card-1软件在高速磁悬浮工程设计中的应用

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1、CARD/1软件在高速磁悬浮工程设计中的应用周华曹仲明（上海市政工程设计研究总院）摘　要：本文结合上海市磁悬浮快速列车工程实践，介绍了CARD/1软件在高速磁悬浮工程的线路设计、动力学检验、轨道结构计算等方面的应用。关键词：CARD/1软件；高速磁悬浮；动力学检验TheapplicationofCARD/1inshanghaimaglevhighspeedtrainprojectZhouHuaCaoZhong-ming（ShanghaiMunicipalEngineeringDesignInstit

2、ute）Abstract:Basedonthedesignofshanghaimaglevhighspeedtrainproject,theapplicationofCARD/1inalignmentdesignanddynamiccheckingandrailwaystructurelocatinghavebeenpresent.Keywords:card/1;highspeedmaglev;dynamicchecking1、CARD/1软件功能简介CARD/1软件由德国IB&T软件公司研制开发，

3、主要适用于道路、管道、铁路、轨道交通等工程的勘察设计。CARD/1软件自设图形平台，建有独立完整的数据体系，含有自己的图形、表格、数据和文字编辑体系。其功能主要包括测量、平面设计、纵断面设计、横断面设计，及三维建模等。另外，CARD/1软件最大特色是提供了二次开发平台，通过易于学习掌握的程序语言，丰富的内部开发函数，用户可以根据工程实际进行开发，并通过与CAD和EXCEL等软件的接口，灵活处理各种开发结果，达到事半功倍的效果。2、上海磁悬浮快速列车工程简介上海市磁悬浮快速列车工程是世界上第一条真正用

4、于商业运营的高速磁悬浮铁路，位于上海浦东新区，主要用于解决上海浦东国际机场和市区的高速交通连接。线路自地铁二号线龙阳路车站至浦东国际机场站（见图2-1），正线数目为双线，全线为高架结构形式，线路长约30km，运行最高速度430km/h。于2001年3月1日正式开工，2002年12月31日投入运行。图2-1上海高速磁浮示范运营线平面走向示意图3、高速磁悬浮系统工程设计特点及CARD/1软件在设计中的应用3.1工作原理传统的轮轨铁路系统，车辆的承载、驱动和导向都是通过车轮和钢轨系统，高速磁悬浮列车系统则

5、突破了这一传统技术局限，是通过没有车轮的无接触的轨道交通系统来实现以上功能。高速磁浮列车在两侧均分别置有承载磁铁和导向磁铁，通过承载磁铁和导向磁铁完成承载和导向，并通过电子自控系统保证车辆一直处于与轨道相距10mm左右的悬浮状态。磁浮交通系统的驱动和制动由一个同步直线电机完成，这一电机置于轨道中，工作原理与传统转子电机相同，只是定子被分隔成段，展开拉直并置于轨道两侧下方，电流在线圈中产生的不是旋转磁场而是直线移动磁场，正是这一磁场对车辆作无接触驱动。见图3.1-1。为列车运行提供悬浮、驱动作用的是定

6、子，提供滑行支撑面和侧向导向面的是功能件，定子通过定位销固定在功能件上，功能件通过连接件固定在轨道梁上（图3.1-2），连续的轨道梁、功能件和定子构成了磁浮列车系统的轨道结构。图3.1-1高速磁浮系统工作原理示意图图3.1-2高速磁浮系统的轨道3.2线路设计高速磁浮列车运行速度高，对舒适性要求也高，因此其线路线型与传统轮轨铁路和道路有所不同，主要表现在以下方面：高速磁浮系统线路平面缓和曲线采用了曲率变化和动力学条件较为理想的正弦型缓和曲线（见图3.2-1）。在需要设置反向曲线（S型曲线）时，为避免列

7、车经历两次最大冲击，保证列车通过反向曲线时的平稳性，要求对反向曲线采用一波正弦直接过渡。（见图3.2-2）。在线路曲线段，为了平衡列车运行时的部分侧向加速度，轨道梁须设置横坡。横坡变化一般在缓和曲线段完成，因舒适性要求，线路横坡变化也采用正弦型变化，旋转轴为线路中心线。纵断面设计中直线和竖曲线之间也要求设置缓和曲线，线型采用回旋线。图3.2-1正弦曲线的平面曲线、曲率图图3.2-2S形反向曲线曲率图目前常用的道路和轨道交通设计软件，无法实现平面正弦型缓和曲线尤其是一波正弦过渡的S型曲线的设计，无法实

8、现正弦型过渡的横坡设置，以及纵断面中的回旋线型缓和曲线设置。针对以上问题，CARD/1软件都能很好的解决。在平面设计中，CARD/1软件提供了多种轴线设计和编辑的方法，便于灵活设计和管理。同时，对于平面缓和曲线提供了多种类型供选择（见图3.2-3），可以满足道路、铁路、磁浮交通等多种工程的设计需要。利用CARD/1软件进行S型曲线的设计过程见图3.2-4。对于横坡设置，CARD/1软件通过QUEaaann.CRD文件来实现，横坡的过渡形式可以选择线性和正弦型过渡，文件