Page 182 - 《振动工程学报》2026年第2期

498 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

制冷机负载及磁体失超防护难度。此外，超导磁浮 传感器布置位置、控制参数优化的研究还不够全面
列车转向架较重，车体相对较轻，对车体悬挂系统 和深入。因此，阻尼线圈主动减振技术开发仍缺乏
(二系悬挂) 的减振性能提出更高要求。因此，提高 足够的理论支撑。
超导电动悬浮系统的阻尼及二系悬挂的减振性能， 根据外激励形式的不同，振动可以分为自由振
是超导 EDS 型磁浮交通推广应用必须解决的问题。 动、强迫振动和随机振动等类型。在超导电动悬浮
在超导 EDS 型磁浮列车二系悬挂减振方面，国 系统实际工程应用中，自由振动极为罕见，但通过自
内外学者探讨了多种半主动和主动减振方法，研究 由振动响应可以分析转向架的振动响应频率以及增
结果均表明二系减振能有效降低 1.0 Hz 左右的车体 设阻尼线圈后的减振效果，目前大多数文献针对转
振动，但对转向架 2~6 Hz 内的主频振动几乎无抑制 向架的自由振动开展了主动减振研究 [15-20] 。而磁浮
效果 [7-9] 。因此，在电动悬浮系统中增加电磁阻尼以 列车实际运行时，在轨道不平顺激扰作用下将产生
减小转向架振动，是超导 EDS 型磁浮列车减振研究 随机振动。针对这一现象，有必要研究阻尼线圈对
的重点。其中，两类电磁阻尼减振方法得到了较多 转向架随机振动的抑制效果，以减小超导电动悬浮
研究。一是实时调节车载集电线圈的电流以改变地 列车在运行过程中的振动响应。
面线圈的感应电流，从而改变地面线圈与车载超导 本文参考日本 MLX01 型超导磁浮列车和山梨
线圈之间的磁力，获得衰减转向架振动的阻尼 [10] 。 试验线技术参数，首先建立了考虑场-路-运动耦合作
然而，为了优先保障车辆供电需求，其减振功能在列 用的超导电动悬浮系统磁力计算模型、单转向架动
车低速运行时 (<300 km/h) 受到限制。二是在转向架 力学模型以及基于阻尼线圈的主动电磁阻尼器模
两侧增设阻尼线圈，实时调节阻尼线圈的电流以改 型，利用已有文献的实测结果验证了磁力计算模型
变地面线圈的感应电流，获得附加电磁阻尼力，从而 的正确性。其次，比较了有、无阻尼线圈时超导电
实现全速度域减振 [11] 。SAKAMOTO 等 [12] 开发了基 动悬浮系统的自由振动响应，分析了阻尼线圈的减
于转向架垂向加速度反馈和零相电流 Bang-Bang 控 振效果及抑振机制。最后，比较了 3 种阻尼线圈分
制的车载集电系统，在山梨试验线上进行了实车测 组控制方案的减振效果，研究了阻尼线圈比例系数
试，验证了其集电性能与减振效果。SUZUKI 等 [13] 对超导电动悬浮系统自由振动和随机振动的影响，
将电动悬浮系统等效为线性弹簧，开展磁浮列车垂 给出了阻尼线圈主动减振控制的建议方案及参数。

向动力学仿真，比较了集电线圈采用比例控制和 Bang-
Bang 控制的减振效果，指出后者的减振效果更佳。 1 超 导 电 动 悬 浮 系 统 建 模 及 验 证
[7]
WATANABE 等 、YAN 等 [14] 采用超导磁浮列车线性
化动力学模型，分析了综合采用集电线圈主动阻尼 超导磁浮列车采用铰接式转向架连接相邻车辆，
和二系悬挂半主动天棚阻尼的减振效果，结果表明 端车由 1 个整体转向架和半个铰接转向架支承，中
超导磁浮车辆 1~6 Hz 的主频振动均得到了有效抑制。 间车由 2 个半体铰接转向架支承。转向架每侧配置
由于阻尼线圈功能单一、控制简单，阻尼线圈减 了 1 个超导磁体 (superconducting magnet，SCM)，SCM
振技术也得到了重视和发展。WANG 等 [15] 基于场- 包含 4 个超导线圈 (superconducting coils, SC)，从前到
路-运动耦合模型分析了被动阻尼线圈的阻尼力特 后依次标记为 SC1~SC4。车载 SCM 既是悬浮导向
性，采用车辆线性化动力学模型仿真评估被动阻尼 磁体，也是列车直线推进电机的动子。转向架两侧
线圈的减振效果。OHASHI 等 [11] 提出了多种阻尼线 SCM 与地面 U 型轨道内侧侧壁上沿纵向连续布置
圈半主动和主动控制方法，建立非线性磁力计算模 的“8”字形零磁通悬浮导向线圈 (levitation/guidance
型和转向架动力学模型，分析了不同工况下电动悬 coils, LGC) 组 成 一 个 独 立 的 超 导 电 动 悬 浮 系 统 (单
浮系统的动力学响应，结果表明主动阻尼线圈可减 元)，如图 1 所示。
小转向架垂向、横向、摇头和点头振动响应 [16-19] ，改善 当车载 SCM 几何中心相对地面 LGC 几何中心
200~300 km/h 速度区间超导磁浮车辆悬浮稳定性 [20] 。 下沉 (垂向磁隙大于 0) 且纵向移动时，地面 LGC 中
胡道宇等 [21] 使用场-路-运动耦合模型计算了被动和 产生感应电流，与车载超导线圈的电流相互作用产
主动阻尼线圈条件下转向架的振动响应，比较了阻 生悬浮导向力，其幅值随列车运行速度提高先增大
尼线圈采用速度和加速度比例反馈控制的减振效 后趋于稳定。当速度达到约 150 km/h 后，悬浮力能
果，指出后者的功耗更小、减振效果更优。上述研 够平衡重力，列车实现无接触悬浮运行。当转向架
究均表明主动阻尼线圈可减小转向架的振动，为超 横 向 偏 离 线 路 中 心 运 行 时， 更 靠 近 转 向 架 一 侧 的
导电动悬浮系统减振设计提供了指导，但现有的仿 LGC 产生的感应电流大于远离侧，两侧 SCM 受到的
真分析通常简化或忽略了超导磁体转动和轨道几何 横向合力促使转向架回复至线路中心，从而实现列
不平顺的影响，对多个阻尼线圈的分组控制策略、 车无接触导向功能。