是未來快捷軌道交通技術(shù)的發(fā)展方向之一。對于高速磁浮車輛而言，磁浮關(guān)系包括磁浮電磁懸掛(EMS，Electro-MagneticSuspension)和導(dǎo)向EMS，在主動控制下它們構(gòu)成了穩(wěn)定的非完整性約束。對于磁浮EMS，其非完整性約束是由懸浮氣隙及其一階、二階導(dǎo)數(shù)建立的，而對于導(dǎo)向EMS，則是由左右導(dǎo)向氣隙差及其一階、二階導(dǎo)數(shù)建立的。磁浮關(guān)系穩(wěn)定性研究的主要難點在于：由于磁浮/導(dǎo)向系統(tǒng)采用的是分散獨立的控制策略，其控

2、制器應(yīng)當(dāng)具有對非結(jié)構(gòu)攝動的魯棒穩(wěn)定性。本文研究的重點是磁浮軌道(如幾何變化、道梁剛度等)對磁浮關(guān)系穩(wěn)定性和車輛性能的影響。 基于單軌正交模型及2-DOF主動控制策略，應(yīng)用三類基本模塊(懸浮/導(dǎo)向單元、懸浮框架和車體及牽引機構(gòu))建立了整車和一列三車編組模型。由于現(xiàn)有曲線公式存在近似誤差，采用了基于樣條函數(shù)的新算法，并進行了如下兩種線型的匹配性能對比：正弦型和圓整三次拋物線型緩和曲線。利用離散柔性體模型技術(shù)建立了多孔高架橋的道梁模型

3、，并在如下三個層面上探討了磁浮車輛的車橋耦合機制問題：(1)道梁撓度對磁浮關(guān)系的影響；(2)懸浮框架高頻自振的機械一電磁力學(xué)條件；(3)車輛-控制器-道橋的耦合條件。 首先，通過擺桿力的試驗數(shù)據(jù)對比確認(rèn)了所建立的組裝模型正確性。其次，兩種線型匹配性能對比表明：對于限速通過的有超高曲線，應(yīng)當(dāng)采用正弦型緩和曲線；而無超高曲線(如側(cè)線、道岔和小半徑曲線等)則可以采用圓整三次拋物線型緩和曲線。最后，基于車橋耦合模型的仿真得到如下三個分析

4、結(jié)論：應(yīng)當(dāng)盡量減小道梁垂向撓度變形以避免對磁浮關(guān)系穩(wěn)定性帶來不利影響；由于高速磁浮車輛垂向上具有三級懸掛(2機械懸掛+1電磁懸掛)，因而懸浮框架自振條件就是電磁懸掛與一系機械懸掛的耦合條件；由于目前電子電路技術(shù)制約，電磁懸掛系統(tǒng)的低頻回路增益還不可能降低到理想的程度。因而隨著懸浮氣隙變化，電磁懸掛固有頻率有可能產(chǎn)生攝動，進而導(dǎo)致與一系機械懸掛發(fā)生耦合并產(chǎn)生車橋共振現(xiàn)象。 在線型匹配性能對比和車橋耦合分析中采用了如下新的觀點和方法