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简介
本书系统而全面地阐述了作者提出的车辆－轨道耦合动力学理论及其在现代铁路工程中的应用实践。全书共十九章，分上、下两篇。上篇（前十章）完整论述了车辆－轨道耦合动力学的理论体系，包括学术思想、理论模型、求解方法、仿真方法、试验方法及评价方法等；下篇（后九章）介绍车辆－轨道耦合动力学理论的工程应用，以机车车辆与线路动态性能匹配设计为主线，重点围绕机车车辆与轨道结构动态相互作用安全问题，紧密结合中国铁路发展实际，全面阐述该理论在现代高速铁路、重载铁路、提速铁路及城市地铁工程中的应用概况，并选取一系列典型工程应用实例予以介绍。本书不仅理论学术水平高，而且工程实用性强，适合于机车车辆和铁路轨道专业的科研、设计人员及工程技术人员阅读参考，并可兼作高等院校车辆工程、铁道工程、载运工具运用工程等专业相关方向的博士、硕士研究生教学用书。
目录
第一版序
前言
第一章 车辆-轨道耦合动力学导论
1.1 车辆-轨道耦合动力学的研究背景
1.2 车辆-轨道耦合动力学的学术思想
1.3 车辆-轨道耦合动力学的基本范畴
1.4 车辆-轨道耦合动力学的研究方法
参考文献
第二章 车辆-轨道耦合动力学模型
2.1 论车辆轨道耦合系统的模型化
2.1.1 轮轨动力分析模型的演进
2.1.2 关于轨道结构的建模问题
2.1.3 关于轮轨动力分析中机车车辆的模型化问题
2.1.4 车辆-轨道耦合系统建模的一般原则
2.2 车辆-轨道垂向系统统一模型
2.2.1 物理模型
2.2.2 数学模型
2.3 车辆-轨道空间耦合系统动力学模型
2.3.1 物理模型
2.3.2 数学模型
2.4 轮轨空间动态耦合模型
2.4.1 轮轨系统坐标系及其变换
2.4.2 轮轨空间动态耦合模型
参考文献
第三章 车辆-轨道耦合系统激励模型
3.1 车辆-轨道耦合动力学模型中激励的输入方法
3.1.1 定点激振输入法
3.1.2 移动车辆激励输入法
3.2 脉冲型激扰模型
3.2.1 车轮扁疤冲击模型
3.2.2 钢轨错牙接头模型
3.2.3 轨道低接头模型
3.2.4 道岔冲击模型
3.2.5 其他脉冲激扰模型
3.3 谐波型激扰模型
3.3.1 谐波激扰位移输入模式
3.3.2 轨道常见几何不平顺的输入模式
3.3.3 周期性简谐力输入函数
3.4 动力型轨道刚度不平顺模型
3.4.1 轨道过渡段刚度不平顺
3.4.2 道岔区轨道刚度不平顺
3.4.3 轨下基础结构缺陷的模拟
3.5 轨道随机不平顺激扰模型
3.5.1 美国轨道谱
3.5.2 德国轨道谱
3.5.3 中国轨道谱
3.5.4 中国轨道谱与国外典型轨道谱的比较
3.5.5 轨道随机不平顺时域样本的数值模拟方法
参考文献
第四章 车辆-轨道耦合动力学数值求解方法
4.1 大型非线性动力学系统的数值求解问题
4.2 大系统动态分析的新型快速数值积分方法
4.2.1 新型快速显式积分法(翟方法)
4.2.2 新型预测校正积分法
4.2.3 非线性问题的数值积分形式
4.2.4 新型数值积分方法的数值精度考核
4.2.5 结论
4.3 复杂非线性问题计算稳定性的数值试验方法
4.3.1 关于非线性系统的数值积分稳定性
4.3.2 数值试验方法
4.4 新方法在车辆轨道耦合动力学数值分析中的应用
4.4.1 数值积分步长的确定
4.4.2 轨道计算长度的确定
4.4.3 钢轨模态阶数的确定
参考文献
第五章 车辆-轨道耦合动力学的计算机仿真
5.1 车辆-轨道垂向相互作用仿真分析系统VICT
5.1.1 VICT系统的结构
5.1.2 VICT系统的仿真计算流程
5.1.3 VICT系统的功能
5.2 车辆轨道空间耦合动力学仿真分析系统TTISIM
5.2.1 TTISIM系统的结构
5.2.2 TTISIM系统计算流程
5.2.3 TTISIM系统的功能
5.3 机车车辆在线路上动态运行行为的可视仿真-
参考文献
第六章 车辆-轨道耦合动力学现场试验
6.1 车辆轨道耦合动力学现场试验方法
6.2 车辆在线路上动态运行行为的典型现场试验
6.2.1 典型高速动车组车辆运行动力学试验
6.2.2 典型货车车辆运行动力学试验
6.3 车辆与轨道动态作用的典型现场试验
6.3.1 秦沈客运专线高速列车轮轨动态作用现场试验
6.3.2 大秦重载铁路万吨列车对轨道动态作用现场试验
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
参考文献
第七章 车辆-轨道耦合动力学模型的试验验证
7.1 车辆轨道垂向统一模型的试验验证
7.1.1 车辆振动的理论分析结果与试验结果对照
7.1.2 轨道结构振动的理论分析结果与试验结果对照
7.1.3 轮轨动作用力的理论分析结果与试验结果对照
7.1.4 车辆轨道垂向统一模型验证结论
7.2 车辆轨道空间耦合模型的试验验证
7.2.1 京秦线时速200km提速试验验证
7.2.2 秦沈客运专线高速试验验证
7.2.3 货物列车直线段脱轨试验验证
7.2.4 山区铁路小半径曲线轮轨动态作用试验验证
7.2.5 车辆轨道空问耦合模型验证结论
参考文献
第八章 车辆-轨道耦合模型与传统模型结果比较
8.1 车辆运动稳定性计算结果的比较
8.1.1 车辆运动稳定性的数值计算方法
8.1.2 耦合模型与传统模型计算的临界速度结果比较
8.1.3 小结
8.2 车辆运行平稳性计算结果的比较
8.3 车辆曲线通过性能计算结果的比较
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
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
8.3.3 几点结论
参考文献
第九章 车辆-轨道耦合振动的基本特征
9.1 车辆-轨道耦合系统的冲击响应
9.1.1 垂向冲击振动响应
9.1.2 横向冲击振动响应
9.2 车辆-轨道耦合系统对谐波型激扰的振动响应
9.2.1 垂向谐波振动响应
9.2.2 横向谐波振动响应
9.3 轨道动力型不平顺对车辆-轨道耦合振动的影响
9.3.1 扣件失效的影响
9.3.2 轨枕空吊的影响
9.3.3 道床板结的影响
9.4 车辆轨道耦合系统随机振动响应
9.4.1 车辆-轨道耦合系统随机振动分析方法
9.4.2 车辆-轨道耦合系统随机振动响应特征
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
参考文献
第十章 车辆-轨道耦合系统动力学性能评价
10.1 车辆-轨道耦合系统动力学性能评价指标体系
10.1.1 关于车辆运行安全性的评价
10.1.2 关于车辆运行平稳性的评价
10.1.3 关于车辆与轨道动态作用性能的评价
10.1.4 车辆轨道耦合系统动力学性能评价指标体系
10.2 车辆运行安全性评价标准
10.2.1 脱轨系数
10.2.2 轮重减载率
10.2.3 倾覆系数
10.3 车辆运行平稳性评价标准
10.3.1 车体振动加速度
10.3.2 平稳性指标
10.3.3 车辆通过曲线时的舒适度标准
10.4 车辆与轨道动态作用性能评价标准
10.4.1 轮轨垂向力
lO.4.2 轮轨横向力
10.4.3 轮轴横向力
10.4.4 线路横向稳定性系数
10.4.5 轮轨接触应力
10.4.6 道床应力
10.4.7 路基应力
参考文献
前言
第一章 车辆-轨道耦合动力学导论
1.1 车辆-轨道耦合动力学的研究背景
1.2 车辆-轨道耦合动力学的学术思想
1.3 车辆-轨道耦合动力学的基本范畴
1.4 车辆-轨道耦合动力学的研究方法
参考文献
第二章 车辆-轨道耦合动力学模型
2.1 论车辆轨道耦合系统的模型化
2.1.1 轮轨动力分析模型的演进
2.1.2 关于轨道结构的建模问题
2.1.3 关于轮轨动力分析中机车车辆的模型化问题
2.1.4 车辆-轨道耦合系统建模的一般原则
2.2 车辆-轨道垂向系统统一模型
2.2.1 物理模型
2.2.2 数学模型
2.3 车辆-轨道空间耦合系统动力学模型
2.3.1 物理模型
2.3.2 数学模型
2.4 轮轨空间动态耦合模型
2.4.1 轮轨系统坐标系及其变换
2.4.2 轮轨空间动态耦合模型
参考文献
第三章 车辆-轨道耦合系统激励模型
3.1 车辆-轨道耦合动力学模型中激励的输入方法
3.1.1 定点激振输入法
3.1.2 移动车辆激励输入法
3.2 脉冲型激扰模型
3.2.1 车轮扁疤冲击模型
3.2.2 钢轨错牙接头模型
3.2.3 轨道低接头模型
3.2.4 道岔冲击模型
3.2.5 其他脉冲激扰模型
3.3 谐波型激扰模型
3.3.1 谐波激扰位移输入模式
3.3.2 轨道常见几何不平顺的输入模式
3.3.3 周期性简谐力输入函数
3.4 动力型轨道刚度不平顺模型
3.4.1 轨道过渡段刚度不平顺
3.4.2 道岔区轨道刚度不平顺
3.4.3 轨下基础结构缺陷的模拟
3.5 轨道随机不平顺激扰模型
3.5.1 美国轨道谱
3.5.2 德国轨道谱
3.5.3 中国轨道谱
3.5.4 中国轨道谱与国外典型轨道谱的比较
3.5.5 轨道随机不平顺时域样本的数值模拟方法
参考文献
第四章 车辆-轨道耦合动力学数值求解方法
4.1 大型非线性动力学系统的数值求解问题
4.2 大系统动态分析的新型快速数值积分方法
4.2.1 新型快速显式积分法(翟方法)
4.2.2 新型预测校正积分法
4.2.3 非线性问题的数值积分形式
4.2.4 新型数值积分方法的数值精度考核
4.2.5 结论
4.3 复杂非线性问题计算稳定性的数值试验方法
4.3.1 关于非线性系统的数值积分稳定性
4.3.2 数值试验方法
4.4 新方法在车辆轨道耦合动力学数值分析中的应用
4.4.1 数值积分步长的确定
4.4.2 轨道计算长度的确定
4.4.3 钢轨模态阶数的确定
参考文献
第五章 车辆-轨道耦合动力学的计算机仿真
5.1 车辆-轨道垂向相互作用仿真分析系统VICT
5.1.1 VICT系统的结构
5.1.2 VICT系统的仿真计算流程
5.1.3 VICT系统的功能
5.2 车辆轨道空间耦合动力学仿真分析系统TTISIM
5.2.1 TTISIM系统的结构
5.2.2 TTISIM系统计算流程
5.2.3 TTISIM系统的功能
5.3 机车车辆在线路上动态运行行为的可视仿真-
参考文献
第六章 车辆-轨道耦合动力学现场试验
6.1 车辆轨道耦合动力学现场试验方法
6.2 车辆在线路上动态运行行为的典型现场试验
6.2.1 典型高速动车组车辆运行动力学试验
6.2.2 典型货车车辆运行动力学试验
6.3 车辆与轨道动态作用的典型现场试验
6.3.1 秦沈客运专线高速列车轮轨动态作用现场试验
6.3.2 大秦重载铁路万吨列车对轨道动态作用现场试验
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
参考文献
第七章 车辆-轨道耦合动力学模型的试验验证
7.1 车辆轨道垂向统一模型的试验验证
7.1.1 车辆振动的理论分析结果与试验结果对照
7.1.2 轨道结构振动的理论分析结果与试验结果对照
7.1.3 轮轨动作用力的理论分析结果与试验结果对照
7.1.4 车辆轨道垂向统一模型验证结论
7.2 车辆轨道空间耦合模型的试验验证
7.2.1 京秦线时速200km提速试验验证
7.2.2 秦沈客运专线高速试验验证
7.2.3 货物列车直线段脱轨试验验证
7.2.4 山区铁路小半径曲线轮轨动态作用试验验证
7.2.5 车辆轨道空问耦合模型验证结论
参考文献
第八章 车辆-轨道耦合模型与传统模型结果比较
8.1 车辆运动稳定性计算结果的比较
8.1.1 车辆运动稳定性的数值计算方法
8.1.2 耦合模型与传统模型计算的临界速度结果比较
8.1.3 小结
8.2 车辆运行平稳性计算结果的比较
8.3 车辆曲线通过性能计算结果的比较
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
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
8.3.3 几点结论
参考文献
第九章 车辆-轨道耦合振动的基本特征
9.1 车辆-轨道耦合系统的冲击响应
9.1.1 垂向冲击振动响应
9.1.2 横向冲击振动响应
9.2 车辆-轨道耦合系统对谐波型激扰的振动响应
9.2.1 垂向谐波振动响应
9.2.2 横向谐波振动响应
9.3 轨道动力型不平顺对车辆-轨道耦合振动的影响
9.3.1 扣件失效的影响
9.3.2 轨枕空吊的影响
9.3.3 道床板结的影响
9.4 车辆轨道耦合系统随机振动响应
9.4.1 车辆-轨道耦合系统随机振动分析方法
9.4.2 车辆-轨道耦合系统随机振动响应特征
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
参考文献
第十章 车辆-轨道耦合系统动力学性能评价
10.1 车辆-轨道耦合系统动力学性能评价指标体系
10.1.1 关于车辆运行安全性的评价
10.1.2 关于车辆运行平稳性的评价
10.1.3 关于车辆与轨道动态作用性能的评价
10.1.4 车辆轨道耦合系统动力学性能评价指标体系
10.2 车辆运行安全性评价标准
10.2.1 脱轨系数
10.2.2 轮重减载率
10.2.3 倾覆系数
10.3 车辆运行平稳性评价标准
10.3.1 车体振动加速度
10.3.2 平稳性指标
10.3.3 车辆通过曲线时的舒适度标准
10.4 车辆与轨道动态作用性能评价标准
10.4.1 轮轨垂向力
lO.4.2 轮轨横向力
10.4.3 轮轴横向力
10.4.4 线路横向稳定性系数
10.4.5 轮轨接触应力
10.4.6 道床应力
10.4.7 路基应力
参考文献
车辆－轨道耦合动力学上册（第四版）
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