直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)車輛-道岔空間耦合動(dòng)力學(xué)特性的研究.pdf

1、直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)是一種新型的軌道交通模式，代表了軌道交通一個(gè)重要的發(fā)展方向，具有廣泛的應(yīng)用前景。由于具有良好的爬坡能力、適應(yīng)小半徑曲線通過(guò)的能力，在日本、加拿大、美國(guó)、馬來(lái)西亞、中國(guó)等國(guó)得到了較好的應(yīng)用。盡管各國(guó)在直線電機(jī)選型、車輛-軌道空間耦合動(dòng)力學(xué)等方面做了大量的工作，但在直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)車輛-道岔空間耦合動(dòng)力學(xué)方面尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)道岔與傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)道俞在受力特性上存在較大的差異，因此研究道

2、岔與直線電機(jī)系統(tǒng)的相互適應(yīng)性具有重要的意義。本文以城市軌道交通常用的9號(hào)可動(dòng)心軌道岔為例，基于直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了直線電機(jī)車輛-道岔空間耦合動(dòng)力學(xué)分析模型。該模型包括直線電機(jī)車輛動(dòng)力學(xué)模型、道岔系統(tǒng)空間動(dòng)力學(xué)模型、道岔區(qū)動(dòng)態(tài)輪軌接觸關(guān)系模型、道岔區(qū)直線電機(jī)與感應(yīng)板電磁作用模型等。在該系統(tǒng)模型中，綜合考慮了車體、轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)、直線電機(jī)、鋼軌以及感應(yīng)板等結(jié)構(gòu)的參振，其中道岔模型中考慮了轉(zhuǎn)轍器、連接部分、轍叉等道岔結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，尖

3、軌和可動(dòng)心軌的截面變化，間隔鐵與頂鐵處力的傳遞等；其中道岔區(qū)直線電機(jī)與感應(yīng)板電磁作用模型中考慮了道岔區(qū)感應(yīng)板結(jié)構(gòu)不連續(xù)的影響。在采用廣義能量變分原理和有限元理論的基礎(chǔ)上，建立了直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)車輛-道岔空間耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)微分方程組。 本文采用Newmark方法，采用Fortran語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)了仿真計(jì)算程序LVTSDSS并對(duì)耦合系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究。 為了保證仿真計(jì)算的精度和穩(wěn)定性，本文對(duì)積分步長(zhǎng)等參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值試

4、驗(yàn)，得到了合理的取值范圍。通過(guò)與既有分析模型的對(duì)比，驗(yàn)證了本文所建立的直線電機(jī)車輛-道岔動(dòng)力學(xué)模型的可行性，驗(yàn)證了參數(shù)的可靠性、程序的合理性。并且就直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能的特殊性、研究的必要性進(jìn)行了分析。 在此基礎(chǔ)上，本文針對(duì)直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)車輛-道岔空間耦合動(dòng)力學(xué)模型，研究了直線電機(jī)車輛側(cè)向、直向通過(guò)道岔系統(tǒng)時(shí)，車輛和道岔系統(tǒng)的振動(dòng)特性；研究了直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)主要車輛設(shè)計(jì)參數(shù)（如速度、軸重以

5、及直線電機(jī)懸掛方式等）及主要的軌道設(shè)計(jì)參數(shù)（如軌下剛度的影響、道岔區(qū)感應(yīng)板的布置等）的動(dòng)力影響規(guī)律。 利用該模型，針對(duì)車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性、舒適性、安全性的要求，對(duì)直線電機(jī)與道岔系統(tǒng)的相互適應(yīng)性，直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)的合理、有效控制振動(dòng)的措施進(jìn)行深入研究，在此基礎(chǔ)上，就直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)道岔的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)維修提出合理的建議。本文的研究將為直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)在中國(guó)的發(fā)展、直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)道岔的設(shè)計(jì)以及氣隙控制技術(shù)、振動(dòng)控制