高空悬挂运输系统的静、动力研究
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摘要
随着交通的发展，人们对新型的交通形式进行着不断的探索。高空悬挂系统是二十世纪七十年代才发明的一种新型交通形式，它迄今已历经了五个发展阶段。拟在我国重庆市长江和嘉陵江上架设的高空悬挂系统是最新一代的可以进行商业运营的系统。由于该系统诞生的时间不长，真正意义的开发运营成功的经验还不多，因此开展对这一系统的基础研究十分必要。该系统结构轻盈、形式美观、对环境的破坏极小、跨越能力大，是适应风景区、城市、人群集散地等人口集中地区一种新型交通形式，有着广阔的发展前景。该系统的承重结构主要是由承重索、轨索、吊索组成的一个索网结构，具有较强的几何非线性。本文针对该系统的静力、动力及车辆与承重结构之间耦合效应进行了分析研究，主要包括以下几个方面。
1．悬索结构的架设分析。运用解析法对多跨结构形式的悬索、轨索、吊索的相互影响进行了分析，建立了解析表达式及架设迭代的全过程，确定了各类索的内力、无应力索长的计算方法及步骤。为进一步分析系统的静、动力行为奠定基础。
2．静力分析。建立了考虑索跨结构、索塔相互作用，大位移影响的空间几何非线性分析模型；基于有限位移理论和有限元U.L.列式，建立了非线性有限元方程。编写了空间索、梁单元考虑几何非线性的分析程序；分析了客车作用下索跨结构的静力行为。
3．车辆与悬索系统的耦合动力效应分析。建立了车辆三维力学模型，讨论了悬索结构自身的动力特性。采用了U.L.有限元列式和Newmark-β积分法和振型叠加法分析了车辆与悬索结构之间的耦合效应，编写了考虑几何非线性的大跨悬索结构与车辆耦合作用的分析程序。
4．乘车舒适性分析。纵向颠簸效应与车辆自身的动力特性决定了高空悬挂结构乘车舒适性。运用泰勒级数展开式对车辆在两根吊索之间行走过程进行了模拟，计算出了车辆的纵向加速度并分析了车辆自身动力特性的关联效应，分析了不同吊杆间距、不同速度下的颠簸效应，借助列车乘车舒适性的评判标准对高空悬挂客车系统的乘车舒适性进行了评价。
Along with the development of traffic, people go on for new traffic form unceasing explore. Aerobus transit system is 20 century just invent in 70 decade a kind of new traffic form, it so far already all previous have gone through 5 developments stage. Set up on the Yangtz river and Jialing river of Chongqing mayor our country, Aerobus transit system is the system of newest a generation that can carry out commercial operation. Since that this system is born does not grow the experience of successful development operation , so it is very necessary to still not develop the basic research for this system . This construction of system is lithe , beautiful and very little for the damage of environment. It is a kind of area new traffic form for population of distribution centre to centralize to meet scenery district, city and the crowd etc.So it has vast development prospect. The structure of this system is demanded mainly from carry cable, track cable and hanger. it is a strong geometry nonlinear structure. In this paper it analysis to static ,dynamic and couple effec between t vehicle and the bearing structure of this system.It includes some following aspects mainly.
1. Suspended-cable structure set up analysis . With analysis law, carry cable ,track cable and hanger rope are demanded for multispan configuration, the mutual influence of sling analyse . Have established analysis expression and the whole course of seting up iteration , have determined each kind of rope, power , stress-free rope long calculation method and step. To analyse further, is systematic and quiet, power behavior establish foundation.
2. Static analysis . Establishment consider to demand the space geometry nonlinear analysis across structural, rope tower interaction and big displacement influence model; Based on limited displacement theoretical and limited first U. L. row type have established nonlinear limited Yuan, equation. Have compiled space rope and beam unit consideration, geometry nonlinear
analysis program; Have analysed bus role to take off rope, step the quiet power behavior of structure.
3. The couple power effect analysis of vehicle and Suspended-cable structure . Have established vehicle three-dimensional mechanics model, have discussed the power property of suspended-cable structure self. Have adopted U. L. limited first row type, with Newmark -βintegration method and the addition method of vibration shape have analysed the couple effect between vehicle and suspended-cable structure, have compiled consideration, geometry the nonlinear analysis program that act on across suspended-cable structure and vehicle couple.
4. Multiply vehicle comfortableness analysis . Longitudinal jolt effect have decided upper air with the power property of vehicle self to hang structure multiply vehicle comfortableness. With Taylor series, spread out type, for vehicle between two slings, the course of walking is imitated , have analysed the longitudinal acceleration of vehicle and jolt, the relation effect of effect and vehicle self power property, have analysed the different span and different speed of suspension rod to take off, jolt effect, have the aid of train to multiply vehicle comfortableness, judge standard hang bus system for aerobus system multiply vehicle comfortableness to go on appraise.
1．悬索结构的架设分析。运用解析法对多跨结构形式的悬索、轨索、吊索的相互影响进行了分析，建立了解析表达式及架设迭代的全过程，确定了各类索的内力、无应力索长的计算方法及步骤。为进一步分析系统的静、动力行为奠定基础。
2．静力分析。建立了考虑索跨结构、索塔相互作用，大位移影响的空间几何非线性分析模型；基于有限位移理论和有限元U.L.列式，建立了非线性有限元方程。编写了空间索、梁单元考虑几何非线性的分析程序；分析了客车作用下索跨结构的静力行为。
3．车辆与悬索系统的耦合动力效应分析。建立了车辆三维力学模型，讨论了悬索结构自身的动力特性。采用了U.L.有限元列式和Newmark-β积分法和振型叠加法分析了车辆与悬索结构之间的耦合效应，编写了考虑几何非线性的大跨悬索结构与车辆耦合作用的分析程序。
4．乘车舒适性分析。纵向颠簸效应与车辆自身的动力特性决定了高空悬挂结构乘车舒适性。运用泰勒级数展开式对车辆在两根吊索之间行走过程进行了模拟，计算出了车辆的纵向加速度并分析了车辆自身动力特性的关联效应，分析了不同吊杆间距、不同速度下的颠簸效应，借助列车乘车舒适性的评判标准对高空悬挂客车系统的乘车舒适性进行了评价。
Along with the development of traffic, people go on for new traffic form unceasing explore. Aerobus transit system is 20 century just invent in 70 decade a kind of new traffic form, it so far already all previous have gone through 5 developments stage. Set up on the Yangtz river and Jialing river of Chongqing mayor our country, Aerobus transit system is the system of newest a generation that can carry out commercial operation. Since that this system is born does not grow the experience of successful development operation , so it is very necessary to still not develop the basic research for this system . This construction of system is lithe , beautiful and very little for the damage of environment. It is a kind of area new traffic form for population of distribution centre to centralize to meet scenery district, city and the crowd etc.So it has vast development prospect. The structure of this system is demanded mainly from carry cable, track cable and hanger. it is a strong geometry nonlinear structure. In this paper it analysis to static ,dynamic and couple effec between t vehicle and the bearing structure of this system.It includes some following aspects mainly.
1. Suspended-cable structure set up analysis . With analysis law, carry cable ,track cable and hanger rope are demanded for multispan configuration, the mutual influence of sling analyse . Have established analysis expression and the whole course of seting up iteration , have determined each kind of rope, power , stress-free rope long calculation method and step. To analyse further, is systematic and quiet, power behavior establish foundation.
2. Static analysis . Establishment consider to demand the space geometry nonlinear analysis across structural, rope tower interaction and big displacement influence model; Based on limited displacement theoretical and limited first U. L. row type have established nonlinear limited Yuan, equation. Have compiled space rope and beam unit consideration, geometry nonlinear
analysis program; Have analysed bus role to take off rope, step the quiet power behavior of structure.
3. The couple power effect analysis of vehicle and Suspended-cable structure . Have established vehicle three-dimensional mechanics model, have discussed the power property of suspended-cable structure self. Have adopted U. L. limited first row type, with Newmark -βintegration method and the addition method of vibration shape have analysed the couple effect between vehicle and suspended-cable structure, have compiled consideration, geometry the nonlinear analysis program that act on across suspended-cable structure and vehicle couple.
4. Multiply vehicle comfortableness analysis . Longitudinal jolt effect have decided upper air with the power property of vehicle self to hang structure multiply vehicle comfortableness. With Taylor series, spread out type, for vehicle between two slings, the course of walking is imitated , have analysed the longitudinal acceleration of vehicle and jolt, the relation effect of effect and vehicle self power property, have analysed the different span and different speed of suspension rod to take off, jolt effect, have the aid of train to multiply vehicle comfortableness, judge standard hang bus system for aerobus system multiply vehicle comfortableness to go on appraise.
引文
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