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  • 铁路信号集中监测系统原理及应用

    作者：张胜平

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  1. "十一五"规划
  2. "十二五"规划
  3. "十三五"规划
  4. "十四五"规划
  1. 本书是铁路运输领域高速列车系统动力学最新技术的系统阐释，是四川省2018年重点图书出版项目；读者对象为铁路运输相关专业硕士研究生。本书以车辆系统动力学理论为核心，以高速列车动力学应用为工程背景，并辅以高速列车动力学试验技术，系统涵盖了高速列车系统动力学的理论基础、数据分析方法、边界条件、评价指标、动力学模型；再详细讲解蛇形运动、随机运动和曲线通过能力、动力学试验及关键问题，最后是应用实例，内容翔实...查看更多
  2. 前言
    最近十几年，我国高速列车迅速发展，大大方便了人们出行。高速列车系统动力学是保障高速列车安全、平稳运行的基础，在高速列车设计、运营和维护方面有不可替代的作用。本书以车辆系统动力学理论为核心，以高速列车系统动力学应用为工程背景，并辅以高速列车系统动力学试验技术。本书是在《铁道车辆系统动力学及应用》的基础上完成的，对其中部分错误、阐述不清楚的地方进行了修订，统一了公式符号，并增加了大量高速列车的应用实例。高速列车系统动力学具有丰富的内容和众多有待研究的问题，本书偏重于基础知识和常规动力学，应用部分以蛇行运动稳定性、运行平稳性和运行安全性为重点。
    本书由西南交通大学罗仁和石怀龙共同完成。特别感谢王建斌、屈升、魏来博士提供的试验资料，以及高浩和干锋博士提供的分析资料。本书部分内容引用了作者研究团队硕士和博士研究生的学位论文，部分算例参考了西南交通大学牵引动力国家重点实验室的相关报告，在此一并致谢。沈志云院士对我国高速列车的高瞻远瞩和不忘初心的激情，一直指导和鼓励着我们前进，非常感谢他为《铁道车辆系统动力学及应用》作序并关注。同时，非常感谢很多读者指出了原书中存在的一些错误和不足。
    特别感谢西南交通大学出版社的辛勤付出，没有你们的特别贡献，本书不可能如期出版；也是在贵社的努力下，本书得以修订、补充并实现数字化，让读者通过动画能够更容易理解和掌握相关内容。感谢国家自然科学基金（11790282，51805451，51475388）、牵引动力国家重点实验室自主课题（2019TPL-T15）为本书部分内容研究工作提供的资助。感谢四川省2018—2019年度重点图书出版规划项目、西南交通大学研究生教材（专著）建设项目对本书出版的资助。
    限于作者水平，书中难免存在疏漏和不妥之处，敬请指正。

    作 者
    2019年10月    ...查看更多
  1. 1  高速列车动力学概论 1
    1.1  高速列车的发展 1
    1.2  车辆系统动力学内容和发展 3
    1.2.1  车辆系统动力学理论的发展 4
    1.2.2  车辆系统动力学仿真的发展 7
    1.2.3  车辆系统动力学试验 8
    1.3  车辆系统动力学研究概述 9
    1.3.1  车辆系统动力学主要研究方法 9
    1.3.2  车辆系统动力学的重要应用 12
    1.3.3  车辆系统动力学的难点 14
    2  高速列车动力学基础理论概述 16
    2.1  多体系统动力学及车辆姿态 16
    2.1.1  多体系统动力学简介 16
    2.1.2  车辆系统坐标系和运动姿态 23
    2.2  振动理论简介 27
    2.2.1  线性振动 27
    2.2.2  非线性振动 38
    2.3  运动稳定性基本概念 42
    2.3.1  运动稳定性定义 43
    2.3.2  线性系统稳定性 45
    2.4  常微分方程及几何分岔理论简介 47
    2.4.1  常系数线性微分方程组的解 48
    2.4.2  定性理论基本概念 49
    2.4.3  常微分方程的分岔 50
    2.5  减振理论简介 53
    2.5.1  基本概念和单自由度系统 54
    2.5.2  两自由度系统 58
    2.5.3  Ruzicka隔振系统 60
    2.6  随机振动理论简介 64
    2.6.1  常用随机变量和基本假设 64
    2.6.2  随机函数 67
    3  轮轨接触和蠕滑理论 69
    3.1  车轮与钢轨型面 69
    3.1.1  车轮型面 69
    3.1.2  钢轨型面 75
    3.2  轮轨几何接触理论 76
    3.2.1  轮轨接触几何关系的定义 78
    3.2.2  轮轨接触几何关系的计算 85
    3.3  Hertz和非Hertz接触理论 95
    3.3.1  Hertz接触理论 96
    3.3.2  非Hertz接触理论 98
    3.4  轮轨法向力的求解 103
    3.4.1  轮轨约束方法 103
    3.4.2  弹性接触方法 104
    3.5  轮轨蠕滑率的求解 105
    3.5.1  蠕滑率的定义 105
    3.5.2  简化的蠕滑率公式 107
    3.5.3  更完整的蠕滑率表达式 109
    3.6  轮轨蠕滑力的求解 110
    3.6.1  Kalker线性理论 112
    3.6.2  沈氏理论 114
    3.6.3  Kalker简化理论 116
    3.6.4  Polach滚动接触理论 119
    3.6.5  各种蠕滑理论的比较和适用范围 121
    4  高速列车动力学边界条件 124
    4.1  铁路轨道与线路 125
    4.1.1  水平曲线 125
    4.1.2  竖曲线及坡道 128
    4.1.3  道  岔 129
    4.2  轨道不平顺 130
    4.2.1  轨道不平顺的类型 131
    4.2.2  轨道不平顺描述及常用轨道谱 137
    4.3  气动载荷 144
    4.3.1  常用风载荷 145
    4.3.2  常用风载模型 148
    5  高速列车动力学评价指标 152
    5.1  蛇行运动稳定性 152
    5.1.1  渐进稳定性判断方法 152
    5.1.2  线路上评判蛇行稳定性的方法 155
    5.2  运行平稳性 156
    5.2.1  Sperling平稳性指标 157
    5.2.2  舒适度指标 158
    5.2.3  ISO2631振动性能 160
    5.2.4  运行品质 161
    5.3  运行安全性 162
    5.3.1  运行安全性常规指标 163
    5.3.2  扭曲线路通过 166
    5.3.3  转向架转动系数 166
    5.4  其余动力学指标 167
    5.4.1  柔度系数 167
    5.4.2  车轮磨耗指标 169
    5.4.3  车轮损伤指标 174
    5.4.4  轮轨垂向冲击力 176
    6  高速列车动力学模型 180
    6.1  车辆动力学建模的基本方法 180
    6.1.1  动力学建模和模型验证 180
    6.1.2  常见基本力元模型 182
    6.1.3  动力学仿真软件 189
    6.2  垂向动力学模型 190
    6.2.1  四轴车辆多刚体模型 190
    6.2.2  弹性车体模型 192
    6.2.3  考虑车下设备振动的垂向模型 194
    6.3  横向动力学模型 196
    6.3.1  轮对横向动力学模型 196
    6.3.2  转向架横向动力学模型 199
    6.3.3  车辆17自由度横向动力学模型 202
    6.4  车辆横垂耦合动力学模型 209
    6.5  列车系统动力学模型 214
    6.5.1  车钩缓冲装置 214
    6.5.2  牵引制动 217
    6.5.3  线路条件 219
    6.5.4  列车动力学模型 220
    7  高速列车蛇行运动 224
    7.1  蠕滑力导向及蛇行运动 224
    7.1.1  蠕滑力导向机理 224
    7.1.2  蛇行运动概述 230
    7.2  自由轮对蛇行运动 231
    7.2.1  蛇行运动理论分析 231
    7.2.2  蛇行运动数值验证 234
    7.3  转向架蛇行运动 236
    7.3.1  刚性定位转向架 237
    7.3.2  柔性定位转向架 237
    7.3.3  转向架蛇行运动特征 238
    7.4  整车蛇行运动 242
    7.4.1  线性稳定性 243
    7.4.2  车辆蛇行运动特征 243
    7.5  蛇行运动分岔 248
    7.5.1  分岔类型和特征 248
    7.5.2  蛇行运动分岔图 252
    7.5.3  临界速度 255
    7.6  蛇行稳定性的影响因素 259
    7.6.1  轮轨因素 259
    7.6.2  一系、二系悬挂参数 261
    7.6.3  车辆结构参数 264
    7.6.4  车辆质量参数 266
    8  高速列车随机振动和曲线通过 268
    8.1  车辆系统随机振动 268
    8.1.1  车辆系统垂向随机振动 268
    8.1.2  车辆系统横向随机振动 274
    8.2  随机振动性能的影响因素 275
    8.2.1  轮轨因素 275
    8.2.2  一系悬挂参数 276
    8.2.3  二系悬挂参数 278
    8.2.4  车辆结构参数 280
    8.3  车辆系统曲线通过性能及措施 281
    8.3.1  稳态和动态曲线通过 281
    8.3.2  摆式列车 285
    8.3.3  径向转向架 290
    8.4  曲线通过性能的影响因素 295
    8.4.1  一系定位刚度 296
    8.4.2  二系悬挂参数 298
    8.4.3  车辆结构参数 299
    9  高速列车动力学试验 300
    9.1  比例模型及部件试验 300
    9.1.1  轮对试验 300
    9.1.2  悬挂元件试验 302
    9.1.3  转向架及车体试验 308
    9.2  整车台架试验 315
    9.2.1  整车滚动试验台 316
    9.2.2  整车振动试验台 316
    9.2.3  机车车辆滚动振动试验台 317
    9.2.4  整车参数试验台 320
    9.3  线路试验 322
    9.3.1  线路常规试验 323
    9.3.2  线路跟踪试验 326
    9.3.3  线路研究性试验 329
    9.3.4  轮轨力测量技术 340
    10  高速列车动力学关键问题 345
    10.1  轮轨相关问题 345
    10.1.1  轮轨蠕滑理论的选择 345
    10.1.2  车轮和钢轨型面的影响 351
    10.1.3  轨道不平顺的选择 355
    10.2  运行边界条件及影响 362
    10.2.1  运行线路 362
    10.2.2  侧风环境 364
    10.2.3  地震环境 368
    10.2.4  低温环境 370
    10.3  车辆系统动力学参数优化 373
    10.3.1  传统动力学参数优化 373
    10.3.2  多目标多参数优化 374
    10.3.3  试验与仿真结合 379
    10.4  车辆系统动力学控制技术 379
    10.4.1  半主动控制 380
    10.4.2  主动控制 384
    10.4.3  联合仿真模型 386
    11  高速列车动力学应用实例 388
    11.1  高速列车异常振动问题 388
    11.1.1  车辆异常振动问题 388
    11.1.2  车辆晃动问题 393
    11.2  考虑随机因素的动力学性能预测 398
    11.2.1  考虑随机因素的车辆动力学性能预测 399
    11.2.2  动力学性能演化预测 404
    11.3  列车动力学相关问题 407
    11.3.1  列车连挂模拟 408
    11.3.2  尾车晃动分析 409
    11.3.3  车间减振器 412
    11.4  基于动力学仿真的高速列车限界 414
    11.4.1  动态包络线动力学计算方法 414
    11.4.2  考虑随机因素的统计方法 416
    参考文献 420
    附录  部分符号说明 425    ...查看更多
  2. 罗仁，1979年出生，博士，西南交通大学牵引动力国家重点实验室副研究员；长期从事铁道车辆系统动力学研究，参与我国高速列车引进、消化、吸收、再创新项目和中国标准动车组研发项目

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