磁悬浮车辆动态限界获取方法与流程

本发明涉及磁悬浮领域，尤其涉及一种磁悬浮车辆动态限界获取方法。

背景技术：

磁悬浮车辆是一种采用电磁悬浮、导向和驱动系统的车辆。在设计和建造的过程中，需要获得磁悬浮车辆的车辆限界，车辆限界是指车辆最外轮廓线的限界尺寸

现有的相关技术中，通过使用其他相关领域中的车辆限界获取手段获取磁悬浮车辆的车辆限界，车辆限界获取手段如：采用uic505-1标准以及bostrab标准获取，其中，uic505-1标准为跨国铁路运输的标准，bostrab标准为城市轻轨交通的限界计算标准。

然而，由于磁悬浮车辆的运行情况不同于铁路以及轨道交通，故而，所获得的车辆动态限界不够准确。

技术实现要素：

本发明提供了一种磁悬浮车辆动态限界获取方法，以解决所获得的磁悬浮车辆的动态限界不够准确的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种磁悬浮车辆动态限界获取方法，包括：

获取磁悬浮车辆和轨道的第一参数，所述第一参数包括随机因素的参数与非随机因素的参数；

根据所述第一参数，获取所述磁悬浮车辆的第一偏移量；

获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量，所述预设环境包括下述至少一种环境：不同车重的情况；不同车速的情况；左右磁轨不平顺的情况、侧风的情况，以及二系悬挂变形的情况；

根据所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量，获取磁悬浮车辆动态限界。

可选的，所述根据所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量，得到磁悬浮车辆动态限界，包括：

将对应的所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量线性相加；

根据所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量线性相加的结果，获取所述磁悬浮车辆动态限界。

可选的，所述获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量，包括：

通过仿真获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量。

可选的，所述控制点的第二偏移量包括预设环境下所述控制点的坐标的偏移数据或者预设环境下所述控制点偏移后的坐标数据。

可选的，所述二系悬挂变形的情况包括空簧故障、失气、二系垂向减振器故障以及牵引拉杆故障。

可选的，所述随机因素的参数包括以下至少之一：

受风面积、横向振动加速度、设备安装误差值、线路中心线横行位差值、空簧竖向动扰度、两条钢轨的相对高度误差、车体半宽横向制造误差、车体表面设备安装误差、车辆地板面未能补偿的高度误差值、车体下部高度尺寸制造安装误差值、车体上部的高度尺寸制造安装误差、悬浮架横向制造误差、悬浮架下部垂向制造误差、风压、空簧动态横向弹性变形量、车体倾斜量、悬浮误差值和线路中心线垂向位差值；

所述非随机因素的参数包括以下至少之一：

悬浮架一侧空簧垂向刚度值、车体端部距固定滑台距离、新滑块与f形轨道的名义间隙、空气弹簧垂向安装公差值、空重车空气弹簧扰度变化、重力加速度、车体侧墙高度、车体重心距轨面高度、空簧上支撑面距轨面高度、车体受风面型心距轨面高度、车底架边梁距轨面高度、车顶距轨顶面高度、车顶距隧道顶板建筑限界高度、单组抗侧滚梁的抗侧滚刚度、载荷不对称的计算载荷重量、车辆一侧空簧个数、曲线半径和建筑限界右侧最大横坐标值。

可选的，

所述根据所述第一参数，获取所述磁悬浮车辆的n个第一偏移量，包括：

将其中的第一偏移量对应的非随机因素的参数采用线性相加合成，得到第一合成数据；

将所述其中的第一偏移量对应的随机因素的参数采取均方根方式合成，得到第二合成数据；

将所述第一合成数据与对应的第二合成数据进行相加；

根据所述第一合成数据与第二合成数据的相加结果，获取所述其中的第一偏移量。

可选的，所述第一偏移量包括车体横向偏移量、车体垂向偏移量、悬浮架横向偏移量以及悬浮架垂向偏移量。

可选的，所述根据所述第一参数，获取所述磁悬浮车辆的n个第一偏移量，进一步包括：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体横向偏移量：

其中，y为车辆轮廓的原控制点在y方向上的坐标；

根据以下公式，获取车体横移与车体倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体横向偏移量：

其中：kφs＝0.5nscsbs²+10kφn，

所述车体垂向偏移量包括车体垂向向上偏移量和车体垂向向下偏移量；

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体垂向向上偏移量：

其中，x为车辆轮廓的原控制点在x方向上的坐标；h为悬浮架的垂向悬浮间隙；

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体垂向向下偏移量：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体垂向向上偏移量：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体垂向向下偏移量：

根据以下公式，获取所述悬浮架横向偏移量：

δyf＝e+δmt6；

根据以下公式，获取所述悬浮架垂向偏移量：

其中：

本发明提供的磁悬浮车辆动态限界获取方法中，获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量，所述预设环境包括下述至少一种环境：不同车重的情况；不同车速的情况；左右磁轨不平顺的情况、侧风的情况，以及二系悬挂变形的情况；相较于现有技术，本发明所考虑的情况更多样，且相对于磁悬浮车辆和轨道，更具有针对性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明一磁悬浮车辆动态限界获取方法的流程示意图；

图2是本发明中一第一偏移量的获取流程示意图；

图3是本发明中一第二偏移量的获取流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一磁悬浮车辆动态限界获取方法的流程示意图；请参考图1，本发明可选实施例提供了一种磁悬浮车辆动态限界获取方法，包括：

s11：获取磁悬浮车辆和轨道的第一参数，所述第一参数包括随机因素的参数与非随机因素的参数；

其中的磁悬浮车辆，区别于传统轮对车辆，采用五转向架模块的磁悬浮车辆，一次系为悬浮系统，二次系包括两个端部转向模块和一个中部转向模块。端部转向模块主要包括边上滑台、中上滑台、下滑台、转向机构、横向拉杆、牵引拉杆、空气弹簧、垂向减振器。中部转向模块主要包括直线导轨组合、下滑台、横向拉杆、牵引拉杆组成、空气弹簧、垂向减振器组成，中部模块只有平动自由度。所述轨道，为磁悬浮车辆的运行轨道。

其中的第一参数，可以指磁悬浮车辆和轨道的任意相关参数，在进一步实施方式中，针对磁悬浮车辆及轨道的结构形式，磁悬浮列车的车辆限界要考虑因素有：(1)悬浮架偏移；(2)空气弹簧扰度变化；(3)悬浮系统的悬浮间隙；(4)车辆的制造安装误差及维护限度；(5)因车辆载客不均等引起的偏斜；(6)磁轨线路的垂向和横向几何偏移；(7)最大侧风引起的车体倾斜。

故而，所述第一参数中所述随机因素的参数包括以下至少之一：

受风面积、横向振动加速度、设备安装误差值、线路中心线横行位差值、空簧竖向动扰度、两条钢轨的相对高度误差、车体半宽横向制造误差、车体表面设备安装误差、车辆地板面未能补偿的高度误差值、车体下部高度尺寸制造安装误差值、车体上部的高度尺寸制造安装误差、悬浮架横向制造误差、悬浮架下部垂向制造误差、风压、空簧动态横向弹性变形量、车体倾斜量、悬浮误差值和线路中心线垂向位差值。

其中，随机因素可以理解为：制造误差值和由于动态载荷引起的弹性变形，可以按均方根的方法计算。

所述第一参数中所述非随机因素的参数包括以下至少之一：

悬浮架一侧空簧垂向刚度值、车体端部距固定滑台距离、新滑块与f形轨道的名义间隙、空气弹簧垂向安装公差值、空重车空气弹簧扰度变化、重力加速度、车体侧墙高度、车体重心距轨面高度、空簧上支撑面距轨面高度、车体受风面型心距轨面高度、车底架边梁距轨面高度、车顶距轨顶面高度、车顶距隧道顶板建筑限界高度、单组抗侧滚梁的抗侧滚刚度、载荷不对称的计算载荷重量、车辆一侧空簧个数、曲线半径和建筑限界右侧最大横坐标值。

其中，非随机因素可以理解为：从构造和运行方面给定的间隙、磨损和由于静态荷载引起的弹性变形，直接求和叠加。

对于具体的参数，可依据以下参数表理解：

其中，z代表随机因素，nz代表非随机因素。

s12：根据所述第一参数，获取所述磁悬浮车辆的第一偏移量，其可以为n个第一偏移量，所述n为大于等于1的整数；

其中的第一偏移量，可以理解为基于第一参数获取的表征偏移的任意数据，在其中一种实施方式中，可以包括车体横向偏移量、车体垂向偏移量、悬浮架横向偏移量以及悬浮架垂向偏移量。

其中一种实施方式中，所述步骤s12，可以包括：

对于每个所述第一偏移量，进一步举例来说，对于车体横向偏移量、车体垂向偏移量、悬浮架横向偏移量以及悬浮架垂向偏移量，分别实施以下：

将其中的第一偏移量对应的非随机因素的参数采用线性相加合成，得到第一合成数据；

将所述其中的第一偏移量对应的随机因素的参数采取均方根方式合成，得到第二合成数据；

将所述第一合成数据与对应的第二合成数据进行相加；

根据所述第一合成数据与第二合成数据的相加结果，获取所述其中的第一偏移量。

进一步可以包括：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体横向偏移量：

其中，y为车辆轮廓的原控制点在y方向上的坐标，单位为mm。

根据以下公式，获取车体横移与车体倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体横向偏移量：

其中：kφs＝0.5nscsbs²+10kφn，

其中，车体横向偏移量，主要由车体的侧滚振动、横摆振动和摇头振动产生。

所述车体垂向偏移量包括车体垂向向上偏移量和车体垂向向下偏移量；

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体垂向向上偏移量：

其中，x为车辆轮廓的原控制点在x方向上的坐标，单位为mm；h为悬浮架的垂向悬浮间隙，单位为mm；

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相同的情况下的所述车体垂向向下偏移量：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体垂向向上偏移量：

根据以下公式，获取车体横移与倾角产生的横移方向相反的情况下的所述车体垂向向下偏移量：

其中，所述车体垂向偏移量由车体的侧滚振动、沉浮振动和点头振动产生。

根据以下公式，获取所述悬浮架横向偏移量：

δyf＝e+δmt6；

其中，所述悬浮架横向偏移量，由侧滚振动、横摆振动和摇头振动产生。

根据以下公式，获取所述悬浮架垂向偏移量：

其中，所述悬浮架垂向偏移量由沉浮振动、测滚振动和点头振动产生。

有关悬浮架垂向偏移量，车体通过空簧与模块相连，模块在横向位移受到横向滑橇的约束，横移大于e时横向滑橇与f型轨道接触，限制悬浮架的进一步横移；垂向受到悬浮力的约束，气隙传感器随时检测模块下端与f轨道的气隙距离，传感器检测到气隙过大时，则控制系统根据气隙大小相应调节电流大小，以控制气隙在8mm左右。同时考虑悬浮架的横向和垂向制造误差。

s13：获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量；

其中，可以通过仿真获取预设环境下车辆轮廓的控制点的第二偏移量；进一步可以为动力学方法建模进行仿真。为了实现以上实施方案，可以在模拟仿真中调整相应的模拟数据或者变量，从而达到以上情况的仿真。

其中一种实施方式中，所述预设环境包括下述至少一种环境：不同车重的情况；不同车速的情况；左右磁轨不平顺的情况、侧风的情况，以及二系悬挂变形的情况；其中，所述二系悬挂变形的情况包括空簧故障、失气、二系垂向减振器故障以及牵引拉杆故障。

其中，动力学方法建模时域仿真可以得到由于不同车重、不同车速、左右磁轨不平顺(轨道不平顺是磁浮列车振动的主要激扰源，直接关系到列车运行的稳定性和舒适性。轨道本身结构参数、轨道安装精度和f轨的轧制工艺是产生轨道不平顺的主要原因)、侧风、二系悬挂变形(包括空簧故障、失气、二系垂向减振器故障、牵引拉杆故障)等引起的车辆动态偏移。

在动力学仿真过程中建立动力学模型时，需要考虑以下车辆运动特性：

(1)各悬挂的非线性特性，包括空簧、二系垂向减振器、牵引拉杆的设置；

(2)考虑空车、重车和不同车速情况；

(3)考虑引起磁浮列车振动磁轨不平顺；

(4)考虑侧风，由于侧风力较大，应该通过一段过渡缓慢的加载到车体上；

(5)考虑到车辆明线运行或交会运行时的侧向力和气动升力对车辆关键位置的影响关系(利用空气动力学得到列车的气动载荷谱作为输入)。

该方案利用动力学仿真的手段得到利用参数和公式不容易确定的偏移数据，极大地丰富了车辆动态限界计算的依据范围，相较于现有技术来说，基于本实施例的以上步骤，可以将诸如轨道高低不平顺、振荡、侧风等情况都涵盖到动态限界的计算中，使得其能够考虑的情况更多样，从而得到更准确、更贴合实际结构和运行状况的动态限界。所述磁悬浮车辆动态限界获取方法的确定为指导磁悬浮限界建设提供依据，有利于降低建筑工程造价，保证车辆运行安全。

其中，步骤s12在步骤s11之后执行，步骤s13可以与步骤s11、s12分别执行，而无先后关系。

其中一种实施方式中，所述车辆轮廓的控制点的第二偏移量进一步可以包括预设环境下所述控制点的坐标的偏移数据或者预设环境下所述控制点偏移后的坐标数据。其中，控制点的坐标的偏移数据或控制点偏移后的坐标数据，指的是相对于车辆轮廓的控制点的原坐标的偏移，而产生的数据。

s14：根据所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量，获取磁悬浮车辆动态限界。进一步可以包括：

将对应的所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量线性相加；

根据所述第一偏移量与所述控制点的第二偏移量线性相加的结果，获取所述磁悬浮车辆动态限界。

举例来说，随机因素和非随机因素影响偏移量为x1、y1，通过动力学计算得到的控制点偏移量为x2、y2，则控制点的动态偏移量为：ex＝x1+x2，ey＝y1+y2，根据动态偏移量，可以得出磁悬浮列车的车辆动态限界。

其中，所述控制点的第二偏移量，若理解为包括通过仿真得到的磁悬浮车辆轮廓线的控制点的坐标的偏移数据，该方案下，先将坐标的偏移数据对应加上(或减去)对应位置的第一偏移量，其可理解为得到动态偏移量，然后再在车辆轮廓线的控制点的原坐标的基础上对应加上(或减去)对应的动态偏移量，即可得到动态限界对应的控制点的坐标，从而得到动态限界。

再进一步举例来说，设其中一个控制点的坐标值为x＝1265mm，y＝3402mm，当车体横向偏移和车体倾角产生的横向偏移方向相同时，仿真得到的该控制点的第二偏移量包括x方向+10，y方向+2，计算其第一偏移量中的横向偏移量为+135mm，垂向向上偏移量为-2mm，则相应的车辆限界坐标为x＝1265+10+135＝1410mm，y＝3402+2-2＝3402mm。依次类推，可确认各控制点的坐标，从而确定磁悬浮车辆动态限界。

其中，所述控制点的第二偏移量，若理解为包括通过仿真得到的磁悬浮车辆轮廓线的控制点的偏移后坐标数据，则在偏移后坐标数据上直接对应加上(或减去)对应位置的第一偏移量，即可得到动态限界对应的控制点的坐标，从而得到动态限界。

此外，图2是本发明中一第一偏移量的获取流程示意图；图3是本发明中一第二偏移量的获取流程示意图。

请参考图2和图3，在其示意的实施方式中，在步骤s11之前，还可以包括：

s101：确定第一参数的内容；以上实施方式中，已经就所确定的第一参数做了列举；

s102：根据所述第一参数确定公式；在所述第一参数确认的情况下，依据所考虑的因素的影响作用，可以得到以上实施方式中所列举的公式；

s103：确定原车辆轮廓及其控制点；

s104：确定工况。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。