中低速磁浮交通具有绿色环保、安全性高、线路适应性强和乘坐舒适等优点,近年来在中、日、韩等国得到快速发展。目前,我国已建成并开通运营长沙磁浮快线和北京S1线,广东清远、成都和太原等地也正在规划建设中低速磁浮线,中低速磁浮交通已进入产业化和工程推广应用的关键期,急需针对其工程应用中出现的问题开展深入研究。国际上已商用的中低速磁浮线上列车的运营速度不超过100km/h,但在试运营期间都曾出现过强烈的车轨耦合振动问题。尽管后期通过调整悬浮控制参数或强化线路结构等措施减缓了车轨耦合振动,但并没有完全了解磁浮车轨耦合振动机理和特征,导致减振措施的制定和实施仍缺乏足够的理论指导。因此,本文建立了中低速磁浮车辆-轨道桥梁空间耦合振动模型,分析了耦合振动响应基本特征与规律,以期为中低速磁浮交通技术优化与提升提供理论支撑。首先,本文以长沙磁浮快线磁浮车辆系统和25m双线简支桥梁系统为研究对象,采用ANSYS参数设计语言APDL,建立了磁浮车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型。模型中包括中低速磁浮车辆、控制系统和轨道梁(含轨排结构)三个部分。其中车辆结构采用55自由度的空间模型来模拟,并采用多体动力学理论进行建模;轨道结构和桥梁结构采用有限元方法进行建模,F轨考虑悬臂结构和轨缝伸缩接头;控制系统采用基于状态观测器的PD悬浮控制模型。其次,编制了磁浮车辆-轨道-桥梁空间耦合动力学数值仿真程序,计算了车速80km/h条件下磁浮车轨桥系统动力响应,分析了耦合系统振动响应基本特征,并与已有文献的试验结果进行对比验证。总体上,中低速磁浮车辆振动小,悬浮间隙和电磁力波动幅度不大,中低速磁浮车辆运行安全,乘坐舒适性较好。最后,讨论了行车速度、车辆二系悬挂刚度、轨下胶垫刚度和轨道梁刚度对车轨桥耦合系统振动的影响规律。结果表明,行车速度对车轨桥系统的振动影响较大,车辆、桥梁振动加速度和悬浮间隙、悬浮力波动范围随着车速的增加而增大,但行车速度对桥梁的动挠度影响较小;车辆二系悬挂刚度主要影响车辆的振动加速度,对桥梁系统影响不大;胶垫刚度对磁浮车轨桥系统动力学响应的影响不大,这主要是连续分布的电磁力使得磁轨动力冲击系数非常小;适当减小长沙磁浮线的轨道梁刚度以后,磁浮车辆和轨道梁的振动响应略有增大,但车辆运行平稳性和乘坐舒适性仍然很好,而车辆运行安全性基本不受影响。