目錄
"軌道交通科技攻關(guān)學(xué)術(shù)著作系列"序
序
前言
第一章 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)基本理論和方法 1
1.1 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象 1
1.1.1 機(jī)車(chē)車(chē)輛的基本特點(diǎn)及組成 1
1.1.2 軌道線(xiàn)路的基本特點(diǎn)及軌道不平順 4
1.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)分析思路及流程 9
1.3 機(jī)車(chē)車(chē)輛多剛體動(dòng)力學(xué)模型建立方法 10
1.3.1 多剛體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 11
1.3.2 牛頓-歐拉法 14
1.3.3 達(dá)朗貝爾原理 16
1.3.4 虛功原理及動(dòng)能和勢(shì)能 16
1.3.5 拉格朗日分析力學(xué) 20
1.3.6 哈密頓正則方程 22
1.4 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)求解方法 24
1.4.1 凱恩方法 24
1.4.2 振型疊加法 27
1.4.3 直接積分法 29
1.4.4 辛數(shù)學(xué)方法 36
1.5 理論模型的系統(tǒng)分析方法 41
1.5.1 阻尼對(duì)振動(dòng)衰減的影響 41
1.5.2 幅頻特性分析 43
1.5.3 頻譜分析 47
1.6 機(jī)軍車(chē)輛非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論 53
1.6.1 非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)歷史性突破 53
1.6.2 非線(xiàn)性振動(dòng)與分岔理論 57
1.6.3 混沌 59
參考文獻(xiàn) 63
第二章 輪軌滾動(dòng)接觸理論 64
2.1 輪軌滾動(dòng)接觸理論體系和架構(gòu) 64
2.2 輪軌接觸幾何關(guān)系 66
2.2.1 輪軌基本特征及輪軌接觸參數(shù) 66
2.2.2 輪軌接觸幾何求解方法 75
2.2.3 輪軌三維接觸幾何求解方法 78
2.3 輪軌蠕滑理論 92
2.3.1 帶著及蠕滑現(xiàn)象 93
2.3.2 蠕滑率的求解 95
2.4 輪軌法向接觸理論 96
2.4.1 Hertz接觸理論的適用條件 97
2.4.2 橢圓接觸斑的確定 98
2.4.3 Hertz接觸條件下的法向力計(jì)算 99
2.4.4 non-Hertz接觸條件下的法向力計(jì)算 102
2.5 輪軌滾動(dòng)接觸經(jīng)典理論 106
2.5.1 輪軌滾動(dòng)接觸理論發(fā)展歷程 106
2.5.2 Kalker線(xiàn)性蠕滑率/力模型 107
2.5.3 Johnson-Vermeulen無(wú)自旋三維滾動(dòng)接觸模型 110
2.5.4 Kalker的FASTSIM算法 110
2.5.5 Polach 非線(xiàn)性滾動(dòng)接觸理論 113
2.5.6 經(jīng)驗(yàn)公式 117
2.6 三維滾動(dòng)接觸問(wèn)題求解方法 118
2.6.1 經(jīng)典滾動(dòng)接觸理論的局限性 118
2.6.2 基于有限元法的輪軌接觸力學(xué) 120
2.6.3 基于有限元參數(shù)二次規(guī)劃法的接觸理論 122
2.6.4 非穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)接觸力學(xué) 124
2.7 考慮接觸表面特性的輪軌接觸問(wèn)題分析方法 125
2.7.1 表面溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響問(wèn)題 126
2.7.2 表面粗糙度對(duì)蠕滑力的影響研究 126
2.7.3 微觀(guān)水平下的輪軌接觸力分析方法 128
2.8 輪軌滾動(dòng)接觸摩擦管理思路和方法 132
2.8.1 輪軌秸著 132
2.8.2 輪軌磨耗 135
2.8.3 摩擦管理 137
參考文獻(xiàn) 139
第三章 機(jī)車(chē)車(chē)輛垂向動(dòng)力學(xué) 142
3.1 機(jī)車(chē)車(chē)輛自由振動(dòng) 142
3.1.1 機(jī)車(chē)幸輛簡(jiǎn)化的單自由度垂向振動(dòng)模型 143
3.1.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛簡(jiǎn)化的兩自由度垂向振動(dòng)模型 147
3.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛強(qiáng)迫振動(dòng) 150
3.2.1 機(jī)草草輛簡(jiǎn)化的單自由度強(qiáng)迫振動(dòng)模型 150
3.2.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛簡(jiǎn)化的兩自由度強(qiáng)迫振動(dòng)模型 152
3.3 機(jī)車(chē)車(chē)輛隨機(jī)振動(dòng) 155
3.3.1 隨機(jī)振動(dòng)基礎(chǔ) 155
3.3.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛的垂向隨機(jī)振動(dòng)分析模型 160
3.4 高速客車(chē)垂向振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值求解方法 165
3.5 車(chē)輛垂向振動(dòng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的影響 171
3.5.1 車(chē)輛垂向振動(dòng)影響軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 171
3.5.2 輪軌動(dòng)態(tài)作用力的影響因素分析 172
參考文獻(xiàn) 173
第四章 機(jī)車(chē)車(chē)輛的橫向運(yùn)行穩(wěn)定性 174
4.1 車(chē)輛蛇行運(yùn)動(dòng)與自激振動(dòng)機(jī)理 174
4.1.1 機(jī)軍車(chē)輛的蛇行運(yùn)動(dòng) 174
4.1.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛的自激振動(dòng)機(jī)理 180
4.2 車(chē)輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性仿真分析方法 185
4.2.1 牢輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性線(xiàn)性分析方法 185
4.2.2 車(chē)輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性非線(xiàn)性分析方法
4.3 車(chē)輛的蛇行失穩(wěn)極限環(huán)分岔形式 209
4.3.1 機(jī)幸車(chē)輛系統(tǒng)常微分方程的分岔 209
4.3.2 機(jī)車(chē)車(chē)輛Hopf分岔形式及影響因素 212
4.4 高速車(chē)輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法 217
4.4.1 高速車(chē)輛穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法案例比較分析 218
4.4.2 高速車(chē)輛穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的新建議 226
4.5 提高機(jī)車(chē)車(chē)輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性的方法 228
4.5.1 合理的軸箱定位剛度 228
4.5.2 設(shè)置抗蛇行減振器和橫向減振器 228
4.5.3 選擇合理的車(chē)輪踏面斜率 230
4.5.4 其他方法 230
參考文獻(xiàn) 232
第五章 機(jī)車(chē)車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)分析方法 233
5.1 蠕滑力導(dǎo)向機(jī)理 233
5.1.1 輪對(duì)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的純滾線(xiàn) 233
5.1.2 曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)作用在輪對(duì)上的蠕滑力 234
5.1.3 蠕滑力導(dǎo)向機(jī)理 236
5.2 幸輛穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)分析方法 237
5.2.1 線(xiàn)性穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò) 238
5.2.2 非線(xiàn)性穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò) 243
5.3 幸輛動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)分析方法 248
5.3.1 軌道模型 249
5.3.2 蠕滑力-蠕滑率模型 250
5.3.3 輪對(duì)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)的運(yùn)動(dòng)方程 251
5.3.4 轉(zhuǎn)向架及車(chē)體動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)的運(yùn)動(dòng)方程 255
5.4 徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.1 自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.2 迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架 258
5.4.3 動(dòng)力學(xué)特性分析模型及運(yùn)動(dòng)方程 259
5.5 獨(dú)立輪對(duì) 261
5.5.1 獨(dú)立輪對(duì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 261
5.5.2 自調(diào)節(jié)獨(dú)立輪對(duì)的導(dǎo)向原理 262
5.6 車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)性能評(píng)價(jià)方法
5.6.1 輪對(duì)與軌道間的橫向力 266
5.6.2 脫軌系數(shù) 266
5.6.3 離心加速度 266
5.6.4 沖角 267
5.6.5 磨耗數(shù)和磨耗指數(shù) 267
參考文獻(xiàn) 268
第六章 機(jī)車(chē)車(chē)輛脫軌安全性 269
6.1 脫軌類(lèi)型及原因分析 269
6.1.1 脫軌的過(guò)程及其分類(lèi) 269
6.1.2 脫軌原因及影響因素 273
6.2 脫軌仿真研究 276
6.2.1 對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)爬軌過(guò)程的仿真研究 277
6.2.2 高頻輪重變化對(duì)脫軌影響的仿真研究 278
6.2.3 對(duì)蛇行失穩(wěn)導(dǎo)致脫軌過(guò)程的仿真研究 279
6.2.4 動(dòng)態(tài)脫軌過(guò)程的仿真研究 281
6.3 脫軌試驗(yàn)研究 287
6.3.1 脫軌試驗(yàn)簡(jiǎn)介 287
6.3.2 日本持勝試驗(yàn)線(xiàn)上的貨車(chē)脫軌試驗(yàn) 289
6.3.3 中國(guó)的貨物列車(chē)脫軌試驗(yàn) 292
6.3.4 意大利實(shí)心軍軸單輪對(duì)脫軌試驗(yàn) 294
6.4 現(xiàn)行脫軌評(píng)價(jià)方法 297
6.4.1 車(chē)輛爬軌脫軌準(zhǔn)則 297
6.4.2 JNR以及EMD的脫軌系數(shù)持續(xù)時(shí)間指標(biāo) 303
6.4.3 由軌距擴(kuò)大或鋼軌翻轉(zhuǎn)引起的脫軌的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 305
6.5 脫軌評(píng)價(jià)新方法 307
6.5.1 根據(jù)車(chē)輪抬升量評(píng)判車(chē)輛脫軌的方法與準(zhǔn)則 307
6.5.2 車(chē)輛脫軌安全評(píng)判的動(dòng)態(tài)限度 308
6.5.3 列車(chē)脫軌能量隨機(jī)分析理論 309
6.5.4 三維準(zhǔn)靜態(tài)脫軌準(zhǔn)則的研究 309
6.5.5 高速列車(chē)動(dòng)態(tài)脫軌評(píng)價(jià)方法 311
6.6 脫軌預(yù)防措施 311
6.6.1 車(chē)輛設(shè)計(jì)方面 312
6.6.2 軌道設(shè)計(jì)方面 312
6.6.3 運(yùn)用維護(hù)方面 312
參考文獻(xiàn) 313
第七章 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù) 316
7.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 316
7.1.1 試驗(yàn)的必要性 316
7.1.2 試驗(yàn)方案選擇 317
7.1.3 試驗(yàn)條件 317
7.1.4 試驗(yàn)線(xiàn)路的選定 319
7.1.5 試驗(yàn)主耍參數(shù) 319
7.2 試驗(yàn)方案實(shí)施 329
7.2.1 一般方法及原理 330
7.2.2 測(cè)試用傳感器
7.2.3 測(cè)點(diǎn)布置 339
7.2.4 測(cè)試設(shè)備 339
7.2.5 測(cè)試流程 341
7.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理方法 341
7.3.1 數(shù)據(jù)采集 342
7.3.2 數(shù)據(jù)檢驗(yàn) 343
7.3.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理方法 348
7.4 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 350
7.4.1 車(chē)輛安全性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 351
7.4.2 軌道疲勞 355
7.4.3 平穩(wěn)性(舒適性)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 357
參考文獻(xiàn) 364
第八章 機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)新發(fā)展 366
8.1 剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué) 366
8.1.1 機(jī)車(chē)車(chē)輛剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)建模方法 367
8.1.2 機(jī)軍車(chē)輛剛?cè)狍w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例 372
8.2 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù) 377
8.2.1 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù)的控制原理 377
8.2.2 主動(dòng)及半主動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)車(chē)車(chē)輛性能優(yōu)化中的應(yīng)用 380
8.3 機(jī)車(chē)車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù) 394
8.3.1 機(jī)車(chē)車(chē)輛監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 395
8.3.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷方法 398
8.3.3 機(jī)車(chē)車(chē)輛故障診斷技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 398
8.4 高速鐵路大系統(tǒng)藕合研究體系及其系統(tǒng)建模 406
8.4.1 高速列車(chē)禍合大系統(tǒng)的基本構(gòu)成 406
8.4.2 高速列車(chē)搞合大系統(tǒng)的功能 410
8.4.3 高速列車(chē)搞合大系統(tǒng)服役模擬研究 413
8.5 優(yōu)化技術(shù)在機(jī)車(chē)軍輛中的應(yīng)用 415
8.5.1 車(chē)輪型面優(yōu)化的研究進(jìn)展 416
8.5.2 遺傳算法在機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化中的應(yīng)用 422
參考文獻(xiàn) 426