地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统耦合振动的影响研究

作     者：唐昊天 黄凤华 滕念管 TANG Haotian;HUANG Fenghua;TENG Nianguan

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第10期

页      面：3884-3895页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0814[工学-土木工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFB1200601-B27)。 

主　　题：中速磁浮 列车-轨道-桥梁系统 地震作用 耦合振动 PID控制器 

摘      要：随着磁浮交通线路的不断扩展,地震作用对磁浮交通系统的安全性构成了严重威胁。为探究地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统振动响应特性的影响,基于考虑比例-积分-微分(PID)主动悬浮控制的磁浮车轨耦合关系,在绝对坐标系下建立磁浮列车-轨道-桥梁系统地震响应数值计算模型,其中将车辆简化为具有45个自由度的多刚体,轨道-桥梁结构采用有限元法建立。在此基础上,编制相应的仿真程序,计算只考虑车辆作用、只考虑地震作用以及同时考虑车辆和地震作用3种工况下系统的动力响应,并分析车速对系统地震响应的影响规律。研究结果表明:地震作用对磁浮列车-轨道-桥梁系统耦合振动影响明显,尤其是对横向耦合振动的影响;轨道-桥梁结构跨中竖向位移受车辆作用影响较大,跨中横向位移主要受地震作用影响;轨道-桥梁结构的频域响应与车辆荷载的特征频率及结构固有频率密切相关,地震作用会显著放大轨道-桥梁结构的1阶固有频率振动响应;同时考虑车辆作用和地震作用时,随着车速提高,车体加速度幅值与桥梁跨中竖向位移幅值并非单调变化,而桥梁跨中横向位移幅值呈现下降趋势。研究成果可为后续磁浮列车-轨道-桥梁耦合系统地震响应分析和轨道-桥梁结构设计提供理论支撑。