高速列车耦合大系统动力学理论与实践（第二版）

目录

第1章 绪论 1

1.1 中国高速铁路的发展和技术特点 2

1.1.1 中国高速铁路的发展 2

1.1.2 中国高速铁路的技术特点 3

1.1.3 中国高速列车的发展 5

1.2 铁路领域动力学研究现状 9

1.2.1 车辆系统动力学 9

1.2.2 列车系统动力学 13

1.2.3 轨道系统动力学 18

1.2.4 列车空气动力学 20

1.2.5 弓网系统动力学 23

1.3 高速列车耦合大系统动力学研究的必要性 26

1.3.1 铁路系统的特殊性 26

1.3.2 高速铁路面临的动力学问题 26

1.4 高速列车耦合大系统动力学研究内容 29

1.4.1 动力学的基本研究内容 29

1.4.2 耦合关系的基本研究内容 30

参考文献 31

第2章 高速列车耦合大系统动力学建模 42

2.1 高速列车耦合大系统动力学的基本定义 42

2.2 子系统动力学建模 43

2.2.1 车辆系统建模 43

2.2.2 线路系统建模 63

2.2.3 受电弓建模 75

2.2.4 接触网建模 81

2.2.5 气流建模 87

2.2.6 供电系统建模 90

2.2.7 传动系统建模 93

2.3 耦合模型及耦合计算方法 97

2.3.1 耦合模型 97

2.3.2 高速列车耦合大系统动力学 126

参考文献 132

第3章 高速列车耦合大系统动力学仿真平台 134

3.1 高速列车耦合大系统动力学仿真平台框架 134

3.1.1 高速列车耦合大系统动力学仿真平台功能 134

3.1.2 高速列车耦合大系统动力学仿真平台软件架构 135

3.1.3 高速列车耦合大系统动力学仿真平台硬件架构 139

3.2 基于参数化和图形化的高速列车建模方法 141

3.2.1 面向CAD模型的动力学属性提取技术 141

3.2.2 高速列车参数化动力学建模 146

3.2.3 高速列车图形化动力学建模 147

3.3 高速列车耦合大系统动力学仿真计算方法 148

3.3.1 耦合大系统动力学集成建模技术 149

3.3.2 耦合计算方法 151

3.3.3 耦合计算实施 154

3.4 高速列车耦合大系统动力学仿真后处理展示技术 155

3.4.1 不同粒度的高速列车运行模拟展示技术 156

3.4.2 不同域的动态状态展示技术 157

3.4.3 多样化的动态数据展示技术 158

3.5 高速列车耦合大系统动力学仿真平台及验证 160

3.5.1 高速列车耦合大系统动力学仿真平台介绍 160

3.5.2 仿真计算及验证 165

参考文献 175

第4章 高速列车耦合大系统动力学性能基本特征与评价 176

4.1 高速列车耦合大系统动力学参数 176

4.1.1 高速列车参数 176

4.1.2 轮轨耦合参数 179

4.1.3 弓网耦合参数 186

4.1.4 流固耦合参数 194

4.1.5 机电耦合参数 196

4.2 动力学性能评价指标 200

4.2.1 列车振动评价指标 200

4.2.2 弓网关系评价指标 209

4.2.3 流固关系评价指标 212

4.2.4 机电耦合关系评价指标 212

4.3 高速列车耦合大系统动力学性能 213

4.3.1 车间耦合动力学特性 213

4.3.2 轮轨耦合动力学特性 215

4.3.3 弓网耦合动力学特性 216

4.3.4 流固耦合动力学特性 221

4.3.5 机电耦合动力学特性 231

参考文献 236

第5章 高速列车动力学性能优化设计方法 237

5.1 高速列车优化目标和顶层指标设计 237

5.1.1 高速列车动力学性能优化目标 237

5.1.2 高速列车顶层设计指标 238

5.2 高速列车运动稳定性设计方法 245

5.2.1 运动稳定性控制策略 245

5.2.2 参数优化设计方法 249

5.3 高速列车运行平稳性性能优化设计方法 256

5.3.1 振动平稳性控制策略 257

5.3.2 参数优化设计方法 258

5.4 高速列车运行安全设计方法 261

5.5 高速列车参数的综合设计 263

5.5.1 高速列车参数对动力学性能的影响 264

5.5.2 高速列车参数优化设计 265

参考文献 276

第6章 高速列车耦合大系统参数优化设计方法 278

6.1 高速铁路线路参数优化设计 278

6.1.1 线路平纵断面设计 278

6.1.2 线路刚度优化设计 280

6.1.3 轨道不平顺控制 282

6.2 高速受电弓和接触网参数优化设计 293

6.2.1 受电弓参数优化设计 293

6.2.2 接触网参数优化设计 297

6.2.3 受电弓弓间距优化设计 303

6.3 高速列车气动特性优化设计 305

6.3.1 高速列车外形优化设计 305

6.3.2 线间距优化设计 311

6.3.3 挡风墙优化设计 316

参考文献 322

第7章 高速列车耦合大系统动力学性能试验技术 323

7.1 轨道交通国家实验室的高速列车研究平台建设 323

7.2 高速列车基础研究台架试验技术 326

7.2.1 高速动车组动力学性能试验技术 326

7.2.2 轮轨关系试验技术 333

7.2.3 流固关系试验技术 341

7.2.4 弓网关系试验技术 344

7.3 高速列车动力学服役性能线路试验技术 347

7.3.1 高速列车服役研究平台 347

7.3.2 运营列车跟踪试验 350

7.4 高速列车科学研究性试验及重要结论 353

7.4.1 京津城际高速列车科学研究性试验技术 353

7.4.2 头车到尾车的振动行为 355

7.4.3 接触网到大地的振动传递 357

7.4.4 列车交会的振动行为 359

7.4.5 内外噪声 363

参考文献 369

第8章 高速列车服役性能及其安全控制 371

8.1 高速列车服役性能的演变规律 371

8.1.1 等速状态下基本规律 371

8.1.2 不同速度状态下变化规律 375

8.1.3 不同里程状态下演变规律 377

8.2 高速列车走行部安全监控技术 381

8.2.1 安全监控平台框架 381

8.2.2 车载安全监控检测技术 383

8.2.3 地面安全监控检测技术 387

8.3 高速列车服役性能预测与阈值 391

8.3.1 车轮踏面磨耗对动力学性能影响及阈值 391

8.3.2 尺寸误差对动力学性能影响及阈值 396

8.3.3 悬挂参数对动力学性能影响及阈值 399

8.4 高速列车服役性能控制 400

8.4.1 参数设计公差和偏差控制策略 400

8.4.2 高速列车服役可靠性退化规律 408

8.4.3 高速列车服役可靠度控制策略 411

8.4.4 高速列车服役安全度评估 419

参考文献 424