中速磁浮列车靴轨动力学分析与试验研究

研究160 km/h的中速磁浮列车侧部受流靴轨关系是外磁浮研究领域的难题之一。依据中速磁浮列车的典型运行工况,在建立靴轨耦合计算模型的基础上开展了靴轨耦合动力学计算,并结合相关试验数据对动力学模型加以验证。针对不同的接触轨轨型总结和分析了中速磁浮交通靴轨动力学特性,为中速磁浮列车受流系统优化设计提供参考。     

磁浮交通技术的发展及应用现状简述

文章主要介绍磁浮列车的主要技术原理及磁浮系统的主要特点,总结了国内外高速磁浮及中低速列车的发展及应用现状,并分析了既有线路磁浮轨道梁结构特点,对比部分现行规范中的轨道梁刚度限值,探讨了磁浮技术在我国轨道交通中的应用前景及存在的不足。     

轨道交通与高速磁浮近距离并行方案优化与评估分析

近年来,进入磁浮安全保护区的工程项目越来越多.由于高速磁浮系统运行对线路轨道变形的要求较高,对临近高速磁浮线路后期实施的工程项目方案进行优选和评估分析,从而保障磁浮的安全运营具有重要意义.结合上海轨道交通二号线东延伸工程,对其浦东国际机场景观水池磁浮并行段工程方案进行了优化研究,并采用数值分析方法就轨道交通实施对磁浮线...     

先张法预应力混凝土简支“U”形薄壁结构梁施工工艺探究

随着城市轨道交通的发展,安全、经济、环保的先张法预应力轨道梁开始大量应用。本文结合上海轨道16号线轨道交通高架 U 梁的技术特点,以及笔者多年的施工经验、技术成果,研究、开发出了本工程“U”形梁施工工艺技术方案。     

先张法预应力混凝土简支“U”形薄壁结构梁施工工艺探究

随着城市轨道交通的发展,安全、经济、环保的先张法预应力轨道梁开始大量应用。本文结合上海轨道16号线轨道交通高架 U 梁的技术特点,以及笔者多年的施工经验、技术成果,研究、开发出了本工程“U”形梁施工工艺技术方案。     

磁浮轨道梁的振动试验与分析

依据"十一五"科技支撑计划子课题-高速磁浮交通技术重大专项试验线工程,在同济大学磁浮交通工程技术研究中心轨道试验线进行了现场轨道动力试验,根据试验线实测数据,研究车辆以不同速度经过12.384m轨道梁时,梁的跨中位移和加速度变化情况;分析高速磁浮试验线轨道结构的自振频率。从而为评价列车的运行状态、考察轨道状态、制订养护管理计划提供有价值的参考。     

磁浮列车对某枢纽磁浮站屋荷载作用特性研究

结合虹桥综合交通枢纽磁浮站屋结构一体化设计研究,介绍了磁浮列车与考虑轨道梁间耦合振动的研究成果,磁浮列车的动力荷载特性的理论分析结果与磁浮试验对比表明：该研究方法是可行的。     

高速磁浮牵引控制集成技术研究

为提高列车运行性能、减少人为失误,高速磁浮需使用自动驾驶控制技术;而磁浮列车牵引控制系统被布置在地面牵引变电所中,所控制的直线电机定子被沿线路布置,为实现高可靠、高实时性地驱动列车运行,驾驶控制功能势必需要被集成到牵引系统中,但目前尚无集成了驾驶控制功能的牵引控制系统实现方案。为此,文章提出一种高速磁浮系统牵引控制集成技术,其在传统逻辑控制功能的基础上增加了定子段换步功能,同时将传统牵引控制方案中的加减速度限制、冲击率限制、牵引/制动工况转换等功能整合到驾驶控制系统中,在运行控制系统指令的协调下,实现了磁浮牵引系统逻辑控制、驾驶控制和换步控制功能的集成。文中介绍了集成控制系统中牵引控制和驾驶控制中的融合特性;同时基于高速磁浮牵引系统电流变化的特点,提出了一种驾驶控制补偿曲线计算方案。半实物仿真测试结果显示,文中所提方案适应高速磁浮牵引系统的分段换步特性,可跟踪既定运行计划,列车运行速度稳定,无超速触发现象,停车精度高,运行控制指令响应实时性好。该牵引控制集成技术方案被用于某高速磁浮试验线,完成了包括车辆系统、运行控制系统和牵引系统的全系统集成测试。测试结果显示,该集成方案控制延时短,速度控制精度达到1 km/h,停车满足±30 cm精度要求,证明了本方案的可行性和可用性。     

中低速磁浮道岔振动与控制研究现状与展望

磁浮道岔是中低速磁浮轨道交通的关键结构,磁浮列车—道岔耦合振动直接影响行车的安全性和平稳性,也是制约磁浮道岔设计优化的主要因素。文章针对中低速磁浮道岔,总结分析了当前国内外磁浮道岔振动、振动控制的研究现状及研究不足。磁浮列车—道岔耦合振动是一个由悬浮控制器、车辆和道岔所组成非线性系统问题,在此基础上对中低速磁浮道岔振动与控制的研究方向作出了展望。     

磁浮疏散平台施工质量通病及防治措施

疏散平台是长沙磁浮工程的重要组成部分,沿线路纵向采用全钢构施工。具有施工工艺要求严格,线形复杂,防腐要求高等特点。疏散平台配合磁浮分离式梁的特点进行布置,属国内首例,无直接施工经验。本文通过长沙磁浮疏散平台的施工实例,阐述了钢构疏散平台在施工中出现的质量通病和预防措施,并进行了分析总结。     

中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动#br# 理论分析与试验验证

为探讨中低速磁浮列车-桥梁系统竖向动力相互作用特性,文章将中低速磁浮列车进行两种方式的简化,考虑PID主动悬浮控制系统,基于模态叠加法,建立2种类型的中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动分析模型。随后基于长沙中低速磁浮运营线桥梁动载试验,对建立的2种仿真模型进行对比与验证。基于仿真模型2,以不同梁高的桥A、桥B、桥C为研究对象,对中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动特性进行分析。研究表明：将磁浮列车简化为均布荷载的方式能较为准确的模拟实际状况;桥梁刚度的减小会导致作用于车辆和桥梁上的电磁悬浮力增大,使得车体和桥梁的动力响应变大;磁浮列车低速运行时悬浮力频谱分布较离散,而正常速度运行时较集中;中低速磁浮列车-桥梁系统竖向存在着由电磁悬浮力自身频率引起的共振现象,该共振频率较低。     

低速磁浮列车在简支梁上运行和静悬浮时的耦合振动试验研究

为研究低速磁浮列车在简支梁上运行和静悬浮时的磁浮列车-简支梁系统耦合振动特性,以长沙磁浮商业运营线为背景,选取其中一孔25m预应力混凝土简支梁进行现场动载试验,实测同一列磁浮列车以两种质量（重车：30t+30t+30t;轻车：24t+24t+24t）在简支梁上通过和静悬浮时的车体、悬浮架、简支梁的振动加速度。试验数据表明：磁浮列车在低速运行时,悬浮系统不稳定,使得简支梁加速度在60Hz处有较大峰值,且幅值随着车速的增大而减小,最后趋于平稳,简支梁的加速度在低速运行范围内较高速运行时大,并且在低速运行范围内随着车速的增大而减小,这一频率（60Hz）不受悬浮质量的影响;悬浮质量越大,悬浮系统越不易稳定,重车的稳定车速为50km/h,轻车的稳定车速为30km/h;悬浮质量越大,悬浮系统的不稳定性对车体和悬浮架加速度的影响越大;磁浮列车静悬浮时,简支梁表现为持续的强迫振动,该激励频率为90Hz,使车体、悬浮架、简支梁均在90Hz处出现峰值,这一频率（90Hz）与悬浮质量的大小无关。     

基于移动控制力模型的轨道梁动力特性初步研究

磁浮轨道梁动力特性是磁浮关键技术研究中的重要内容,该方面的研究一直以来备受结构工程界的关注。结合已有研究成果,建立了悬浮模块与轨道梁动力相互作用模型,考虑主动控制的电磁力特性,对一系列悬浮模块在轨道梁上移动引起的动力响应进行数值仿真计算,分析了轨道梁阻尼比、跨数、重量和列车运行速度对轨道梁变形特性的影响规律。分析结果表明:结构阻尼对梁系统动力特性影响较小;基频不变的条件下,简支梁质量变化对梁动力系数的影响很小;随着速度提高,冲击系数总体上呈波动上升趋势,但在正常运行速度下并未出现明显的共振现象。本文的研究结论为轨道梁合理设计参数的选取提供了理论依据。     

流线箱梁风嘴侧主动气动翼板的颤振控制试验研究

基于气动外形优化的传统被动气动措施难以满足跨度不断增大带来的抗风性能新挑战,主动气动措施被寄予期望。结合现实需求,基于主动翼板提出新型桥梁颤振控制方法,设计并制作主梁 主动翼板缩尺检验模型。在箱梁两侧设置一对水平翼板,通过传感器感知主梁的运动行为,对其施加相对主梁振幅的特定放大倍数(增益系数)的反制运动,借助翼板的运动来影响主梁周围的流场,从而提高主梁的颤振稳定性,实现完整的闭环反馈控制系统。在均匀流条件下,通过调整翼板运动函数中的增益系数和翼板与主梁的相位差组合,揭示颤振临界风速的变化规律。研究发现,两侧翼板的相位差组合与增益系数均显著影响系统的颤振性能,当迎风侧翼板与主梁的运动保持相位差180°～360°,背风侧翼板与主梁的运动保持相位差0°～180°时,可以提高系统的颤振性能。当增益系数介于1～9时,过小的增益系数对系统颤振性能改善有限,过大的增益系数会恶化系统的颤振性能,当增益系数介于3～4时存在最佳控制效果。     

大型钢箱梁高胎位总拼装暨步履式顶推施工技术

通海路立交桥跨越湟水河和通行线路部分采用独塔单索面斜拉桥,主桥钢箱梁断面大,无法采用大节段加工、水路运输方案。工程在施工中工厂内只加工板块单元,施工现场设立总拼胎架,并采用步履式顶推顺利实现了钢箱梁架设,解决了高桥墩、大跨度、大断面、独塔钢梁跨既有线架设问题,开辟了钢箱梁安装架设新思维、新方法。     

Improvement of aerodynamic stability of suspension bridges with H-shaped simplified stiffening girder

Wind-tunnel study on the improvement of aerodynamic stability of simplified suspension-bridge girder structures was conducted with using a 1/40-scaled section model. Objective of the study is the development of an economically superior suspension bridge with 500–1,000 m center span length. The wind-tunnel test showed that an edge-girder type cross section exhibited large amplitude torsional vortex-induced vibration as well as torsional flutter at a low wind speed. Accordingly, aerodynamic countermeasures of open grating deck and triangular faring, and structural countermeasures of center stay, diagonal bracing and mass increase were tried to improve the aerodynamic stability. Finally, feasibility of the best combination to a full-scale bridge was examined by structural analysis.     

F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动的影响研究

为了探讨F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动响应的影响,以某中低速磁浮试验线20m预应力混凝土简支梁为研究对象,考虑基于位移-速度-加速度反馈的PID主动悬浮控制,采用SIMPACK和ANSYS联合仿真,分别建立了考虑F轨和不考虑F轨两种中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动模型,结合现场动载试验,将仿真值与实测值分别在时域与频域内进行对比与验证,着重考察竖向耦合振动响应。结果表明：考虑F轨时,仿真结果与实测结果更为接近|F轨在50~65Hz范围内的局部振动密集,考虑F轨时,桥梁竖向加速度的仿真值与实测值均在此频率范围内出现峰值,而不考虑F轨时在此频率范围内未出现峰值|F轨的局部变形较明显,更类似于短波不平顺,使得磁浮间隙与磁浮力的波动范围更大,导致车辆动位移和振动加速度更大|增加F轨的竖向刚度,可减小桥梁和车体的竖向动力响应值。     

Modeling hysteretic nonlinear behavior of bridge aerodynamics via cellular automata nested neural network

A new approach to model aerodynamic nonlinearities in the time domain utilizing an artificial neural network (ANN) framework with embedded cellular automata (CA) scheme has been developed. This nonparametric modeling approach has shown good promise in capturing the hysteretic nonlinear behavior of aerodynamic systems in terms of hidden neurons involving higher-order terms. Concurrent training of a set of higher-order neural networks facilitates a unified approach for modeling the combined analysis of flutter and buffeting of cable-supported bridges. Accordingly the influence of buffeting response on the self-excited forces can be captured, including the contribution of damping and coupling effects on the buffeting response. White noise is intentionally introduced to the input data to enhance the robustness of the trained neural network embedded with optimal typology of CA. The effectiveness of this approach and its applications are discussed by way of modeling the aerodynamic behavior of a single-box girder cross-section bridge deck (2-D) under turbulent wind conditions. This approach can be extended to a full-bridge (3-D) model that also takes into account the correlation of aerodynamic forces along the bridge axis. This novel application of data-driven modeling has shown a remarkable potential for applications to bridge aerodynamics and other related areas.     

福州市琅岐闽江大桥钢梁设计

流线型扁平钢箱梁作为斜拉桥的加劲梁具有良好的力学和气动性能。以福州市琅岐闽江大桥为例,简要介绍扁平斜拉桥钢箱梁结构构造设计、立面线型的实现、抗风震措施和施工过程中的临时约束设计,以丰富扁平钢箱加劲梁在桥梁设计领域中的应用经验。