为实现磁浮列车与桥梁及外部空气流场动力相互作用的数值仿真分析,模拟磁浮列车系统的动力学响应,常常采用ANSYS软件建立走行部结构有限元模型和轨道梁有限元模型,采用SIMULINK建立悬浮和导向控制系统模型,将其集成到SIMPACK软件中形成磁浮车辆动力学模型;同时,采用CFD/FLUENT软件建立高速磁浮列车空气动力学模型,开发列车空气动力学和车辆动力学耦合计算技术;最后,将高速磁浮列车气动力计算模型和列车系统动力学模型集成,建成磁浮列车机-电、流-固、刚-弹性耦合大系统动力学模型。需要说明的是,不同的软件在各自的仿真领域内处理动力学仿真分析十分精准,建模方式与数值计算被大量的项目工程所验证,若想要使不同的软件发挥各自的优势达到协同仿真的目的,通常会存在版本不兼容,接口不规范等问题。而且不同学者研究目的不同,往往将耦合关系进行简单化处理,导致仿真结果无法复核。本课题针对上述问题,借助于HST-DCSP的耦合特性,开发SIMPACK、ANSYS、FLUENT仿真软件与HST-DCSP之间的接口程序,通过接口程序,将仿真软件的实时仿真数据发送给HST-DCSP的耦合器进行协调控制,从而完成高速磁浮列车动力学联合仿真。对于SIMPACK与HST-DCSP之间的接口开发,采用MATLAB/SIMULINK、VS编程软件,从通用性、封装性以及用户的易操作性出发,开发出SIMPACK与HST-DCSP的接口模块,实现SIMPACK与HST-DCSP的数据交互。对于FLUENT、ANSYS与HST-DCSP之间的接口开发,则将编译好的可执行接口程序提供给仿真软件便于用户调用。基于车-桥-气流三大耦合动力学模块的仿真工况,通过接口程序,借助HST-DCSP的耦合特性,完成了车-桥-气流step-by-step的实时联合仿真。此外,在高速磁浮列车仿真过程中,经常会由于参数设置错误而出现仿真工况错误的情况。由于各个仿真模块之间存在着紧密的耦合关系,且迭代仿真的次数比较多,若其中一个仿真模块存在问题,与其存在耦合关系的仿真模块会朝着错误的方向进行迭代计算。因此若能预测故障的发生,就可以提前结束仿真工况,避免浪费计算资源。本课题研究了解耦故障检测方法,时域故障分析法、LSTM故障预测法和CNN故障预测法,通过故障定位的可行性和故障预测的准确度两个方面的比较,最终采用了CNN算法对本系统仿真过程中的故障进行预测,CNN算法将正确数据以及错误模块的数据进行分类预测,可以精准定位哪个仿真模块出现错误,及时停止错误仿真工况,进而提高仿真效率,增加平台的稳定性。实验结果表明,采用CNN进行故障分类预测,准确率最终可以达到99%,且不同于其它故障诊断方式需要等到仿真结束后,才对仿真工况进行分析,这种方式可以在仿真过程中对故障进行预测。本文首先介绍了HST-DCSP的接口设计与仿真过程的故障预测的研究意义、背景及国内外现状以及论文的主要内容和论文章节的安排;接下来详细介绍三大仿真模块接口程序的设计与实现;然后分析了仿真过程中的故障并采取的措施;最后介绍了使用接口程序仿真的结果与故障预测的测试结果,并对论文工作进行了总结,对下一步研究工作进行了展望。