大跨度漂浮型鐵路斜拉橋列車制動(dòng)響應(yīng)智能控制技術(shù)
本項(xiàng)目屬于土木工程與材料學(xué)科的交叉領(lǐng)域，為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中優(yōu)先發(fā)展的“智能材料與結(jié)構(gòu)”前言技術(shù)。
大跨度漂浮型鐵路斜拉橋，由于其主梁縱向無約束，因此列車制動(dòng)作用會(huì)引起主梁縱向大幅震動(dòng)，嚴(yán)重威脅橋梁和列車運(yùn)營(yíng)安全。針對(duì)大橋主梁列車制動(dòng)位移影響大、速度影響極小，常規(guī)速度型流體阻尼器被動(dòng)控制技術(shù)無法有效抑制橋梁列車制動(dòng)響應(yīng)的技術(shù)瓶頸和工程難題，本項(xiàng)目歷時(shí)10多年，在多項(xiàng)國(guó)家和部科技計(jì)劃的大力支持下，發(fā)明了“大跨度漂浮型鐵路斜拉橋列車制動(dòng)響應(yīng)磁流變液阻尼器智能控制技術(shù)”，系統(tǒng)解決了磁流變液智能材料在工程復(fù)雜條件下性能低、穩(wěn)定性差，足尺磁流變液阻尼器出力不夠大、耐久性不好，以及缺乏大型橋梁列車制定響應(yīng)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)難題。
本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明的主要發(fā)明點(diǎn)為：
1.發(fā)明了屈服應(yīng)力大、穩(wěn)定性極好的高性能磁流變液制備新技術(shù)。依據(jù)納米復(fù)合技術(shù)，發(fā)明了核殼型復(fù)合磁性粒子制備新技術(shù)以及基于復(fù)合磁性粒子的磁流變液制備新技術(shù)，可大幅度提高液體中磁性粒子的抗沉降性能和阻尼器中磁流變液的穩(wěn)定性。獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5件，并據(jù)此制備了最大屈服應(yīng)力和穩(wěn)定性均居世界領(lǐng)先水平的高性能磁流變液，其最大屈服應(yīng)力大于70kPa，沉降速率僅為0.00032μm/s。
2.發(fā)明了大出力、長(zhǎng)壽命的足尺磁流變液阻尼器的設(shè)計(jì)與制作新技術(shù)。采用磁場(chǎng)防泄漏、全通道磁場(chǎng)有效等技術(shù)，發(fā)明了足尺磁流變液阻尼器設(shè)計(jì)新技術(shù)；通過金屬陶瓷ZnNI粉末的制備和超音速火焰噴涂ZnNI涂層的施工技術(shù)，發(fā)明了足尺磁流變液阻尼器的制作新技術(shù)；可實(shí)現(xiàn)阻尼器的大出力和長(zhǎng)壽命等工程應(yīng)用要求。獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利3件，并據(jù)此制作出了出力最大、使用壽命長(zhǎng)的足尺磁流變液阻尼器，在缸體直徑0.34m時(shí)，最大出力超過500kN（美國(guó)200kn，日本400kN），為世界第一。
3.發(fā)明了可補(bǔ)償磁滯效應(yīng)的漂浮型鐵路斜拉橋列車制動(dòng)響應(yīng)智能控制系統(tǒng)集成新技術(shù)。采用逆模式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和改進(jìn)的固定增量半主動(dòng)控制策略建立了鐵路斜拉橋列車制動(dòng)響應(yīng)智能控制方法，通過它與控制機(jī)、阻尼器、傳感器的集成，發(fā)明了可補(bǔ)償足尺阻尼器磁滯效應(yīng)的大跨度漂浮型鐵路斜拉橋列車制動(dòng)智能控制系統(tǒng)。獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利2件，并據(jù)此建立了 武漢天興洲大橋列車制動(dòng)響應(yīng)智能控制系統(tǒng)，其主梁的列車制動(dòng)響應(yīng)率降低80%以上。
本想技術(shù)發(fā)明共獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利10件，出版專著2部，發(fā)表論文107篇，其中SCI收錄21篇，EI收錄43篇。
本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明已在京廣高速鐵路武漢天興洲公鐵兩用斜拉橋重大工程上得到成功應(yīng)用，有效抑制了該橋運(yùn)營(yíng)時(shí)的列車制動(dòng)響應(yīng)，有力提高了該橋運(yùn)營(yíng)和列車行車安全性，節(jié)省投資6780萬元，取得巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為技術(shù)和規(guī)模均為世界第一的土木工程結(jié)構(gòu)智能控制工程示范。2010年7月27日《科技日?qǐng)?bào)》對(duì)該項(xiàng)技術(shù)發(fā)明詳細(xì)報(bào)道，且譽(yù)為“大跨度鐵路斜拉橋安全的保護(hù)神”。
|
|
京公網(wǎng)安備 11040102700028號(hào)
