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弹性轨道上磁浮车辆动力稳定性判断方法

黎松奇 张昆仑 陈殷 郭伟 梁浩然

黎松奇, 张昆仑, 陈殷, 郭伟, 梁浩然. 弹性轨道上磁浮车辆动力稳定性判断方法[J]. 交通运输工程学报, 2015, 15(1): 43-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.01.006
引用本文: 黎松奇, 张昆仑, 陈殷, 郭伟, 梁浩然. 弹性轨道上磁浮车辆动力稳定性判断方法[J]. 交通运输工程学报, 2015, 15(1): 43-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.01.006
LI Song-qi, ZHANG Kun-lun, CHEN Yin, GUO Wei, LIANG Hao-ran. Judgment method of maglev vehicle dynamic stability on flexible track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2015, 15(1): 43-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.01.006
Citation: LI Song-qi, ZHANG Kun-lun, CHEN Yin, GUO Wei, LIANG Hao-ran. Judgment method of maglev vehicle dynamic stability on flexible track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2015, 15(1): 43-49. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.01.006

弹性轨道上磁浮车辆动力稳定性判断方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.01.006
详细信息
    作者简介:

    黎松奇(1980-), 男, 四川峨眉人, 西南交通大学讲师, 工学博士研究生, 从事磁浮车辆动力学与控制研究

    张昆仑(1964-), 男, 四川成都人, 西南交通大学教授

  • 中图分类号: U270.11

Judgment method of maglev vehicle dynamic stability on flexible track

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Article Text (Baidu Translation)
  • 摘要: 分析了EMS型磁浮车辆的动力稳定性, 建立了简化的车轨耦合振动系统动力学模型, 推导了轨道各模态单独作用下系统的时变线性化动力学方程。通过对方程的化简, 得到系统状态矩阵和特征方程的相关系数, 根据系统渐进稳定条件下系数之间的关系, 推导了系统动力稳定应满足的基本条件, 并给出了快速判断动力稳定性的判据。当判据值大于1时, 系统稳定; 当判据值小于1时, 系统不稳定。研究结果表明: 当6种工况的速度分别为100、180、260、340、420、500km·h-1, 抗弯刚度分别为4.83×1010、3.86×1010、3.38×1010、3.38×1010、3.86×1010、4.83×1010 N·m2, 轨道梁长度分别为24.8、22.4、20.4、20.4、22.4、24.8m时, 求得对应的稳定性判据值分别为1.639、0.624、2.339、0.870、3.252、0.571, 对应的Lyapunov特性指数分别为-3.580×10-2、2.443×10-1、-3.910×10-2、1.515×10-1、-5.471×10-2、1.939×10-1, 工况1、3、5的稳定性判据值大于1, 对应的Lyapunov特性指数小于0, 系统是稳定的, 工况2、4、6的稳定性判据值小于1, 对应的Lyapunov特性指数大于0, 系统是不稳定的, 2种判断结果一致, 因此, 提出的判据是有效的。而且稳定性判据解释了随着车辆速度增加而出现共振的原因, 揭示了车辆速度、车轨系统主要参数与磁浮车辆动力稳定性之间的关系, 避免了高维动力学微分方程求解的复杂性, 工程应用简便。

     

  • 图  1  车轨模型

    Figure  1.  Vehicle-track model

    图  2  磁浮试验线

    Figure  2.  Maglev test facility

    图  3  时间步内迭代计算过程

    Figure  3.  Iterative calculation process in time step

    图  4  工况1的系统气隙

    Figure  4.  System air gap under condition 1

    图  5  工况2的系统气隙

    Figure  5.  System air gap under condition 2

    图  6  工况3的系统气隙

    Figure  6.  System air gap under condition 3

    图  7  工况4的系统气隙

    Figure  7.  System air gap under condition 4

    图  8  工况5的系统气隙

    Figure  8.  System air gap under condition 5

    图  9  工况6的系统气隙

    Figure  9.  System air gap under condition 6

    表  1  仿真工况

    Table  1.   Simulation conditions

    表  2  稳定性判据

    Table  2.   Stability criterions

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  • 收稿日期:  2014-09-21
  • 刊出日期:  2015-02-25

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