高速磁浮列车−柔性轨道梁横向耦合振动

时速600 km/h高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的横向动力学性能对系统安全性、舒适性和经济性有重要影响,有必要建立列车-轨道梁的横向耦合振动统一方程组模型进行研究.基于多刚体动力学,采用矩阵组装法建立246自由度的5节编组列车横向振动微分方程组;基于连续体受迫振动理论,采用模态叠加法建立240自由度的40跨柔性轨道梁的横向振动微分方程组;通过对均布磁浮力进行离散化处理,基于PD控制算法建立156个磁浮间隙代数方程组;采用三角级数法对轨道不平顺功率谱密度函数进行时域反演,考虑轨道横向不平顺对磁浮系统耦合振动的影响.采用软件Mathematica编写了高速磁浮系统横向耦合振动的微分代数方程组模型,并数值求解得到系统动力时程响应.研究结果表明,理论模型能够完整反映高速磁浮系统轨道梁、磁浮间隙和车辆的振动规律,可有效模拟轨道不平顺、风致横向荷载联合作用下的系统横向耦合振动;数值模拟结果表明:轨道梁跨中最大位移与车速呈正相关关系,且存在一临界车速使得跨中最大加速度取最大值;新型轨道梁各车速下跨中最大位移小于0.32 mm,其横向动力学性能满足要求.研究成果可为高速磁浮轨道结构设计和关键技术研究提供参考.