基于车体—悬浮架多柔体建模的高速磁悬浮列车动态特性研究

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lebaishi310
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随着高速磁悬浮列车向600km/h速度级迈进,车体的轻量化设计成为了一项重要工作,以此来提高运载量并降低阻力。但车体轻量化带来的问题是结构弹性振动加剧,由此恶化了乘坐舒适性能,这一现象在高速动车组中早已出现。如何有效地避免高速磁浮列车出现类似的问题,是发展600km/h速度级高速磁悬浮系统过程中亟待解决的问题。鉴于此,本文以高速磁悬浮列车为研究对象,在考虑磁轨作用关系、悬挂系统非线性特性的基础上,建立了高速磁悬浮车辆的多刚体动力学模型。进而基于有限元理论,建立了车体及悬浮架的柔性体模型,分析了其弹性振动模态。将上述结构的柔体模型集成于列车模型中,形成了单车、三车编组的高速磁悬浮列车刚柔耦合动力学模型。针对100~600km/h速度的运行条件,研究了车体和悬浮架构架的弹性振动对高速磁悬浮车辆振动传递规律以及动力学性能的影响,统计分析了多刚体、多柔体建模带来的动力学指标差异,探究磁浮轨道线路不平顺敏感波长在多刚体和多柔体模型中的不同体现。研究结果表明,高速磁浮车体和悬浮架的弹性振动对车辆系统30Hz以上的振动影响较为显著。对于单车动力学模型,在曲线运行工况下,多柔体建模会使得磁浮车体横向振动加速度增加大约为10.1%,垂向振动加速度幅值增加剧烈大约为22.0%,多柔体模型的悬浮力较多刚体模型增大了8.8%,导向力相对增大了约21.5%。对于三车编组列车模型,车体、构架的柔性体建模会使得悬浮力、导向力存在放大的现象,增幅分别在8.2%、23.4%左右,车体横向加速度幅度增加大约为12.2%,垂向加速度上幅值增大约为5.6%,由于涉及了车体、悬浮架构架的弹性振动,因此列车的振动量级总体有所增大。研究分析了多柔体单车、三车模型之间的差异。从考核指标的幅值上看,三车模型的悬浮力、导向力分别较单车模型增大约14.2%和20.9%,车体横、垂向振动加速度增大约40.4%和3.9%。刚、柔建模同样会影响对磁浮线路不平顺敏感波长的分析结果,对于悬浮力、导向力,两种模型获得的敏感波长是一致的,但对于车体振动加速度,两种模型对应的敏感波长存在10~20m的差异。
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