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高铁新科技研究报告:三项高速列车核心技术(26页)

行业报告下载 2020年02月07日 06:08 管理员

悬浮磁悬浮系统的主要优势在于,它们可以以任何速度运行,而电动系统只能以 30 公里/ 小时(19 英里/小时)的最低速度运行。因而磁悬浮系统可以不像电动系统一样,还需要配备 一个单独的低速悬挂系统,从而可以简化轨道布局。 然而,由于磁悬浮列车运行过程中会产生动态不稳定,故需要要求良好的轨道距离公差。 但是为了满足所需的公差,磁铁和钢轨之间的间隙必须增大,同时也要求使轨道间的磁力 大到不合理的程度。但在实践中,这个问题是通过改进的反馈系统来解决它支持所需的公 差。 1.1.2. EDS(超导电磁浮型) 在EDS系统中,导轨和列车都施加一个磁场,通过这些磁场之间的斥力和引力使列车悬浮, 而在一些情况下,列车只能靠排斥力悬浮。在早期的磁悬浮发展阶段,磁场是由超导磁体 或一组永磁体(如电感磁道)产生的,磁道中的斥力和引力是由磁道中导线或其他导电带中 的感应磁场产生的。

EDS 磁悬浮系统的一个主要优点是它们是动态稳定的,即轨道和磁铁之间的距离变化会产 生强大的力量,使系统回到原来的位置。此外,吸引力的变化方式相反,提供了相同的调 整效果。不需要主动反馈控制。 然而,在低速行驶时,线圈中产生的电流和由此产生的磁通量不足以使列车悬浮起来。因此,该类列车必须有轮子或其他形式的起落架来支持车体重量,直到它达到临界速度。由 于列车可能会在任何地点停下来,比如设备问题,除此之外,整个轨道必须能够同时支持 低速和高速运行。另一个缺点是,EDS 系统会在提升磁铁前后的轨道上自然地产生一个磁 场,与磁铁相互作用产生磁阻力。这种情况通常只在低速情况下才需要考虑,但在较高的 速度下,其他模式的阻力占优势。 有轮子还是没轮子:磁悬浮列车优势较为明显,但技术问题仍需解决 磁悬浮运输是一种非接触式电动运输方式。它较少或根本不依赖轮轨系统常见的车轮、轴 承与轴。

总体而言,磁悬浮结构具有效率较高,不受恶劣天气影响,维护费用较低等优势。但相比 普通轮轨技术,磁浮技术仍有着一些问题等待解决。其最主要的问题在于搭接结构容错控 制问题,主动导向控制问题及测量的差距问题。 搭接结构容错控制问题 根据 Liu Zhigang 等人的研究,为了避免列车在高速运行过程中出现单点悬架故障,导致 列车无法实现全车悬架,高速磁悬浮列车采用了单点悬架结构。基于弹性耦合的双电磁铁 模型来表示重叠结构模型。同时通过非线性控制理论,针对悬架搭接结构设计了非线性解 耦控制器,并以此建立了更精确的结构悬架搭接数学模型。并通过对高速磁悬浮列车重叠 结构控制目标的分析,提出了悬浮结构整体重叠控制器的设计思想。但是这种设计思路本 身成本较高,只是采用了当前技术水平下最佳的解决方案,在安全检测、控制器稳定性方 面仍存在较大问题。未来随着科技水平的进步,可能会有更有效地替代方法。

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