直线电机地铁车辆-轨道垂向耦合动力学模型

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1、第30卷第1期北京交通大学学报Vol.30No.12006年2月JOURNALOFBEIJINGJIAOTONGUNIVERSITYFeb.2006文章编号：1673-0291（2006）01-0051-04直线电机地铁车辆-轨道垂向耦合动力学模型冯雅薇，魏庆朝，时瑾（北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：直线电机地铁是一种新型的城市轨道交通系统.本文基于动力有限元和耦合振动理论，考虑轮轨关系以及直线感应电机和反力板之间的相互作用，建立了直线电机地铁系统车辆-轨道垂向动力学模型.通过数值计算，验证模型

2、的有效性，并给出计算结果.关键词：直线电机地铁；垂向；耦合动力学中图分类号：U239.5文献标识码：AAVerticalModelforVehicle-TrackCouplingDynaLicsonLinearMetroSysteLFENGYa-wei，WEIQing-chao，SHIJin（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China）Abstract：Linearmetrosystemis

3、anewtypeofurbanrailtransitsystem.Concerningoftheinterac-tionsbothbetweenwheel-railandlinearinductionmotor（LIM）-reactionplate（RP）ofthissystem，thevehicle-trackverticaldynamicmodelisbuiltbasedoncouplingdynamicsanddynamicfiniteelementmethod.Thevalidityofthesystemmo

4、delistestedandthecomputeresultsofthissystemareprovidedbycaringoutnumericalcomputation.Keywords：linearmetro；vertical；couplingdynamics直线电机地铁系统（直线电机系统）采用直线构的动力特性及参数影响，探讨了轮载变化，轨道位感应电动机牵引，轮轨支撑导向.车辆平稳运行时，移响应及直线电机荷载在轨枕间分布规律等问题.车上直线电机与轨道上的反力板之间的垂向间隙控由于种种原因，这种轨道结构至今仍没有用

5、于实际制在10~12mm左右.当通过交流电时，两部分产运营线路中.生的磁场相互作用，对车辆起牵引或制动作用.该系我国建设的直线电机系统并非全套引进，是综统具有技术先进、安全可靠、经济合理以及绿色环保合日本和加拿大两种技术模式，根据国内的设计要的特点.已经在世界上建成9条运营线.我国广州地求组合而成.因国内目前还没有建成的运营线和试铁的4号线以及北京的首都机场线也已决定采用此验线，无法进行实地的动力性能测试.所以系统的动系统，现正在积极的建设或筹划中.力模型和性能参数不能完全照搬国外建成线的数日本和加拿大两国对直线电机

6、系统的研究都始据.计算机动力仿真既可以根据仿真结果对工程选于上个世纪80年代.目前国外的文献主要是对系统型起到指导和检验作用，又可为今后国内其他线路的介绍性文章［1，2］和对直线感应电机的研究［3，4］的建设提供支持，是现阶段较好的研究方法.国内目.仅见加拿大的Fatemi［5，6］对一种新型的直线电机轨道前仅见庞绍煌［7］对该系统的动力特性有过定性的结构进行垂向动力学分析.主要研究了新型轨道结分析，所以进行系统的动力学建模及计算非常必要.收稿日期：2005-02-25；修订日期：2005-11-02基金项目：广东省

7、直线电机轨行系统研究课题作者简介：冯雅薇（1979—），女，天津市人，博士生.eLail：fyw1224@163.com魏庆朝（1957—），男，河北高邑县人，教授，博士，博士生导师.北京交通大学学报第30卷52本文作者以采用板式轨道的直线电机系统为车轮和钢轨间的相互作用，采用赫兹非线性接例，建立垂向车辆-轨道耦合动力学模型，并进行计触理论确定，即算机仿真计算及分析.FE［Δz（t）／G］3／2（1）式中，G为轮轨接触常数；Δz（t）为轮轨间的弹性压1系统模型缩量.1.1车辆-轨道垂向耦合模型1.2动力学方程系统模型

8、如图1.车辆的振动方程如下：（1）车体沉浮运动Mc¨zc+2C2zzc+2K2zzc-C2zzt1-C2zzt2-K2zzt1-K2zzt2EMcg（2）（2）车体点头运动I¨22Clzcφc+2C2zlcφc+2K2zlcφc-2zct1+C2zlczt2-K2zlczt1+K2zlczt2E0（3）（3）前转向架沉浮运动Mt¨zt1+（C2