¿Vehículo de levitación magnética bajo terremoto?
Tomando como ejemplo el tren maglev de alta velocidad Transrapid alemán, se estableció un modelo de interacción dinámica entre el tren maglev de alta velocidad y el puente, y se realizaron simulaciones numéricas para simular la situación cuando el tren maglev pasa por puentes con diferentes tramos a diferentes velocidades Se estudió la respuesta sísmica del sistema de puentes y se obtuvieron varios resultados y conclusiones significativos; . Se obtuvieron algunos resultados y conclusiones significativos.
1 Prólogo
Desde que el ingeniero alemán Hermann Kemper propuso la idea del tren maglev en 1922, en las décadas de 1970 y 1980, Alemania y Japón han sido países desarrollados liderados por Estados Unidos. ha tomado la iniciativa en la realización de investigaciones sobre la tecnología de trenes maglev y ha logrado una serie de resultados. Sin embargo, la brecha de levitación de un sistema de levitación magnética EMS normalmente conductor es de solo 8 ~ 10 mm. El cambio permitido en la brecha de levitación durante el funcionamiento del vehículo maglev es muy pequeño. Por lo tanto, en muchos estudios de dinámica, la rigidez y resistencia tangencial de. Se utiliza el punto de operación ideal. La respuesta dinámica obtenida al linealizar la relación de la pista magnética tiene un cierto grado de precisión después de esta simplificación. Este método de simplificación también se adopta en este documento.
4.1 Respuesta dinámica acoplada de vehículos y puentes ante diferentes terremotos
Bajo diferentes terremotos, el tren maglev pasa a través de un puente de múltiples tramos simplemente apoyado con una luz de 24,858 m a una velocidad de 430Km/h La curva de tiempo del puente de vigas se muestra en la figura. Bajo la acción de las ondas sísmicas de ElCentro, la aceleración máxima de la carrocería del automóvil es de 0,6349 m/s2, lo que cumple con los requisitos de IC, pero excede los requisitos de la ingeniería maglev para la vibración vertical de la carrocería del automóvil; la luz de la viga es de 1,4791 m/s, y la aceleración máxima en la mitad del tramo, la deflexión es de 5,7983 mm y la relación de deflexión en la mitad del tramo es 1/4287, los cuales cumplen con los requisitos. Bajo la acción de las ondas de Taft, la aceleración vertical máxima de la carrocería del automóvil es 0,6654 m/s2, que solo cumple con los requisitos de ICE y no puede cumplir con los requisitos de la ingeniería maglev; la aceleración máxima de la viga de la vía en el tramo medio es; 1,3309 m/s2, y la aceleración máxima de la viga de la vía en el tramo es 1,3309 m/s2. La deflexión máxima es de 5,9367 mm y su relación de deflexión del tramo es 1/4185, lo que también cumple con los requisitos. Bajo la acción de las ondas de Tianjin, la aceleración vertical máxima de la carrocería del automóvil, la aceleración máxima a mitad del tramo de la viga de la vía y la deflexión máxima a mitad del tramo son 0,5662 m/s2, 1,4791 m/s2 y 5,7983 mm respectivamente. todos los cuales cumplen los requisitos excepto la carrocería.
Se puede ver que bajo la acción de un terremoto, la aceleración vertical de la carrocería del automóvil no puede cumplir con los requisitos de la ingeniería maglev. Para cumplir con los requisitos de vibración vertical de los vehículos maglev, además de mejorar el propio vehículo, se deben tomar medidas en otros aspectos, como mejorar la estructura del viaducto o introducir otras subestructuras para mejorar el rendimiento dinámico de todo el sistema.
4.2 Influencia de diferentes luces en la respuesta dinámica del acoplamiento vehículo-puente
Con el fin de estudiar la respuesta dinámica del acoplamiento vehículo-puente de puentes con diferentes luces bajo la acción de terremotos, Este trabajo simuló la respuesta dinámica de puentes con luces de 12 ma 12 m en la computadora. Se realizó un cálculo de simulación numérica sobre una viga simplemente apoyada de 32 m. Bajo la acción de ElCentro, el tren pasó por todo el puente a una velocidad de 430 km/. h. Los resultados se resumen en la siguiente tabla. A medida que aumenta el tramo del puente, la aceleración vertical máxima de la carrocería del automóvil maglev no cambia mucho, casi en una línea recta horizontal, pero ambos exceden los requisitos del proyecto maglev, mientras que la aceleración máxima del tramo de la viga de la vía en L20m después del; El lapso aumenta y disminuye gradualmente para cumplir con los requisitos. El desplazamiento máximo de la luz de la viga de vía también aumenta primero y luego disminuye gradualmente a medida que aumenta la luz, alcanzando el valor máximo cerca de L=24 m, pero aún cumple con los requisitos.
Por lo tanto, en un terremoto, si la aceleración del coche aún no puede cumplir con los requisitos simplemente cambiando la luz de la viga de la vía, se deben tomar medidas de mejora en otros aspectos, como cambiar la forma estructural de la vía. haz, o introduciendo un dispositivo de control de vibraciones.
4.3 La influencia de diferentes velocidades en la respuesta dinámica del acoplamiento del eje maglev
Para estudiar la influencia de la velocidad de funcionamiento del tren maglev en la respuesta dinámica del acoplamiento del eje bajo un terremoto , este trabajo ingresa ondas sísmicas en la computadora de ElCentro, simuló la respuesta dinámica de un tren maglev que pasa por el puente completo (L=24,858m) a diferentes velocidades de 200 a 500km/h.
Sobre esta base, también obtuvimos los resultados de respuesta dinámica de (...). A medida que aumenta la velocidad, ya sea la aceleración de la carrocería del automóvil, la aceleración de la viga de la vía o el desplazamiento del tramo de la viga de la vía, la tendencia general es aumentar gradualmente con el aumento de la velocidad. Sin embargo, aunque la aceleración del haz de vía aumenta, sus fluctuaciones también son relativamente grandes, pero todas cumplen con los requisitos. Cuando la velocidad del vehículo está entre 200 y 400 km/h, la aceleración de la carrocería del vehículo fluctúa un poco, primero disminuyendo, luego aumentando y luego. finalmente disminuye gradualmente; cuando la velocidad del vehículo alcanza los 400 km/h, la aceleración de la carrocería del vehículo básicamente aumenta en línea recta. Cuando la velocidad alcanza los 500 km/h, la aceleración por vibración de la carrocería del automóvil alcanza 0,8258 m/s2. No importa en este rango de velocidad, la aceleración de la carrocería del vehículo es superior a 0,4 m/s2, lo que no cumple con los requisitos de la ingeniería maglev. Además, la tendencia cambiante del desplazamiento del tramo de la viga de vía es similar a la de la aceleración de la carrocería del vehículo, excepto que la viga de vía básicamente aumenta linealmente después de que la velocidad alcanza los 350 km/h. Cuando la velocidad del vehículo alcanza los 500 km/h, el desplazamiento de la viga aumenta linealmente con la velocidad de la carrocería del vehículo. Cuando la velocidad del vehículo alcanza los 500 km/h, la deflexión máxima en el tramo medio es de 6,2225 mm y la relación de deflexión-alcance es superior a 1/3995, que es superior a 1/4000, y ha comenzado a no cumplir. los requisitos. Si la velocidad aumenta aún más, es necesario tomar medidas en las vigas de vía, de lo contrario será difícil cumplir los requisitos.
En resumen, a medida que aumenta la velocidad, la aceleración del vehículo, la aceleración de la viga y el desplazamiento a mitad del tramo tienden a aumentar.
En resumen, a medida que aumenta la velocidad, la aceleración del automóvil, la aceleración de la viga y el desplazamiento a mitad del tramo tienden a aumentar. Si la velocidad aumenta aún más, pueden exceder el valor límite, y entonces el sistema necesita. para ser modificado.
5 Conclusiones
(1) Bajo la acción de diferentes ondas sísmicas (la aceleración vertical es de 50 gal), la aceleración vertical de la carrocería del automóvil excede los requisitos de la ingeniería maglev, y la aceleración de la viga de la vía y el desplazamiento central del tramo cumple los requisitos. Sin embargo, para todo el sistema de acoplamiento de ejes, los requisitos no se pueden cumplir en caso de acción sísmica.
(2) Los puentes con diferentes tramos tienen poco efecto en la aceleración de los vehículos maglev, pero tienen un impacto relativamente grande en las vigas de vía. Los puentes de tramos pequeños favorecen la reducción del desplazamiento a mitad del tramo de las vigas de vía; .
(3) Las diferentes velocidades tienen un mayor impacto en la respuesta de potencia del acoplamiento del eje. A medida que aumenta la velocidad, la respuesta de potencia del acoplamiento del eje tiende a aumentar gradualmente, especialmente después de que la velocidad supera los 400 km/h. aceleración Tiene una relación lineal con el desplazamiento a mitad del tramo de la viga de vía. Cuando la velocidad del vehículo excede los 500 km/h, la aceleración de la carrocería del vehículo y el desplazamiento en la mitad del tramo de la viga de la vía no pueden cumplir con los requisitos.
(4) Bajo la acción de un terremoto (la aceleración vertical es de 50 gal), no importa qué tan rápido el tren pase a través de puentes de diferentes luces, la aceleración vertical de la carrocería del automóvil excede los requisitos y se mejora. hay que tomar medidas.
Este artículo analiza preliminarmente la respuesta dinámica acoplada de un puente de levitación magnética (ML) bajo la acción de un terremoto y obtiene algunos resultados significativos. Sin embargo, todavía queda mucho trabajo por hacer para estudiar la respuesta dinámica acoplada de los ejes maglev bajo excitación de fuerza externa, como la investigación sobre el problema de paso de curvas de los trenes maglev bajo terremotos, la investigación sobre cuestiones de acoplamiento dinámico tridimensional de maglev bajo terremotos e investigación sobre las correspondientes tecnologías de aislamiento de vibraciones, etc.
Agradecimientos: durante el proceso de investigación de este artículo, recibí un fuerte apoyo de mi mentor Yan Weiming y muchos colegas, así como la ayuda de hermanos y hermanas como Peng Lingyun, Liu Lin y Zhang E. ¡Me gustaría expresar mi gratitud aquí!
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