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磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究

翟婉明 赵春发 蔡成标

翟婉明, 赵春发, 蔡成标. 磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究[J]. 交通运输工程学报, 2001, 1(1): 7-12.
引用本文: 翟婉明, 赵春发, 蔡成标. 磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究[J]. 交通运输工程学报, 2001, 1(1): 7-12.
ZHAI Wan-ming, ZHAO Chun-fa, CAI Cheng-biao. On the Comparison of Dynamic Effects on Bridges of Maglev Trains with High-Speed Wheel/Rail Trains[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2001, 1(1): 7-12.
Citation: ZHAI Wan-ming, ZHAO Chun-fa, CAI Cheng-biao. On the Comparison of Dynamic Effects on Bridges of Maglev Trains with High-Speed Wheel/Rail Trains[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2001, 1(1): 7-12.

磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究

基金项目: 

国家自然科学资金资助项目 59975078

国家杰出青年科学基金资助项目 59525511

详细信息
    作者简介:

    翟婉明(1963-), 男, 江苏靖江人, 西南交通大学教授, 博士, 从事车辆轨道系统动力学、车桥耦合振动研究

  • 中图分类号: U211.5;U237;U238

On the Comparison of Dynamic Effects on Bridges of Maglev Trains with High-Speed Wheel/Rail Trains

  • 摘要: 以德国Transrapid高速磁浮列车和日本新干线高速列车为基础, 通过建立高速磁浮、轮轨列车与线桥动态相互作用模型, 计算了不同行车速度(100~ 500 km/h) 和不同桥跨(12~ 32 m) 情形下高速列车与桥梁结构的动力响应, 并进行了细致的对比分析。结果表明: 磁浮列车在高速特别是超高速运行条件下的乘坐舒适性明显优于轮轨高速列车; 磁浮与轮轨高速列车作用于轨道的每延米荷载大体相当; 高速磁浮列车对小跨度(22 m以下) 桥梁的动力作用小于轮轨高速列车, 而对中等跨度尤其是大跨度桥梁, 轮轨高速列车较高速磁浮列车具有明显的优越性

     

  • 图  1  高速磁浮车辆与桥梁相互作用模型

    图  2  高速轮轨列车与线桥相互作用模型

    图  3  轮轨作用力

    图  4  单铁悬浮系统

    图  5  磁轨关系曲线

    图  6  磁浮与轮轨车桥系统典型动力响应示例

    图  7  磁浮与轮轨高速车辆车体振动加速度比较

    图  8  磁浮与轮轨高速列车对桥梁变形的影响比较

    图  9  磁浮与轮轨高速列车对桥梁加速度的影响比较

    图  10  不同桥跨下磁浮与轮轨高速车辆振动加速度的比较

    图  11  不同桥跨下磁浮与轮轨高速铁路桥梁挠度的比较

    图  12  不同桥跨下磁浮与轮轨高速铁路桥梁加速度的比较

    表  1  高速磁浮车辆TR06参数

    参数名称 数值
    车体质量/kg 29200
    转向架质量/kg 8000
    车体点头惯量/kg·m2 1.75×106
    转向架点头惯量/kg·m2 1.2×104
    二系悬挂总刚度(每车) /N·m-1 6.812×105
    一系磁隙总刚度(每车) /N·m-1 1.18×108
    二系悬挂总阻尼(每车) /Ns·m-1 8.46×104
    一系磁隙总阻尼(每车) /Ns·m-1 2.15×106
    二系悬挂间距/m 3.0
    一系悬挂间距/m 1.5
    车辆长度/m 25
    车辆总重/t 61.2
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    表  2  高速轮轨车辆JR300参数

    参数名称 数值
    车体质量/kg 31994
    构架质量/kg 3333
    轮对质量/kg 1650
    车体点头惯量/kg·m2 2.1×106
    构架点头惯量/kg·m2 3200
    二系悬挂刚度(半车) /N·m-1 8.0×105
    一系悬挂刚度(每轴) /N·m-1 2.36×106
    二系悬挂阻尼(半车) /Ns·m-1 1.0×105
    一系悬挂阻尼(每轴) /Ns·m-1 8.0×104
    车辆定距之半/m 8.75
    固定轴距之半/m 1.25
    车轮半径/m 0.43
    车辆总重/t 45.26
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    表  3  桥梁参数

    跨度/m 梁高/m 每延米重量/kN·m-1 二期恒载/kN·m-1 截面抗弯刚度/N·m-2
    12 1.2 69.30 75.0 1.15×1010
    16 1.6 79.51 75.0 2.4686×1010
    20 2.0 76.72 76.25 4.7201×1010
    24 2.4 87.59 75.0 7.4078×1010
    32 3.0 119.08 75.0 1.5867×1011
    注: 德国Emsland磁浮线路高架混凝土简支梁主跨24.858 m, 抗弯刚度2.456×1010 N/m2
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  • [1] 沈志云. 高速磁浮列车轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较[J]. 交通运输工程学报, 2001, (1): 1-6. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2001.01.001
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    [6] JENKINS H H. The effect of track and vehicle parameters on wheel/rail vertical dynamic forces[J]. Railway Engineering Journal, 1974, 3(1): 2-16.
    [7] SINHA P K. Electromagnetic suspension dynamics & control[M]. London: Perter Peregrinus Ltd, 1987.
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出版历程
  • 收稿日期:  2000-10-18
  • 刊出日期:  2001-03-25

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