直线电机地铁车辆-轨道垂向耦合动力学模型(4)

北京交通大学学报

第30卷

2模型验证及计算分析

2.1模型验证

在本文作者编制的程序上进行改动，去掉直线电机和反力板之间作用力的影响，变成了可以计算传统铁路动力响应的仿真程序.选取相应计算参数分别与文献［，］的计算图形进行对比，得出轨道910部分的位移、速度、加速度图形趋势一致，且数值在同一数量级上，证明了这一基本程序的正确性.

线也与传统铁路系统的计算曲线趋势一致，但在局部产生一系列“毛刺”，是由于在直线电机和安装在轨道板上的反力板之间加入了电磁力的作用，因而对轨道板的产生了局部的振动影响.但变化幅度很小，对轨道板的影响也较小.

将直线电机系统仿真程序的气隙计算结果与文献［5］的计算结果进行比较，两者的气隙变化值都是在某一平衡位置附近产生周期性的浮动，趋势相近.当运行速度为79km／h（22m／s），轴重为50kN时，文献［5］中气隙的减少量最大值为1.04mm，变化范围约为0.1mm；VTDSS气隙减小量幅值为.05mm；变化范围为0.05mm（如图6）.可以得出两者的计算结果具有较好的一致性.

从以上两个方面的分析得出本文作者的计算模型具有较好的计算可靠性.

图6气隙变化图Fig.6Airgapv

ariation.2合理计算步长

如果在某个时间步长下，误差不随时间的推移而积累，则此步长下的计算就是稳定的.步长太小，计算总步数多，从而误差累积严重，计算费用提高.但积分步长若太大，截断误差又会增大，影响到计算精度，同样会使计算结果没有意义.所以合理的计算步长对计算程序具有重要意义.这里依次从0.1ms到4ms取了8个试验点，计算钢轨和轨道板的加速度值，如图7.从图7中可看出，当计算步长由2ms变成3ms时，钢轨和轨道板的加速度值产生了明显的变化，尤其是钢轨的加速度值迅速下降了

.84m／s2.故计算程序的合理计算步长选为2ms..3动力响应分析

分别选取钢轨和轨道板的位移曲线进行动力响应分析.图8（a）的钢轨的位移曲线与传统铁路系统钢轨位移曲线图形基本相同.图8（b）轨道板位移曲

图7计算步长对钢轨和轨道板加速度的影响Fig.7Computingstepinfluencesonrailaccelerationandtrackslabacceleration

（a

）钢轨节点垂向位移（b

）轨道板节点垂向位移图8位移曲线

Fig.8Curvesofdisp

lacement结论

（1

）建立的程序去掉直线电机和反力板之间作用力的影响后，计算结果与铁路相关计算的结果趋势一致，且数值在同一数量级上.

（2）利用LMVTDSS计算的气隙值与现有文献的气隙计算结果基本一致.

（3）该仿真系统的合理计算步长为2ms.（4

）钢轨的位移曲线与传统铁路系统钢轨位移曲线图形基本相同，受电磁力影响很小.

（5

）轨道板位移曲线受电磁力影响，产生小幅度的振动变化.

（下转第58页）

12023