高速超导磁悬浮列车的转向架设计

摘要

磁悬浮列车依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中,实现无接触运行,克服了普通机车车辆必须通过轮轨接触实现列车牵引的弊端,开辟了铁路交通的新前景。转向架是磁浮列车上非常重要的部件,工作条件复杂,既是整个列车动力组件的安装平台,又起着承受和传递载荷的作用,对整车的静态、动态性能有直接影响,因此对其结构的讨论是十分必要的。本文着重对高温超导磁浮列车转向架进行了相关的设计与分析,主要完成了以下工作:
　　 1.本文为设计转向架做铺垫,探讨了高温超导磁浮车体结构的特点,提出了高温超导磁浮列车体的设计方案,采用桁架式槽形及高强度的地板下结构。论文绘制了车体及部分模型,阐述了各部件的工作原理与作用。
　　 2.论文在车体设计的基础上,参考轮轨列车的转向架,提出三种高温超导磁悬浮转向架设计方案。设计的转向架主要由U型铸造构架、中间弹簧悬挂装置、连接装置及液氮低温容器组成。本论文详细介绍了各组成部分的结构与工作原理,确定了主要尺寸,以便分析转向架的实用性能。
　　 3.论文讨论了永磁导轨与超导块之间的相互作用力,介绍了实验装置与实验材料,观察相互作用所表现出的典型特征,包括悬浮力对悬浮距离的强烈依赖特性、磁滞特性等,为分析转向架的性能提供了理论依据,并且提出了新论点,即悬浮力与循环时最大上升高度有关。
　　 4.论文对设计的转向架进行有限元分析,初步分析获得的变形结果不理想,故对转向架结构进行修改,在侧梁中空部分加入若干支撑板,获得理想的结构。论文利用材料力学知识校核了转向架侧梁的弯曲正应力与切应力强度。由于液氮低温容器与转向架配合承载磁浮车,因此本文对联接用螺栓也进行了强度校核,校核结果满足静载荷强度条件。
　　 5.论文针对设计的转向架和实验获得的磁浮特性,分析了转向架的各种受力,包括悬浮力、导向力、离心力等,并且分析了超导磁浮车的转弯特性,获得了转向架的有效使用参数。