中低速磁悬浮轨道梁关键设计参数研究

摘要

中低速磁浮列车是一种前景良好的新型交通工具，具有能耗低、噪音低、振动小、乘坐品质好等诸多优点，特别适合于城市交通。随着在世界范围内兴起的磁悬浮技术热潮，我国自主研发的中低速磁浮技术也开始走向工程化。磁浮线路多采用高架形式，但我国至今仍然没有一个关于中低速磁悬浮轨道梁的设计规范。日本和德国在这方面走在世界前列，但相关技术资料并不公开。因此在我国建设用于商业运营的中低速磁浮线路之前，对控制轨道梁设计的主要参数进行研究，制定出既经济又能提供良好乘车舒适性的规范，是很有必要的、也是迫切的。本文正是在这种背景下进行研究的。 对于主要应用范围在城市内的中低速磁悬浮系统，不管从造价方面还是景观方面来讲，都希望能使轨道梁设计得更纤细、轻巧。而目前已建成的磁浮线路的轨道梁结构的造价约占磁浮系统总造价的60％-80％，即使是对轨道梁要求较低的日本低速HSST线路也占到37％以上，相对于传统轮轨交通高出很多。轨道梁造价从一定程度上制约了磁悬浮技术的发展。本文针对控制轨道梁造价的几个关键参数，如刚度(挠跨比)、频率和动力系数进行了研究，主要做了以下工作： 广泛收集了各方资料，介绍了目前世界范围内各国的中低速磁悬浮技术，特别是轨道梁的发展概况及现状，并进行了分析，提出了合理的结构形式；分析了轮轨列车与磁浮列车的相似性与差异性，探讨了将成熟的轮轨列车理论部分应用于磁浮列车的适用性，并将现行轮轨规范进行了分析。验证了现有磁浮规范对刚度(挠跨比)、频率和动力系数规定的合理性。 除此之外，针对挠跨比限值，分析了轨道梁挠曲形成的弧线与刚性的磁悬浮转向架两端由于气隙变化而发生碰撞的可能性，表明气隙变化并不会控制挠跨比限值的制定。针对频率限值，分析了轨道梁跨径与车辆振动的关系，指出车辆通过多跨等跨梁时，多跨等跨梁对车辆产生的周期性加载是引起车辆振动的主要原因；分析了磁浮列车运行速度对轨道梁振动的影响，指出轨道梁基频应避开列车的通过频率。针对动力系数，讨论了轨道不平顺对动力系数的影响。通过以上工作，本文给出了中低速磁浮轨道梁设计的挠跨比、频率和动力系数的建议值。最后，利用磁悬浮-车辆桥梁耦合分析程序计算了20m、25m、30m几种跨径的多跨梁在磁浮列车作用下的动力响应，对前面所给建议值进行校核，分析结果表明本文所给建议值是合理的。 在本文的最后，对于进一步工作的方向进行了简要的讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1中低速磁悬浮技术概述

1.2国外主要中低速磁悬浮技术的发展

1.3我国中低速磁悬浮交通发展

1.4磁悬浮轨道梁研究现状

1.5列车振动性能评价标准

1.6磁轨相互作用关系

1.7本文主要工作

第2章磁悬浮轨道梁的发展与分析

2.1日本磁悬浮轨道梁

2.2美国磁悬浮轨道梁

2.3韩国中低速磁浮轨道梁

2.4我国磁浮轨道梁

2.5英国伯明翰PMG磁浮线路

2.6德国磁浮轨道梁情况

2.7俄罗斯磁浮线路

2.8中低速磁浮合理结构形式的讨论

2.9本章小结

第3章 中低速磁浮轨道梁刚度限值研究

3.1各国刚度的制定方法

3.2各国规范中的刚度限值与分析

3.3中低速磁浮轨道粱挠跨比限值的讨论

3.4有限元仿真验证

3.5本章小结

第4章 中低速磁浮轨道梁频率限值

4.1 目前规范的频率限值与分析

4.2频率限值的讨论

4.3仿真结果分析

4.4本章小结

第5章中低速磁浮轨道梁动力系数研究

5.1冲击系数的研究历史与制定思路

5.2各国规范中的动力(冲击)系数规定

5.3中低速磁浮动力系数取值的讨论

5.4仿真结果分析

5.5本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.1进一步的工作方向

致谢

参考文献

附录

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果