高速列車耦合大系統(tǒng)動力學理論與實踐（第二版）

目錄

第1章 緒論 1

1.1 中國高速鐵路的發(fā)展和技術(shù)特點 2

1.1.1 中國高速鐵路的發(fā)展 2

1.1.2 中國高速鐵路的技術(shù)特點 3

1.1.3 中國高速列車的發(fā)展 5

1.2 鐵路領(lǐng)域動力學研究現(xiàn)狀 9

1.2.1 車輛系統(tǒng)動力學 9

1.2.2 列車系統(tǒng)動力學 13

1.2.3 軌道系統(tǒng)動力學 18

1.2.4 列車空氣動力學 20

1.2.5 弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學 23

1.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學研究的必要性 26

1.3.1 鐵路系統(tǒng)的特殊性 26

1.3.2 高速鐵路面臨的動力學問題 26

1.4 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學研究內(nèi)容 29

1.4.1 動力學的基本研究內(nèi)容 29

1.4.2 耦合關(guān)系的基本研究內(nèi)容 30

參考文獻 31

第2章 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學建模 42

2.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學的基本定義 42

2.2 子系統(tǒng)動力學建模 43

2.2.1 車輛系統(tǒng)建模 43

2.2.2 線路系統(tǒng)建模 63

2.2.3 受電弓建模 75

2.2.4 接觸網(wǎng)建模 81

2.2.5 氣流建模 87

2.2.6 供電系統(tǒng)建模 90

2.2.7 傳動系統(tǒng)建模 93

2.3 耦合模型及耦合計算方法 97

2.3.1 耦合模型 97

2.3.2 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學 126

參考文獻 132

第3章 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺 134

3.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺框架 134

3.1.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺功能 134

3.1.2 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺軟件架構(gòu) 135

3.1.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺硬件架構(gòu) 139

3.2 基于參數(shù)化和圖形化的高速列車建模方法 141

3.2.1 面向CAD模型的動力學屬性提取技術(shù) 141

3.2.2 高速列車參數(shù)化動力學建模 146

3.2.3 高速列車圖形化動力學建模 147

3.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真計算方法 148

3.3.1 耦合大系統(tǒng)動力學集成建模技術(shù) 149

3.3.2 耦合計算方法 151

3.3.3 耦合計算實施 154

3.4 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真后處理展示技術(shù) 155

3.4.1 不同粒度的高速列車運行模擬展示技術(shù) 156

3.4.2 不同域的動態(tài)狀態(tài)展示技術(shù) 157

3.4.3 多樣化的動態(tài)數(shù)據(jù)展示技術(shù) 158

3.5 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺及驗證 160

3.5.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學仿真平臺介紹 160

3.5.2 仿真計算及驗證 165

參考文獻 175

第4章 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學性能基本特征與評價 176

4.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學參數(shù) 176

4.1.1 高速列車參數(shù) 176

4.1.2 輪軌耦合參數(shù) 179

4.1.3 弓網(wǎng)耦合參數(shù) 186

4.1.4 流固耦合參數(shù) 194

4.1.5 機電耦合參數(shù) 196

4.2 動力學性能評價指標 200

4.2.1 列車振動評價指標 200

4.2.2 弓網(wǎng)關(guān)系評價指標 209

4.2.3 流固關(guān)系評價指標 212

4.2.4 機電耦合關(guān)系評價指標 212

4.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學性能 213

4.3.1 車間耦合動力學特性 213

4.3.2 輪軌耦合動力學特性 215

4.3.3 弓網(wǎng)耦合動力學特性 216

4.3.4 流固耦合動力學特性 221

4.3.5 機電耦合動力學特性 231

參考文獻 236

第5章 高速列車動力學性能優(yōu)化設(shè)計方法 237

5.1 高速列車優(yōu)化目標和頂層指標設(shè)計 237

5.1.1 高速列車動力學性能優(yōu)化目標 237

5.1.2 高速列車頂層設(shè)計指標 238

5.2 高速列車運動穩(wěn)定性設(shè)計方法 245

5.2.1 運動穩(wěn)定性控制策略 245

5.2.2 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法 249

5.3 高速列車運行平穩(wěn)性性能優(yōu)化設(shè)計方法 256

5.3.1 振動平穩(wěn)性控制策略 257

5.3.2 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法 258

5.4 高速列車運行安全設(shè)計方法 261

5.5 高速列車參數(shù)的綜合設(shè)計 263

5.5.1 高速列車參數(shù)對動力學性能的影響 264

5.5.2 高速列車參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 265

參考文獻 276

第6章 高速列車耦合大系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法 278

6.1 高速鐵路線路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 278

6.1.1 線路平縱斷面設(shè)計 278

6.1.2 線路剛度優(yōu)化設(shè)計 280

6.1.3 軌道不平順控制 282

6.2 高速受電弓和接觸網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 293

6.2.1 受電弓參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 293

6.2.2 接觸網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 297

6.2.3 受電弓弓間距優(yōu)化設(shè)計 303

6.3 高速列車氣動特性優(yōu)化設(shè)計 305

6.3.1 高速列車外形優(yōu)化設(shè)計 305

6.3.2 線間距優(yōu)化設(shè)計 311

6.3.3 擋風墻優(yōu)化設(shè)計 316

參考文獻 322

第7章 高速列車耦合大系統(tǒng)動力學性能試驗技術(shù) 323

7.1 軌道交通國家實驗室的高速列車研究平臺建設(shè) 323

7.2 高速列車基礎(chǔ)研究臺架試驗技術(shù) 326

7.2.1 高速動車組動力學性能試驗技術(shù) 326

7.2.2 輪軌關(guān)系試驗技術(shù) 333

7.2.3 流固關(guān)系試驗技術(shù) 341

7.2.4 弓網(wǎng)關(guān)系試驗技術(shù) 344

7.3 高速列車動力學服役性能線路試驗技術(shù) 347

7.3.1 高速列車服役研究平臺 347

7.3.2 運營列車跟蹤試驗 350

7.4 高速列車科學研究性試驗及重要結(jié)論 353

7.4.1 京津城際高速列車科學研究性試驗技術(shù) 353

7.4.2 頭車到尾車的振動行為 355

7.4.3 接觸網(wǎng)到大地的振動傳遞 357

7.4.4 列車交會的振動行為 359

7.4.5 內(nèi)外噪聲 363

參考文獻 369

第8章 高速列車服役性能及其安全控制 371

8.1 高速列車服役性能的演變規(guī)律 371

8.1.1 等速狀態(tài)下基本規(guī)律 371

8.1.2 不同速度狀態(tài)下變化規(guī)律 375

8.1.3 不同里程狀態(tài)下演變規(guī)律 377

8.2 高速列車走行部安全監(jiān)控技術(shù) 381

8.2.1 安全監(jiān)控平臺框架 381

8.2.2 車載安全監(jiān)控檢測技術(shù) 383

8.2.3 地面安全監(jiān)控檢測技術(shù) 387

8.3 高速列車服役性能預測與閾值 391

8.3.1 車輪踏面磨耗對動力學性能影響及閾值 391

8.3.2 尺寸誤差對動力學性能影響及閾值 396

8.3.3 懸掛參數(shù)對動力學性能影響及閾值 399

8.4 高速列車服役性能控制 400

8.4.1 參數(shù)設(shè)計公差和偏差控制策略 400

8.4.2 高速列車服役可靠性退化規(guī)律 408

8.4.3 高速列車服役可靠度控制策略 411

8.4.4 高速列車服役安全度評估 419

參考文獻 424