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第一章 车辆—轨道耦合动力学导论1

1.1 车辆—轨道耦合动力学的研究背景1

1.2 车辆—轨道耦合动力学的学术思想3

1.3 车辆—轨道耦合动力学的基本范畴5

1.4 车辆—轨道耦合动力学的研究方法7

参考文献10

第二章 车辆—轨道耦合动力学模型11

2.1 论车辆—轨道耦合系统的模型化11

2.1.1 轮轨动力分析模型的演进11

2.1.2 关于轨道结构的建模问题14

2.1.3 关于轮轨动力分析中机车车辆的模型化问题18

2.1.4 车辆—轨道耦合系统建模的一般原则19

2.2 车辆轨道垂向系统统一模型20

2.2.1 物理模型20

2.2.2 数学模型26

2.3 车辆—轨道空间耦合系统动力学模型41

2.3.1 物理模型42

2.3.2 数学模型51

2.4 轮轨空间动态耦合模型77

2.4.1 轮轨系统坐标系及其变换77

2.4.2 轮轨空间动态耦合模型79

参考文献89

第三章 车辆—轨道耦合系统激励模型95

3.1 车辆—轨道耦合动力学模型中激励的输入方法95

3.1.1 定点激振输入法95

3.1.2 移动车辆激励输入法96

3.2 脉冲型激扰模型97

3.2.1 车轮扁疤冲击模型97

3.2.2 钢轨错牙接头模型101

3.2.3 轨道低接头模型102

3.2.4 道岔冲击模型103

3.2.5 其他脉冲激扰模型106

3.3 谐波型激扰模型107

3.3.1 谐波激扰位移输入模式107

3.3.2 轨道常见几何不平顺的输入模式113

3.3.3 周期性简谐力输入函数115

3.4 动力型轨道刚度不平顺模型116

3.4.1 轨道过渡段刚度不平顺116

3.4.2 道岔区轨道刚度不平顺118

3.4.3 轨下基础结构缺陷的模拟119

3.5 轨道随机不平顺激扰模型120

3.5.1 美国轨道谱121

3.5.2 德国轨道谱122

3.5.3 中国轨道谱123

3.5.4 中国轨道谱与国外典型轨道谱的比较125

3.5.5 轨道随机不平顺时域样本的数值模拟方法128

参考文献131

第四章 车辆—轨道耦合动力学数值求解方法133

4.1 大型非线性动力学系统的数值求解问题133

4.2 大系统动态分析的新型快速数值积分方法135

4.2.1 新型快速显式积分法（翟方法）135

4.2.2 新型预测—校正积分法140

4.2.3 非线性问题的数值积分形式141

4.2.4 新型数值积分方法的数值精度考核142

4.2.5 结论145

4.3 复杂非线性问题计算稳定性的数值试验方法146

4.3.1 关于非线性系统的数值积分稳定性146

4.3.2 数值试验方法146

4.4 新方法在车辆—轨道耦合动力学数值分析中的应用147

4.4.1 数值积分步长的确定148

4.4.2 轨道计算长度的确定149

4.4.3 钢轨模态阶数的确定150

参考文献150

第五章 车辆—轨道耦合动力学的计算机仿真153

5.1 车辆—轨道垂向相互作用仿真分析系统VICT153

5.1.1 VICT系统的结构153

5.1.2 VICT系统的仿真计算流程154

5.1.3 VICT系统的功能155

5.2 车辆—轨道空间耦合动力学仿真分析系统TTISIM156

5.2.1 TTISIM系统的结构156

5.2.2 TTISIM系统计算流程158

5.2.3 TTISIM系统的功能158

5.3 机车车辆在线路上动态运行行为的可视仿真160

参考文献164

第六章 车辆—轨道耦合动力学现场试验165

6.1 车辆—轨道耦合动力学现场试验方法165

6.1.1 车辆在线路上运行动力学现场试验方法165

6.1.2 车辆与轨道动态作用现场试验方法166

6.2 车辆在线路上动态运行行为的典型现场试验171

6.2.1 典型高速动车组车辆运行动力学试验171

6.2.2 典型货车车辆运行动力学试验176

6.3 车辆与轨道动态作用的典型现场试验179

6.3.1 秦沈客运专线高速列车轮轨动态作用现场试验179

6.3.2 大秦重载铁路万吨列车对轨道动态作用现场试验184

6.3.3 山区铁路（成渝线）小半径曲线轮轨动态相互作用现场试验186

参考文献191

第七章 车辆—轨道耦合动力学模型的试验验证192

7.1 车辆—轨道垂向统一模型的试验验证192

7.1.1 车辆振动的理论分析结果与试验结果对照192

7.1.2 轨道结构振动的理论分析结果与试验结果对照193

7.1.3 轮轨动作用力的理论分析结果与试验结果对照196

7.1.4 车辆—轨道垂向统一模型验证结论198

7.2 车辆—轨道空间耦合模型的试验验证198

7.2.1 京秦线时速200km提速试验验证198

7.2.2 秦沈客运专线高速试验验证202

7.2.3 货物列车直线段脱轨试验验证204

7.2.4 山区铁路小半径曲线轮轨动态作用试验验证205

7.2.5 车辆—轨道空间耦合模型验证结论206

参考文献206

第八章 车辆—轨道耦合模型与传统模型结果比较208

8.1 车辆运动稳定性计算结果的比较208

8.1.1 车辆运动稳定性的数值计算方法208

8.1.2 耦合模型与传统模型计算的临界速度结果比较209

8.1.3 小结211

8.2 车辆运行平稳性计算结果的比较211

8.3 车辆曲线通过性能计算结果的比较213

8.3.1 车辆低速通过小半径曲线时动力性能计算结果之比较213

8.3.2 车辆高速通过大半径曲线时动力性能计算结果之比较216

8.3.3 几点结论217

参考文献217

第九章 车辆—轨道耦合振动的基本特征219

9.1 车辆—轨道耦合系统的冲击响应219

9.1.1 垂向冲击振动响应219

9.1.2 横向冲击振动响应222

9.2 车辆—轨道耦合系统对谐波型激扰的振动响应224

9.2.1 垂向谐波振动响应224

9.2.2 横向谐波振动响应226

9.3 轨道动力型不平顺对车辆—轨道耦合振动的影响228

9.3.1 扣件失效的影响228

9.3.2 轨枕空吊的影响229

9.3.3 道床板结的影响229

9.4 车辆—轨道耦合系统随机振动响应230

9.4.1 车辆—轨道耦合系统随机振动分析方法230

9.4.2 车辆轨道耦合系统随机振动响应特征231

9.4.3 轨道随机不平顺对车辆—轨道耦合系统横向随机响应的影响235

参考文献238

第十章 车辆—轨道耦合系统动力学性能评价240

10.1 车辆—轨道耦合系统动力学性能评价指标体系240

10.1.1 关于车辆运行安全性的评价240

10.1.2 关于车辆运行平稳性的评价241

10.1.3 关于车辆与轨道动态作用性能的评价241

10.1.4 车辆—轨道耦合系统动力学性能评价指标体系243

10.2 车辆运行安全性评价标准243

10.2.1 脱轨系数243

10.2.2 轮重减载率245

10.2.3 倾覆系数246

10.3 车辆运行平稳性评价标准246

10.3.1 车体振动加速度246

10.3.2 平稳性指标248

10.3.3 车辆通过曲线时的舒适度标准250

10.4 车辆与轨道动态作用性能评价标准250

10.4.1 轮轨垂向力250

10.4.2 轮轨横向力251

10.4.3 轮轴横向力251

10.4.4 线路横向稳定性系数252

10.4.5 轮轨接触应力252

10.4.6 道床应力252

10.4.7 路基应力253

参考文献253