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(diǎn) 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(diǎn) 3

1.1.3 中國高速列車的發(fā)展 5

1.2 鐵路領(lǐng)域動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 9

1.2.1 車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 9

1.2.2 列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 13

1.2.3 軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 18

1.2.4 列車空氣動(dòng)力學(xué) 20

1.2.5 弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 23

1.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)問題 26

1.4 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究內(nèi)容 29

1.4.1 動(dòng)力學(xué)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(xiàn) 31

第2章 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模 42

2.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本定義 42

2.2 子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(dòng)系統(tǒng)建模 93

2.3 耦合模型及耦合計(jì)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(dòng)力學(xué) 126

參考文獻(xiàn) 132

第3章 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái) 134

3.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)框架 134

3.1.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)功能 134

3.1.2 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)軟件架構(gòu) 135

3.1.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)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(dòng)力學(xué)屬性提取技術(shù) 141

3.2.2 高速列車參數(shù)化動(dòng)力學(xué)建模 146

3.2.3 高速列車圖形化動(dòng)力學(xué)建模 147

3.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算方法 148

3.3.1 耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)集成建模技術(shù) 149

3.3.2 耦合計(jì)算方法 151

3.3.3 耦合計(jì)算實(shí)施 154

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

3.4.1 不同粒度的高速列車運(yùn)行模擬展示技術(shù) 156

3.4.2 不同域的動(dòng)態(tài)狀態(tài)展示技術(shù) 157

3.4.3 多樣化的動(dòng)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(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)及驗(yàn)證 160

3.5.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)介紹 160

3.5.2 仿真計(jì)算及驗(yàn)證 165

參考文獻(xiàn) 175

第4章 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能基本特征與評(píng)價(jià) 176

4.1 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(jī)電耦合參數(shù) 196

4.2 動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 200

4.2.1 列車振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo) 200

4.2.2 弓網(wǎng)關(guān)系評(píng)價(jià)指標(biāo) 209

4.2.3 流固關(guān)系評(píng)價(jià)指標(biāo) 212

4.2.4 機(jī)電耦合關(guān)系評(píng)價(jià)指標(biāo) 212

4.3 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能 213

4.3.1 車間耦合動(dòng)力學(xué)特性 213

4.3.2 輪軌耦合動(dòng)力學(xué)特性 215

4.3.3 弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)特性 216

4.3.4 流固耦合動(dòng)力學(xué)特性 221

4.3.5 機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)特性 231

參考文獻(xiàn) 236

第5章 高速列車動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 237

5.1 高速列車優(yōu)化目標(biāo)和頂層指標(biāo)設(shè)計(jì) 237

5.1.1 高速列車動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化目標(biāo) 237

5.1.2 高速列車頂層設(shè)計(jì)指標(biāo) 238

5.2 高速列車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法 245

5.2.1 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性控制策略 245

5.2.2 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 249

5.3 高速列車運(yùn)行平穩(wěn)性性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 256

5.3.1 振動(dòng)平穩(wěn)性控制策略 257

5.3.2 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 258

5.4 高速列車運(yùn)行安全設(shè)計(jì)方法 261

5.5 高速列車參數(shù)的綜合設(shè)計(jì) 263

5.5.1 高速列車參數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響 264

5.5.2 高速列車參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 265

參考文獻(xiàn) 276

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

6.1 高速鐵路線路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 278

6.1.1 線路平縱斷面設(shè)計(jì) 278

6.1.2 線路剛度優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(jì) 293

6.2.1 受電弓參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 293

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

6.2.3 受電弓弓間距優(yōu)化設(shè)計(jì) 303

6.3 高速列車氣動(dòng)特性優(yōu)化設(shè)計(jì) 305

6.3.1 高速列車外形優(yōu)化設(shè)計(jì) 305

6.3.2 線間距優(yōu)化設(shè)計(jì) 311

6.3.3 擋風(fēng)墻優(yōu)化設(shè)計(jì) 316

參考文獻(xiàn) 322

第7章 高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù) 323

7.1 軌道交通國家實(shí)驗(yàn)室的高速列車研究平臺(tái)建設(shè) 323

7.2 高速列車基礎(chǔ)研究臺(tái)架試驗(yàn)技術(shù) 326

7.2.1 高速動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù) 326

7.2.2 輪軌關(guān)系試驗(yàn)技術(shù) 333

7.2.3 流固關(guān)系試驗(yàn)技術(shù) 341

7.2.4 弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)技術(shù) 344

7.3 高速列車動(dòng)力學(xué)服役性能線路試驗(yàn)技術(shù) 347

7.3.1 高速列車服役研究平臺(tái) 347

7.3.2 運(yùn)營列車跟蹤試驗(yàn) 350

7.4 高速列車科學(xué)研究性試驗(yàn)及重要結(jié)論 353

7.4.1 京津城際高速列車科學(xué)研究性試驗(yàn)技術(shù) 353

7.4.2 頭車到尾車的振動(dòng)行為 355

7.4.3 接觸網(wǎng)到大地的振動(dòng)傳遞 357

7.4.4 列車交會(huì)的振動(dòng)行為 359

7.4.5 內(nèi)外噪聲 363

參考文獻(xiàn) 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(tái)框架 381

8.2.2 車載安全監(jiān)控檢測(cè)技術(shù) 383

8.2.3 地面安全監(jiān)控檢測(cè)技術(shù) 387

8.3 高速列車服役性能預(yù)測(cè)與閾值 391

8.3.1 車輪踏面磨耗對(duì)動(dòng)力學(xué)性能影響及閾值 391

8.3.2 尺寸誤差對(duì)動(dòng)力學(xué)性能影響及閾值 396

8.3.3 懸掛參數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)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(jì)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(píng)估 419

參考文獻(xiàn) 424