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第1章 轮岔系统动态相互作用概论1

1.1 车辆-道岔动态相互作用研究意义1

1.2 道岔特点及主要功能3

1.2.1 道岔主要功能3

1.2.2 道岔工作特点5

1.3 国内外高速道岔发展概况6

1.3.1 国内高速道岔发展6

1.3.2 国外高速道岔发展9

1.4 轮轨动力学发展概况13

1.4.1 车辆动力学研究14

1.4.2 轨道动力学研究15

1.4.3 车辆-轨道耦合动力学研究15

1.4.4 轮轨接触研究16

1.5 车辆-道岔系统动力学发展概况17

参考文献22

第2章 轮轨多点接触几何关系29

2.1 轮轨接触状态及参数30

2.1.1 车轮踏面及钢轨顶面外形30

2.1.2 轮轨接触状态34

2.1.3 轮轨接触几何问题提出35

2.2 影响轮轨接触主要因素36

2.2.1 轮轨接触几何主要参数36

2.2.2 不考虑钢轨振动时影响因素37

2.2.3 考虑钢轨振动时影响因素38

2.3 轮轨多点接触判断及计算39

2.3.1 轮轨接触几何关系研究发展过程39

2.3.2 迹线法轮轨接触点求解41

2.3.3 轮轨多点接触判定44

2.4 轮轨多点接触静态验证48

2.4.1 LMA踏面新轮新轨接触状态48

2.4.2 LMA踏面磨耗后轮轨接触状态49

2.4.3 S1002/UIC60轮轨接触状态52

2.5 轮轨多点接触动态验证52

2.5.1 轮轨法向力求解52

2.5.2 动态曲线通过轮轨接触关系53

2.6 本章小结56

参考文献57

第3章 车辆系统动力学模型59

3.1 车辆系统动力学建模基本方法60

3.2 车辆系统作用力描述62

3.2.1 无间隙弹簧阻尼力描述62

3.2.2 分段线性作用力描述62

3.2.3 阻尼力离散点描述63

3.3 车辆系统垂向动力学模型64

3.3.1 三自由度垂向振动模型65

3.3.2 十自由度垂向振动模型66

3.4 车辆系统横向垂向动力学模型68

3.4.1 系统坐标变换关系68

3.4.2 轮轨法向力求解71

3.4.3 车辆系统模型73

3.5 弹性车体模型80

3.5.1 振型函数81

3.5.2 振动方程82

3.6 轮对多点接触振动模型83

3.7 本章小结85

参考文献85

第4章 道岔区轮轨接触几何关系87

4.1 道岔区关键截面钢轨轨头外形离散87

4.1.1 基本轨离散88

4.1.2 42号道岔关键截面离散88

4.1.3 38号道岔关键截面离散93

4.2 道岔区关键截面轨顶截面生成101

4.2.1 关键截面轨顶截面生成101

4.2.2 关键截面轨顶连续变化104

4.2.3 非关键截面轨顶截面插值生成106

4.3 道岔区轮轨多点接触处理107

4.3.1 转辙区和心轨区轮岔接触关系108

4.3.2 轮缘槽位置轮轨多点接触关系109

4.4 本章小结111

参考文献112

第5章 道岔系统动力学模型114

5.1 道岔区主要部件处理方式114

5.2 道岔区空间动力学模型116

5.2.1 轨道模型116

5.2.2 岔枕模型126

5.2.3 道床模型128

5.2.4 顶铁和间隔铁模型133

5.2.5 相邻钢轨密贴处理方式135

5.2.6 垫板处理方式136

5.2.7 钢岔枕参振质量及抗弯刚度136

5.2.8 道岔区岔枕横向结构136

5.3 轮岔系统有限元模型137

5.3.1 辙叉区模型138

5.3.2 轮岔模型网格139

5.4 道岔区轮轨力转移与分配140

5.5 本章小结142

参考文献142

第6章 轮岔系统安全性指标及数值计算系统144

6.1 车辆运行安全性及评价标准144

6.1.1 脱轨系数145

6.1.2 轮重减载率150

6.2 轨道结构动力作用评价标准151

6.2.1 防止钢轨侧翻标准151

6.2.2 轨距扩大标准152

6.2.3 轮轨力限制标准153

6.3 车辆系统参数选取和轨道模态参数选取156

6.4 道岔系统参数选取和轨道模态参数选取157

6.4.1 道岔系统参数选取157

6.4.2 轨道模态参数选取159

6.5 系统数值方法及程序结构和流程160

6.5.1 数值积分方法160

6.5.2 系统程序和流程161

6.6 车辆-轨道动态相互作用模型验证165

6.7 车辆-道岔动态相互作用模型校验169

6.8 本章小结172

参考文献172

第7章 车辆-道岔系统动态相互作用174

7.1 42号道岔轮轨动力作用175

7.1.1 侧向通过175

7.1.2 直向通过183

7.2 38号道岔轮轨动力作用188

7.2.1 侧向通过189

7.2.2 直向通过197

7.3 12号提速道岔轮轨动态相互作用200

7.3.1 侧向通过201

7.3.2 直向通过208

7.4 38号道岔岔心区有限元法轮轨动力分析211

7.4.1 高速轮岔动态分析212

7.4.2 影响轮岔动力因素分析217

7.5 道岔病害对轮岔系统影响225

7.6 本章小结228

参考文献228

第8章 道岔区轮轨低动力作用230

8.1 轨顶高度低动力设计230

8.1.1 38号道岔低动力轨顶高度优化233

8.1.2 12号提速道岔低动力轨顶高度优化237

8.2 缓和曲线合理线型及低动力作用240

8.2.1 高速道岔与缓和曲线241

8.2.2 缓和曲线理论分析247

8.2.3 曲线通过计算结果与分析251

8.2.4 道岔曲线通过计算结果与分析256

8.2.5 合理线型选取259

8.3 轨下垫层刚度低动力设计260

8.3.1 道岔区弹性不平顺261

8.3.2 道岔区固有不平顺262

8.3.3 轨下垫层刚度匹配267

8.4 本章小结271

参考文献272

第9章 道岔区轨道板振动及疲劳寿命分析274

9.1 轨道板疲劳寿命分析方法274

9.1.1 轨道板疲劳寿命研究发展275

9.1.2 轨道板疲劳寿命研究方法277

9.2 轨道板载荷279

9.2.1 京津线路谱激扰作用下载荷279

9.2.2 42号道岔激扰作用下载荷280

9.3 轨道板疲劳分析模型281

9.3.1 区间线路轨道板疲劳分析模型281

9.3.2 42号道岔轨道板疲劳分析模型281

9.4 疲劳结果与分析283

9.4.1 疲劳载荷及工况284

9.4.2 材料疲劳特性284

9.4.3 京津线轨道板疲劳寿命分析287

9.4.4 道岔区道岔板疲劳寿命分析289

9.5 本章小结290

参考文献290