高速磁浮車輛—道岔梁耦合振動建模與仿真分析.pdf

1、道岔是軌道車輛在線路上正常運行的重要部件，是車輛換線運行的渡線工具，其結(jié)構(gòu)和狀態(tài)對列車運行的安全性、平穩(wěn)性以及旅客的舒適性產(chǎn)生直接影響。目前上海磁浮線道岔梁存在振動過大的問題，嚴重影響了高速磁浮列車的正常運營，急需開展相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究加以解決。因此，本文以上海磁浮線低速道岔為對象，詳細分析了道岔梁自振特性，建立磁浮車輛—道岔耦合動力學(xué)模型，仿真分析其耦合動力響應(yīng)，以期為我國磁浮列車工程應(yīng)用和自主設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考。 首先

2、，詳細分析了磁浮道岔結(jié)構(gòu)，利用有限元軟件ANSYS分別采用梁單元與板單元建立道岔梁有限元模型，開展模態(tài)分析得到道岔梁振動固有頻率和振型，對比分析兩種有限元模型的計算精度和效率。其次，對TR08高速磁浮車輛各部件進行受力分析，建立高速磁浮車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型。進一步利用有限元軟件ANSYS和多體動力學(xué)仿真軟件SIMPACK，構(gòu)建了懸浮架三維實體模型并分析其振動模態(tài)，建立了彈性懸浮架動力學(xué)模型以及等效剛性懸浮架模型。 嘗試采用兩種技術(shù)

3、途徑建立了磁浮車輛—道岔梁相互作用模型，實現(xiàn)了磁浮車輛—道岔梁耦合動力學(xué)數(shù)值仿真與分析。研究表明，聯(lián)合采用多體動力學(xué)軟件SIMPACK和ANSYS軟件，雖可實現(xiàn)車岔耦合仿真分析，但計算效率較低，且SIMPACK軟件限制了有限元模型的自由度規(guī)模，不利于磁浮車岔耦合作用的精細分析與參數(shù)研究。因此，進一步利用FORTRAN語言開發(fā)磁浮列車動力學(xué)仿真軟件，在ANSYS中調(diào)用車輛動力學(xué)程序，仿真分析車輛與道岔梁耦合動力學(xué)響應(yīng)，該方法計算速度較前者

4、快，對有限元模型的自由度規(guī)模沒有限制，是開展磁浮車岔耦合動力作用科學(xué)研究的合適途徑。 利用建立的磁浮車岔耦合作用模型及其數(shù)值仿真方法，計算了多種運行工況下磁浮車輛—道岔耦合動力響應(yīng)，包括列車側(cè)向過岔時道岔梁動力響應(yīng)。仿真結(jié)果表明，磁浮列車直向或側(cè)向過岔時，道岔梁第三跨跨中垂向與橫向位移最大，且側(cè)向過岔時橫向位移幅值大于垂向位移。道岔梁板單元模型中翼緣振動加速度及位移比箱梁主體振動加速度及位移大，說明翼緣局部振動劇烈，尤其在低速過