目錄
"軌道交通科技攻關學術著作系列"序
序
前言
第一章 機車車輛動力學基本理論和方法 1
1.1 機車車輛動力學研究對象 1
1.1.1 機車車輛的基本特點及組成 1
1.1.2 軌道線路的基本特點及軌道不平順 4
1.2 機車車輛動力學分析思路及流程 9
1.3 機車車輛多剛體動力學模型建立方法 10
1.3.1 多剛體動力學基礎知識 11
1.3.2 牛頓-歐拉法 14
1.3.3 達朗貝爾原理 16
1.3.4 虛功原理及動能和勢能 16
1.3.5 拉格朗日分析力學 20
1.3.6 哈密頓正則方程 22
1.4 機車車輛動力學求解方法 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)學方法 36
1.5 理論模型的系統(tǒng)分析方法 41
1.5.1 阻尼對振動衰減的影響 41
1.5.2 幅頻特性分析 43
1.5.3 頻譜分析 47
1.6 機軍車輛非線性動力學相關理論 53
1.6.1 非線性動力學的幾個歷史性突破 53
1.6.2 非線性振動與分岔理論 57
1.6.3 混沌 59
參考文獻 63
第二章 輪軌滾動接觸理論 64
2.1 輪軌滾動接觸理論體系和架構 64
2.2 輪軌接觸幾何關系 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算 99
2.4.4 non-Hertz接觸條件下的法向力計算 102
2.5 輪軌滾動接觸經(jīng)典理論 106
2.5.1 輪軌滾動接觸理論發(fā)展歷程 106
2.5.2 Kalker線性蠕滑率/力模型 107
2.5.3 Johnson-Vermeulen無自旋三維滾動接觸模型 110
2.5.4 Kalker的FASTSIM算法 110
2.5.5 Polach 非線性滾動接觸理論 113
2.5.6 經(jīng)驗公式 117
2.6 三維滾動接觸問題求解方法 118
2.6.1 經(jīng)典滾動接觸理論的局限性 118
2.6.2 基于有限元法的輪軌接觸力學 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)滾動接觸力學 124
2.7 考慮接觸表面特性的輪軌接觸問題分析方法 125
2.7.1 表面溫度對摩擦系數(shù)的影響問題 126
2.7.2 表面粗糙度對蠕滑力的影響研究 126
2.7.3 微觀水平下的輪軌接觸力分析方法 128
2.8 輪軌滾動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 139
第三章 機車車輛垂向動力學 142
3.1 機車車輛自由振動 142
3.1.1 機車幸輛簡化的單自由度垂向振動模型 143
3.1.2 機車車輛簡化的兩自由度垂向振動模型 147
3.2 機車車輛強迫振動 150
3.2.1 機草草輛簡化的單自由度強迫振動模型 150
3.2.2 機車車輛簡化的兩自由度強迫振動模型 152
3.3 機車車輛隨機振動 155
3.3.1 隨機振動基礎 155
3.3.2 機車車輛的垂向隨機振動分析模型 160
3.4 高速客車垂向振動響應的數(shù)值求解方法 165
3.5 車輛垂向振動對軌道結(jié)構動力性能的影響 171
3.5.1 車輛垂向振動影響軌道結(jié)構動力性能評定標準 171
3.5.2 輪軌動態(tài)作用力的影響因素分析 172
參考文獻 173
第四章 機車車輛的橫向運行穩(wěn)定性 174
4.1 車輛蛇行運動與自激振動機理 174
4.1.1 機軍車輛的蛇行運動 174
4.1.2 機車車輛的自激振動機理 180
4.2 車輛橫向運行穩(wěn)定性仿真分析方法 185
4.2.1 牢輛橫向運行穩(wěn)定性線性分析方法 185
4.2.2 車輛橫向運行穩(wěn)定性非線性分析方法
4.3 車輛的蛇行失穩(wěn)極限環(huán)分岔形式 209
4.3.1 機幸車輛系統(tǒng)常微分方程的分岔 209
4.3.2 機車車輛Hopf分岔形式及影響因素 212
4.4 高速車輛橫向運行穩(wěn)定性評價方法 217
4.4.1 高速車輛穩(wěn)定性評價方法案例比較分析 218
4.4.2 高速車輛穩(wěn)定性評價方法的新建議 226
4.5 提高機車車輛橫向運行穩(wěn)定性的方法 228
4.5.1 合理的軸箱定位剛度 228
4.5.2 設置抗蛇行減振器和橫向減振器 228
4.5.3 選擇合理的車輪踏面斜率 230
4.5.4 其他方法 230
參考文獻 232
第五章 機車車輛曲線通過分析方法 233
5.1 蠕滑力導向機理 233
5.1.1 輪對通過曲線時的純滾線 233
5.1.2 曲線通過時作用在輪對上的蠕滑力 234
5.1.3 蠕滑力導向機理 236
5.2 幸輛穩(wěn)態(tài)曲線通過分析方法 237
5.2.1 線性穩(wěn)態(tài)曲線通過 238
5.2.2 非線性穩(wěn)態(tài)曲線通過 243
5.3 幸輛動態(tài)曲線通過分析方法 248
5.3.1 軌道模型 249
5.3.2 蠕滑力-蠕滑率模型 250
5.3.3 輪對動態(tài)曲線通過的運動方程 251
5.3.4 轉(zhuǎn)向架及車體動態(tài)曲線通過的運動方程 255
5.4 徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.1 自導向徑向轉(zhuǎn)向架 257
5.4.2 迫導向徑向轉(zhuǎn)向架 258
5.4.3 動力學特性分析模型及運動方程 259
5.5 獨立輪對 261
5.5.1 獨立輪對的結(jié)構及特點 261
5.5.2 自調(diào)節(jié)獨立輪對的導向原理 262
5.6 車輛曲線通過性能評價方法
5.6.1 輪對與軌道間的橫向力 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 268
第六章 機車車輛脫軌安全性 269
6.1 脫軌類型及原因分析 269
6.1.1 脫軌的過程及其分類 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 對準靜態(tài)爬軌過程的仿真研究 277
6.2.2 高頻輪重變化對脫軌影響的仿真研究 278
6.2.3 對蛇行失穩(wěn)導致脫軌過程的仿真研究 279
6.2.4 動態(tài)脫軌過程的仿真研究 281
6.3 脫軌試驗研究 287
6.3.1 脫軌試驗簡介 287
6.3.2 日本持勝試驗線上的貨車脫軌試驗 289
6.3.3 中國的貨物列車脫軌試驗 292
6.3.4 意大利實心軍軸單輪對脫軌試驗 294
6.4 現(xiàn)行脫軌評價方法 297
6.4.1 車輛爬軌脫軌準則 297
6.4.2 JNR以及EMD的脫軌系數(shù)持續(xù)時間指標 303
6.4.3 由軌距擴大或鋼軌翻轉(zhuǎn)引起的脫軌的評價準則 305
6.5 脫軌評價新方法 307
6.5.1 根據(jù)車輪抬升量評判車輛脫軌的方法與準則 307
6.5.2 車輛脫軌安全評判的動態(tài)限度 308
6.5.3 列車脫軌能量隨機分析理論 309
6.5.4 三維準靜態(tài)脫軌準則的研究 309
6.5.5 高速列車動態(tài)脫軌評價方法 311
6.6 脫軌預防措施 311
6.6.1 車輛設計方面 312
6.6.2 軌道設計方面 312
6.6.3 運用維護方面 312
參考文獻 313
第七章 機車車輛動力學性能試驗技術 316
7.1 試驗方案設計 316
7.1.1 試驗的必要性 316
7.1.2 試驗方案選擇 317
7.1.3 試驗條件 317
7.1.4 試驗線路的選定 319
7.1.5 試驗主耍參數(shù) 319
7.2 試驗方案實施 329
7.2.1 一般方法及原理 330
7.2.2 測試用傳感器
7.2.3 測點布置 339
7.2.4 測試設備 339
7.2.5 測試流程 341
7.3 試驗數(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 343
7.3.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法 348
7.4 試驗結(jié)果評判標準 350
7.4.1 車輛安全性評判標準 351
7.4.2 軌道疲勞 355
7.4.3 平穩(wěn)性(舒適性)評判標準 357
參考文獻 364
第八章 機車車輛動力學新發(fā)展 366
8.1 剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)動力學 366
8.1.1 機車車輛剛?cè)岣愫舷到y(tǒng)建模方法 367
8.1.2 機軍車輛剛?cè)狍w系統(tǒng)動力學應用實例 372
8.2 主動及半主動控制技術 377
8.2.1 主動及半主動控制技術的控制原理 377
8.2.2 主動及半主動控制技術在機車車輛性能優(yōu)化中的應用 380
8.3 機車車輛狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術 394
8.3.1 機車車輛監(jiān)測診斷技術的發(fā)展趨勢 395
8.3.2 狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷方法 398
8.3.3 機車車輛故障診斷技術應用實例 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 高速列車禍合大系統(tǒng)的基本構成 406
8.4.2 高速列車搞合大系統(tǒng)的功能 410
8.4.3 高速列車搞合大系統(tǒng)服役模擬研究 413
8.5 優(yōu)化技術在機車軍輛中的應用 415
8.5.1 車輪型面優(yōu)化的研究進展 416
8.5.2 遺傳算法在機車車輛動力學性能優(yōu)化中的應用 422
參考文獻 426