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基础篇2

1铁道车辆系统动力学概述2

1.1 铁道车辆的发展2

1.1.1 铁路运输的发展2

1.1.2 机车车辆的发展3

1.1.3 未来发展5

1.2 车辆系统动力学发展概述6

1.2.1 车辆系统动力学理论6

1.2.2 车辆系统动力学仿真10

1.2.3 车辆系统动力学试验12

1.3 车辆系统动力学研究概述13

1.3.1 车辆系统动力学主要研究方法13

1.3.2 车辆系统动力学的重要应用16

1.3.3 车辆系统动力学的难点18

2车辆系统动力学理论基础20

2.1 多体系统动力学理论简介20

2.1.1 多体系统简介20

2.1.2 坐标系及姿态变换22

2.1.3 动力学模型25

2.1.4 数值积分30

2.2 振动理论简介31

2.2.1 线性振动31

2.2.2 非线性振动41

2.2.3 运动稳定性基本概念45

2.2.4 常微分方程几何分岔理论49

2.3 减振理论简介55

2.3.1 基本概念和分类55

2.3.2 两自由度系统59

2.3.3 动力吸振器理论62

2.3.4 Ruzicka隔振系统66

2.4 车辆运动姿态70

2.4.1 车辆运动姿态70

2.4.2 车辆悬挂模态71

2.4.3 轮轨约束73

3轮轨接触和蠕滑理论74

3.1 车轮与钢轨型面74

3.1.1 车轮型面74

3.1.2 钢轨型面79

3.2 轮轨几何接触理论81

3.2.1 轮轨接触几何关系的定义82

3.2.2 轮轨接触几何关系的计算90

3.2.3 Hertz和非Hertz接触理论101

3.3 轮轨蠕滑率111

3.3.1 蠕滑率的定义111

3.3.2 简化的蠕滑率公式113

3.3.3 更完整的蠕滑率表达式115

3.4 轮轨滚动接触经典理论116

3.4.1 Kalker线性理论118

3.4.2 沈氏理论120

3.4.3 Kalker简化理论（FASTSIM）121

3.4.4 Polach滚动接触理论123

3.4.5 轮轨法向力的求解125

3.4.6 各种蠕滑理论的比较和适用范围127

4车辆系统动力学边界条件130

4.1 铁路轨道与线路131

4.1.1 典型线路131

4.1.2 轨道空间坐标描述136

4.2 轨道不平顺140

4.2.1 轨道不平顺类型140

4.2.2 轨道不平顺描述及常用轨道谱146

4.3 气动载荷154

4.3.1 常用的风载荷获取方法154

4.3.2 常用的风载荷类型157

理论篇162

5车辆系统蛇行运动稳定性162

5.1 蛇行运动的基本概念162

5.2 轮对蛇行运动164

5.2.1 动力学方程164

5.2.2 蛇行运动规律及数值验证170

5.3 转向架蛇行运动172

5.3.1 刚性转向架172

5.3.2 柔性定位转向架174

5.3.3 转向架蛇行运动特征176

5.4 整车蛇行运动180

5.4.1 车辆横向模型180

5.4.2 车辆横垂耦合模型185

5.4.3 车辆蛇行运动特征189

5.5 蛇行运动分岔193

5.5.1 分岔类型和特征194

5.5.2 蛇行运动分岔图198

5.5.3 临界速度201

5.6 蛇行稳定性的影响因素205

5.6.1 轮轨因素205

5.6.2 一系、二系悬挂参数207

5.6.3 车辆结构参数210

5.6.4 车辆质量参数212

5.6.5 车间减振器214

6车辆系统随机振动216

6.1 随机振动简介216

6.1.1 基本概念216

6.1.2 随机变量217

6.1.3 随机函数219

6.2 车辆系统垂向随机振动220

6.2.1 车辆垂向随机振动模型220

6.2.2 车辆系统垂向随机振动规律227

6.3 车辆系统横向随机振动234

6.3.1 车辆横向动力学模型235

6.3.2 轮轨蠕滑235

6.3.3 车辆横向随机振动规律236

6.4 乘坐性能的影响因素238

6.4.1 轮轨因素238

6.4.2 一系悬挂参数239

6.4.3 二系悬挂参数240

6.4.4 车辆结构参数243

7车辆系统曲线通过性能244

7.1 蠕滑力导向机理244

7.1.1 纯滚线244

7.1.2 蠕滑力245

7.1.3 蠕滑力导向246

7.2 车辆曲线通过模型及分析250

7.2.1 车辆曲线通过动力学方程250

7.2.2 车辆稳态曲线通过253

7.2.3 车辆动态曲线通过255

7.3 车轮磨耗和损伤257

7.3.1 车轮磨耗257

7.3.2 车轮损伤261

7.4 车辆曲线通过性能影响因素263

7.4.1 动力学指标263

7.4.2 车辆曲线通过影响因素263

8列车系统动力学268

8.1 列车动力学因素268

8.1.1 车钩缓冲装置268

8.1.2 牵引制动271

8.1.3 线路条件274

8.2 列车动力学模型276

8.2.1 采用单自由度车辆的列车纵向动力学模型276

8.2.2 列车横向动力学模型277

8.2.3 全自由度列车模型278

8.3 列车动力学应用279

8.3.1 列车连挂模拟280

8.3.2 司机驾驶模拟281

8.3.3 尾车晃动分析284

实践篇290

9车辆系统动力学评价方法和指标290

9.1 蛇行运动稳定性290

9.1.1 渐进稳定性判断方法290

9.1.2 线路评判蛇行稳定性的方法293

9.2 运行平稳性294

9.2.1 Sperling平稳性指标295

9.2.2 舒适度指标296

9.2.3 ISO 2631振动性能299

9.2.4 运行品质299

9.3 运行安全性301

9.3.1 常规指标301

9.3.2 扭曲线路通过303

9.3.3 转向架转动系数304

9.4 其余动力学指标304

9.4.1 柔度系数304

9.4.2 P1、P2力306

9.4.3 轮轨磨耗指标308

10车辆系统动力学试验310

10.1 比例模型及部件试验310

10.1.1 轮对试验310

10.1.2 悬挂元件试验313

10.1.3 转向架及车体试验319

10.1.4 弓网关系试验台325

10.2 整车台架试验325

10.2.1 整车滚动试验台325

10.2.2 整车振动试验台326

10.2.3 机车车辆滚动振动试验台326

10.2.4 整车参数试验台330

10.3 线路试验332

10.3.1 线路常规试验332

10.3.2 线路跟踪试验336

10.3.3 线路研究性试验339

11车辆系统动力学仿真340

11.1 动力学仿真基本方法340

11.1.1 车辆动力学建模的基本方法340

11.1.2 动力学仿真常用软件349

11.2 动力学现象分析353

11.2.1 常规动力学现象353

11.2.2 车辆异常振动问题353

11.2.3 车辆晃动358

11.3 动力学性能预测和参数优化364

11.3.1 车辆动力学性能预测364

11.3.2 车辆系统参数优化377

12车辆系统动力学控制技术380

12.1 铁道车辆半主动和主动控制380

12.1.1 半主动控制381

12.1.2 主动控制384

12.2 摆式列车386

12.2.1 摆式列车的基本原理386

12.2.2 摆式列车类型388

12.2.3 摆式列车工程应用393

12.3 径向转向架394

12.3.1 径向转向架的机理394

12.3.2 径向转向架的种类395

12.3.3 应用及效果398

参考文献400