摘要：分析了EMS型磁浮车辆的动力稳定性,建立了简化的车轨耦合振动系统动力学模型,推导了轨道各模态单独作用下系统的时变线性化动力学方程。通过对方程的化简,得到系统状态矩阵和特征方程的相关系数,根据系统渐进稳定条件下系数之间的关系,推导了系统动力稳定应满足的基本条件,并给出了快速判断动力稳定性的判据。当判据值大于1时,系统稳定;当判据值小于1时,系统不稳定。研究结果表明：当6种工况的速度分别为100、180、260、340、420、500km·h^-1,抗弯刚度分别为4.83×10^10、3.86×10^10、3.38×10^10、3.38×10^10、3.86×10^10、4.83×10^10 N·m^2,轨道梁长度分别为24.8、22.4、20.4、20.4、22.4、24.8m时,求得对应的稳定性判据值分别为1.639、0.624、2.339、0.870、3.252、0.571,对应的Lyapunov特性指数分别为-3.580×10^-2、2.443×10^-1、-3.910×10^-2、1.515×10^-1、-5.471×10^-2、1.939×10^-1,工况1、3、5的稳定性判据值大于1,对应的Lyapunov特性指数小于0,系统是稳定的,工况2、4、6的稳定性判据值小于1,对应的Lyapunov特性指数大于0,系统是不稳定的,2种判断结果一致,因此,提出的判据是有效的。而且稳定性判据解释了随着车辆速度增加而出现共振的原因,揭示了车辆速度、车轨系统主要参数与磁浮车辆动力稳定性之间的关系,避免了高维动力学微分方程求解的复杂性,工程应用简便。

关键词：磁浮车辆 动力学模型 单磁铁悬浮 耦合振动 动力稳定性 

单位：西南交通大学磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室 四川成都610031 西南交通大学信息科学与技术学院 四川成都610031 多伦多大学应用科学与工程系 安大略多伦多M5S1A4