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機車車輛動力學 版權信息
- ISBN：9787030414090
- 條形碼：9787030414090 ; 978-7-03-041409-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
機車車輛動力學 內容簡介
本書的主要內容包括鐵道機車車輛動力學的基本理論、仿真分析和試驗方法。除了系統論述經典理論之外，還融合了近幾年國內外機車車輛動力學研究領域的新成果。**章和第二章概述動力學的基本理論及其發展歷程；第三章論述輪軌滾動接觸理論，并結合機車車輛實際運用過程中出現的輪軌滾動接觸疲勞及磨耗等問題進行機理及對策分析；第四章論述機車車輛垂向動力學分析方法，并給出高速客車垂向振動分析模型的工程實例；第五章在分析鐵道車輛蛇行運動機理的基礎上，論述機車車輛橫向運行穩定性仿真分析和試驗評價方法；第六章論述鐵道車輛的曲線通過問題；第七章論述鐵道車輛的脫軌安全性問題及其預防措施；第八章論述列車縱向動力學的相關理論及仿真分析方法；第九章論述機車車輛動力學試驗技術；第十章介紹近年來國內外機車車輛動力學方面新的研究動態。
機車車輛動力學 目錄
目錄
“軌道交通科技攻關學術著作系列”序
序
前言
**章 機車車輛動力學基本理論和方法 1
1.1 機車車輛動力學研究對象 1
1.1.1 機車車輛的基本特點及組成 1
1.1.2 軌道線路的基本特點及軌道不平順 4
1.2 機車車輛動力學分析思路及流程 9
1.3 機車車輛多剛體動力學模型建立方法 10
1.3.1 多剛體動力學基礎知識 11
1.3.2 牛頓-歐拉法 14
1.3.3 達朗貝爾原理 16
1.3.4 虛功原理及動能和勢能 16
1.3.5 拉格朗日分析力學 20
1.3.6 哈密頓正則方程 22
1.4 機車車輛動力學求解方法 24
1.4.1 凱恩方法 24
1.4.2 振型疊加法 27
1.4.3 直接積分法 29
1.4.4 辛數學方法 36
1.5 理論模型的系統分析方法 41
1.5.1 阻尼對振動衰減的影響 41
1.5.2 幅頻特性分析 43
1.5.3 頻譜分析 47
1.6 機軍車輛非線性動力學相關理論 53
1.6.1 非線性動力學的幾個歷史性突破 53
1.6.2 非線性振動與分岔理論 57
1.6.3 混沌 59
參考文獻 63
第二章 輪軌滾動接觸理論 64
2.1 輪軌滾動接觸理論體系和架構 64
2.2 輪軌接觸幾何關系 66
2.2.1 輪軌基本特征及輪軌接觸參數 66
2.2.2 輪軌接觸幾何求解方法 75
2.2.3 輪軌三維接觸幾何求解方法 78
2.3 輪軌蠕滑理論 92
2.3.1 帶著及蠕滑現象 93
2.3.2 蠕滑率的求解 95
2.4 輪軌法向接觸理論 96
2.4.1 Hertz接觸理論的適用條件 97
2.4.2 橢圓接觸斑的確定 98
2.4.3 Hertz接觸條件下的法向力計算 99
2.4.4 non-Hertz接觸條件下的法向力計算 102
2.5 輪軌滾動接觸經典理論 106
2.5.1 輪軌滾動接觸理論發展歷程 106
2.5.2 Kalker線性蠕滑率/力模型 107
2.5.3 Johnson-Vermeulen無自旋三維滾動接觸模型 110
2.5.4 Kalker的FASTSIM算法 110
2.5.5 Polach 非線性滾動接觸理論 113
2.5.6 經驗公式 117
2.6 三維滾動接觸問題求解方法 118
2.6.1 經典滾動接觸理論的局限性 118
2.6.2 基于有限元法的輪軌接觸力學 120
2.6.3 基于有限元參數二次規劃法的接觸理論 122
2.6.4 非穩態滾動接觸力學 124
2.7 考慮接觸表面特性的輪軌接觸問題分析方法 125
2.7.1 表面溫度對摩擦系數的影響問題 126
2.7.2 表面粗糙度對蠕滑力的影響研究 126
2.7.3 微觀水平下的輪軌接觸力分析方法 128
2.8 輪軌滾動接觸摩擦管理思路和方法 132
2.8.1 輪軌秸著 132
2.8.2 輪軌磨耗 135
2.8.3 摩擦管理 137
參考文獻 139
第三章 機車車輛垂向動力學 142
3.1 機車車輛自由振動 142
3.1.1 機車幸輛簡化的單自由度垂向振動模型 143
3.1.2 機車車輛簡化的兩自由度垂向振動模型 147
3.2 機車車輛強迫振動 150
3.2.1 機草草輛簡化的單自由度強迫振動模型 150
3.2.2 機車車輛簡化的兩自由度強迫振動模型 152
3.3 機車車輛隨機振動 155
3.3.1 隨機振動基礎 155
3.3.2 機車車輛的垂向隨機振動分析模型 160
3.4 高速客車垂向振動響應的數值求解方法 165
3.5 車輛垂向振動對軌道結構動力性能的影響 171
3.5.1 車輛垂向振動影響軌道結構動力性能評定標準 171
3.5.2 輪軌動態作用力的影響因素分析 172
參考文獻 173
第四章 機車車輛的橫向運行穩定性 174
4.1 車輛蛇行運動與自激振動機理 174
4.1.1 機軍車輛的蛇行運動 174
4.1.2 機車車輛的自激振動機理 180
4.2 車輛橫向運行穩定性仿真分析方法 185
4.2.1 牢輛橫向運行穩定性線性分析方法 185
4.2.2 車輛橫向運行穩定性非線性分析方法
4.3 車輛的蛇行失穩極限環分岔形式 209
4.3.1 機幸車輛系統常微分方程的分岔 209
4.3.2 機車車輛Hopf分岔形式及影響因素 212
4.4 高速車輛橫向運行穩定性評價方法 217
4.4.1 高速車輛穩定性評價方法案例比較分析 218
4.4.2 高速車輛穩定性評價方法的新建議 226
4.5 提高機車車輛橫向運行穩定性的方法 228
4.5.1 合理的軸箱定位剛度 228
4.5.2 設置抗蛇行減振器和橫向減振器 228
4.5.3 選擇合理的車輪踏面斜率 230
4.5.4 其他方法 230
參考文獻 232
第五章 機車車輛曲線通過分析方法 233
5.1 蠕滑力導向機理 233
5.1.1 輪對通過曲線時的純滾線 233
5.1.2 曲線通過時作用在輪對上的蠕滑力 234
5.1.3 蠕滑力導向機理 236
5.2 幸輛穩態曲線通過分析方法 237
5.2.1 線性穩態曲線通過 238
5.2.2 非線性穩態曲線通過 243
5.3 幸輛動態曲線通過分析方法 248
5.3.1 軌道模型 249
5.3.2 蠕滑力-蠕滑率模型 250
5.3.3 輪對動態曲線通過的運動方程 251
5.3.4 轉向架及車體動態曲線通過的運動方程 255
5.4 徑向轉向架 257
5.4.1 自導向徑向轉向架 257
5.4.2 迫導向徑向轉向架 258
5.4.3 動力學特性分析模型及運動方程 259
5.5 獨立輪對 261
5.5.1 獨立輪對的結構及特點 261
5.5.2 自調節獨立輪對的導向原理 262
5.6 車輛曲線通過性能評價方法
5.6.1 輪對與軌道間的橫向力 266
5.6.2 脫軌系數 266
5.6.3 離心加速度 266
5.6.4 沖角 267
5.6.5 磨耗數和磨耗指數 267
參考文獻 268
第六章 機車車輛脫軌安全性 269
6.1 脫軌類型及原因分析 269
6.1.1 脫軌的過程及其分類 269
6.1.2 脫軌原因及影響因素 273
6.2 脫軌仿真研究 276
6.2.1 對準靜態爬軌過程的仿真研究 277
6.2.2 高頻輪重變化對脫軌影響的仿真研究 278
6.2.3 對蛇行失穩導致脫軌過程的仿真研究 279
6.2.4 動態脫軌過程的仿真研究 281
6.3 脫軌試驗研究 287
6.3.1 脫軌試驗簡介 287
6.3.2 日本持勝試驗線上的貨車脫軌試驗 289
6.3.3 中國的貨物列車脫軌試驗 292
6.3.4 意大利實心軍軸單輪對脫軌試驗 294
6.4 現行脫軌評價方法 297
6.4.1 車輛爬軌脫軌準則 297
6.4.2 JNR以及EMD的脫軌系數持續時間指標 303
6.4.3 由軌距擴大或鋼軌翻轉引起的脫軌的評價準則 305
6.5 脫軌評價新方法 307
6.5.1 根據車輪抬升量評判車輛脫軌的方法與準則 307
6.5.2 車輛脫軌安全評判的動態限度 308
6.5.3 列車脫軌能量隨機分析理論 309
6.5.4 三維準靜態脫軌準則的研究 309
6.5.5 高速列車動態脫軌評價方法 311
6.6 脫軌預防措施 311
6.6.1 車輛設計方面 312
6.6.2 軌道設計方面 312
6.6.3 運用維護方面 312
參考文獻 313
第七章 機車車輛動力學性能試驗技術 316
7.1 試驗方案設計 316
7.1.1 試驗的必要性 316
7.1.2 試驗方案選擇 317
7.1.3 試驗條件 317
7.1.4 試驗線路的選定 319
7.1.5 試驗主耍參數 319
7.2 試驗方案實施 329
7.2.1 一般方法及原理 330
7.2.2 測試用傳感器
7.2.3 測點布置 339
7.2.4 測試設備 339
7.2.5 測試流程 341
7.3 試驗數據采集與處理方法 341
7.3.1 數據采集 342
7.3.2 數據檢驗 343
7.3.3 數據的統計處理方法 348
7.4 試驗結果評判標準 350
7.4.1 車輛安全性評判標準 351
7.4.2 軌道疲勞 355
7.4.3 平穩性(舒適性)評判標準 357
參考文獻 364
第八章 機車車輛動力學新發展 366
8.1 剛柔搞合系統動力學 366
8.1.1 機車車輛剛柔搞合系統建模方法 367
8.1.2 機軍車輛剛柔體系統動力學應用實例 372
8.2 主動及半主動控制技術 377
8.2.1 主動及半主動控制技術的控制原理 377
8.2.2 主動及半主動控制技術在機車車輛性能優化中的應用 380
8.3 機車車輛狀態監測及故障診斷技術 394
8.3.1 機車車輛監測診斷技術的發展趨勢 395
8.3.2 狀態監測及故障診斷方法 398
8.3.3 機車車輛故障診斷技術應用實例 398
8.4 高速鐵路大系統藕合研究體系及其系統建模 406
8.4.1 高速列車禍合大系統的基本構成 406
8.4.2 高速列車搞合大系統的功能 410
8.4.3 高速列車搞合大系統服役模擬研究 413
8.5 優化技術在機車軍輛中的應用 415
8.5.1 車輪型面優化的研究進展 416
8.5.2 遺傳算法在機車車輛動力學性能優化中的應用 422
參考文獻 426
“軌道交通科技攻關學術著作系列”序
序
前言
**章 機車車輛動力學基本理論和方法 1
1.1 機車車輛動力學研究對象 1
1.1.1 機車車輛的基本特點及組成 1
1.1.2 軌道線路的基本特點及軌道不平順 4
1.2 機車車輛動力學分析思路及流程 9
1.3 機車車輛多剛體動力學模型建立方法 10
1.3.1 多剛體動力學基礎知識 11
1.3.2 牛頓-歐拉法 14
1.3.3 達朗貝爾原理 16
1.3.4 虛功原理及動能和勢能 16
1.3.5 拉格朗日分析力學 20
1.3.6 哈密頓正則方程 22
1.4 機車車輛動力學求解方法 24
1.4.1 凱恩方法 24
1.4.2 振型疊加法 27
1.4.3 直接積分法 29
1.4.4 辛數學方法 36
1.5 理論模型的系統分析方法 41
1.5.1 阻尼對振動衰減的影響 41
1.5.2 幅頻特性分析 43
1.5.3 頻譜分析 47
1.6 機軍車輛非線性動力學相關理論 53
1.6.1 非線性動力學的幾個歷史性突破 53
1.6.2 非線性振動與分岔理論 57
1.6.3 混沌 59
參考文獻 63
第二章 輪軌滾動接觸理論 64
2.1 輪軌滾動接觸理論體系和架構 64
2.2 輪軌接觸幾何關系 66
2.2.1 輪軌基本特征及輪軌接觸參數 66
2.2.2 輪軌接觸幾何求解方法 75
2.2.3 輪軌三維接觸幾何求解方法 78
2.3 輪軌蠕滑理論 92
2.3.1 帶著及蠕滑現象 93
2.3.2 蠕滑率的求解 95
2.4 輪軌法向接觸理論 96
2.4.1 Hertz接觸理論的適用條件 97
2.4.2 橢圓接觸斑的確定 98
2.4.3 Hertz接觸條件下的法向力計算 99
2.4.4 non-Hertz接觸條件下的法向力計算 102
2.5 輪軌滾動接觸經典理論 106
2.5.1 輪軌滾動接觸理論發展歷程 106
2.5.2 Kalker線性蠕滑率/力模型 107
2.5.3 Johnson-Vermeulen無自旋三維滾動接觸模型 110
2.5.4 Kalker的FASTSIM算法 110
2.5.5 Polach 非線性滾動接觸理論 113
2.5.6 經驗公式 117
2.6 三維滾動接觸問題求解方法 118
2.6.1 經典滾動接觸理論的局限性 118
2.6.2 基于有限元法的輪軌接觸力學 120
2.6.3 基于有限元參數二次規劃法的接觸理論 122
2.6.4 非穩態滾動接觸力學 124
2.7 考慮接觸表面特性的輪軌接觸問題分析方法 125
2.7.1 表面溫度對摩擦系數的影響問題 126
2.7.2 表面粗糙度對蠕滑力的影響研究 126
2.7.3 微觀水平下的輪軌接觸力分析方法 128
2.8 輪軌滾動接觸摩擦管理思路和方法 132
2.8.1 輪軌秸著 132
2.8.2 輪軌磨耗 135
2.8.3 摩擦管理 137
參考文獻 139
第三章 機車車輛垂向動力學 142
3.1 機車車輛自由振動 142
3.1.1 機車幸輛簡化的單自由度垂向振動模型 143
3.1.2 機車車輛簡化的兩自由度垂向振動模型 147
3.2 機車車輛強迫振動 150
3.2.1 機草草輛簡化的單自由度強迫振動模型 150
3.2.2 機車車輛簡化的兩自由度強迫振動模型 152
3.3 機車車輛隨機振動 155
3.3.1 隨機振動基礎 155
3.3.2 機車車輛的垂向隨機振動分析模型 160
3.4 高速客車垂向振動響應的數值求解方法 165
3.5 車輛垂向振動對軌道結構動力性能的影響 171
3.5.1 車輛垂向振動影響軌道結構動力性能評定標準 171
3.5.2 輪軌動態作用力的影響因素分析 172
參考文獻 173
第四章 機車車輛的橫向運行穩定性 174
4.1 車輛蛇行運動與自激振動機理 174
4.1.1 機軍車輛的蛇行運動 174
4.1.2 機車車輛的自激振動機理 180
4.2 車輛橫向運行穩定性仿真分析方法 185
4.2.1 牢輛橫向運行穩定性線性分析方法 185
4.2.2 車輛橫向運行穩定性非線性分析方法
4.3 車輛的蛇行失穩極限環分岔形式 209
4.3.1 機幸車輛系統常微分方程的分岔 209
4.3.2 機車車輛Hopf分岔形式及影響因素 212
4.4 高速車輛橫向運行穩定性評價方法 217
4.4.1 高速車輛穩定性評價方法案例比較分析 218
4.4.2 高速車輛穩定性評價方法的新建議 226
4.5 提高機車車輛橫向運行穩定性的方法 228
4.5.1 合理的軸箱定位剛度 228
4.5.2 設置抗蛇行減振器和橫向減振器 228
4.5.3 選擇合理的車輪踏面斜率 230
4.5.4 其他方法 230
參考文獻 232
第五章 機車車輛曲線通過分析方法 233
5.1 蠕滑力導向機理 233
5.1.1 輪對通過曲線時的純滾線 233
5.1.2 曲線通過時作用在輪對上的蠕滑力 234
5.1.3 蠕滑力導向機理 236
5.2 幸輛穩態曲線通過分析方法 237
5.2.1 線性穩態曲線通過 238
5.2.2 非線性穩態曲線通過 243
5.3 幸輛動態曲線通過分析方法 248
5.3.1 軌道模型 249
5.3.2 蠕滑力-蠕滑率模型 250
5.3.3 輪對動態曲線通過的運動方程 251
5.3.4 轉向架及車體動態曲線通過的運動方程 255
5.4 徑向轉向架 257
5.4.1 自導向徑向轉向架 257
5.4.2 迫導向徑向轉向架 258
5.4.3 動力學特性分析模型及運動方程 259
5.5 獨立輪對 261
5.5.1 獨立輪對的結構及特點 261
5.5.2 自調節獨立輪對的導向原理 262
5.6 車輛曲線通過性能評價方法
5.6.1 輪對與軌道間的橫向力 266
5.6.2 脫軌系數 266
5.6.3 離心加速度 266
5.6.4 沖角 267
5.6.5 磨耗數和磨耗指數 267
參考文獻 268
第六章 機車車輛脫軌安全性 269
6.1 脫軌類型及原因分析 269
6.1.1 脫軌的過程及其分類 269
6.1.2 脫軌原因及影響因素 273
6.2 脫軌仿真研究 276
6.2.1 對準靜態爬軌過程的仿真研究 277
6.2.2 高頻輪重變化對脫軌影響的仿真研究 278
6.2.3 對蛇行失穩導致脫軌過程的仿真研究 279
6.2.4 動態脫軌過程的仿真研究 281
6.3 脫軌試驗研究 287
6.3.1 脫軌試驗簡介 287
6.3.2 日本持勝試驗線上的貨車脫軌試驗 289
6.3.3 中國的貨物列車脫軌試驗 292
6.3.4 意大利實心軍軸單輪對脫軌試驗 294
6.4 現行脫軌評價方法 297
6.4.1 車輛爬軌脫軌準則 297
6.4.2 JNR以及EMD的脫軌系數持續時間指標 303
6.4.3 由軌距擴大或鋼軌翻轉引起的脫軌的評價準則 305
6.5 脫軌評價新方法 307
6.5.1 根據車輪抬升量評判車輛脫軌的方法與準則 307
6.5.2 車輛脫軌安全評判的動態限度 308
6.5.3 列車脫軌能量隨機分析理論 309
6.5.4 三維準靜態脫軌準則的研究 309
6.5.5 高速列車動態脫軌評價方法 311
6.6 脫軌預防措施 311
6.6.1 車輛設計方面 312
6.6.2 軌道設計方面 312
6.6.3 運用維護方面 312
參考文獻 313
第七章 機車車輛動力學性能試驗技術 316
7.1 試驗方案設計 316
7.1.1 試驗的必要性 316
7.1.2 試驗方案選擇 317
7.1.3 試驗條件 317
7.1.4 試驗線路的選定 319
7.1.5 試驗主耍參數 319
7.2 試驗方案實施 329
7.2.1 一般方法及原理 330
7.2.2 測試用傳感器
7.2.3 測點布置 339
7.2.4 測試設備 339
7.2.5 測試流程 341
7.3 試驗數據采集與處理方法 341
7.3.1 數據采集 342
7.3.2 數據檢驗 343
7.3.3 數據的統計處理方法 348
7.4 試驗結果評判標準 350
7.4.1 車輛安全性評判標準 351
7.4.2 軌道疲勞 355
7.4.3 平穩性(舒適性)評判標準 357
參考文獻 364
第八章 機車車輛動力學新發展 366
8.1 剛柔搞合系統動力學 366
8.1.1 機車車輛剛柔搞合系統建模方法 367
8.1.2 機軍車輛剛柔體系統動力學應用實例 372
8.2 主動及半主動控制技術 377
8.2.1 主動及半主動控制技術的控制原理 377
8.2.2 主動及半主動控制技術在機車車輛性能優化中的應用 380
8.3 機車車輛狀態監測及故障診斷技術 394
8.3.1 機車車輛監測診斷技術的發展趨勢 395
8.3.2 狀態監測及故障診斷方法 398
8.3.3 機車車輛故障診斷技術應用實例 398
8.4 高速鐵路大系統藕合研究體系及其系統建模 406
8.4.1 高速列車禍合大系統的基本構成 406
8.4.2 高速列車搞合大系統的功能 410
8.4.3 高速列車搞合大系統服役模擬研究 413
8.5 優化技術在機車軍輛中的應用 415
8.5.1 車輪型面優化的研究進展 416
8.5.2 遺傳算法在機車車輛動力學性能優化中的應用 422
參考文獻 426
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機車車輛動力學 節選
**章 機車車輛動力學基本理論和方法 機車軍輛動力學也稱軍輛系統動力學，主要是研究列軍在線路上運行時機軍車輛各個構件之間、各節車輛之間及列車與線路之間的力、加速度和位移等相互動力作用的一門學科。其研究內容主要包括垂向動力學、橫向動力學、輪軌幾何關系與輪軌蠕滑作用以及其運行平穩性、穩定性等。本章以機車幸輛為主要研究對象，主要考慮車輛作為多剛體系統在軌道線路的外激勵作用下的動力學特性。 1.1節介紹機車車輛動力學這門學科主要的研究對象及特點；1.2節闡述機車車輛動力學分析思路及流程；1.3節和1.4節就機車車輛多剛體動力學的力學模型建立及求解方法進行歸納；1.5節介紹如何根據理論分析結果對系統進行評價；1.6節簡要介紹與機車車輛動力學有關的非線性動力學理論。 1.1 機車車輛動力學研究對象 鐵路運輸是依靠列車在線路上運行來實現的。其整體系統主要是由機車車輛和軌道線路組成，在這個復雜系統中，它們相互聯系又相互作用。為了準確地建立動力學模型，其首要任務是明確機軍車輛動力學的研究對象，了解其結構組成和特點，本節就機車車輛與軌道線路的特點與組成分別進行介紹。 1.1.1 機車車輛的基本特點及組成 1.機車車輛的基本特點 絕大多數的機車車輛是沿專門為其鋪設的鋼軌運行，這種特殊的輪軌關系成為機車車輛的*大特征，并由此產生了許多其他特點。 （1）自行導向：一般交通運輸工具均具有操縱運行方向的機構，但機車車輛是通過輪軌結構使得車輪沿直線及曲線軌道運行，而無需控制方向。 （2）隨行運動：由于車輛輪對具有一定形狀踏面，輪對沿著平直鋼軌滾動時，產生一種特有運動——輪對橫向移動的同時繞通過其質心的鉛垂軸轉動，即蛇行運動，如圖1.1所示。 （3）低運行阻力：與公路汽車、輪船等其他交通工具相比，機車車輛的運行阻力小。其運行阻力受線路條件的影響，主要包括走行部的軸與軸承以及幸輪與接觸面的摩擦阻力。機車車輛的輪對與軌道均為硬度較高的鋼材，且輪軌接觸變形小，因而車輛運行中摩擦阻力較小。 圖1.1 輪對蛇行運動示意圖 （4）成列運行：由于機車車輛的自導向與低運行阻力的特點決定它可以編組、連掛組成列車，車與車之間需設連接、緩沖裝置，且由于列車慣性較大，每輛車均需設置制動裝置。 （5）嚴格限界要求：機車車輛在軌道上運行，元法像其他運輸工具主動避讓靠近物，因而對車輛輪廓及運行環境具有嚴格的限界要求，以確保運行的安全可靠。 2.機車車輛主要結構部件 機車車輛從出現初期至近代，由于不同的目的、用途及運用條件，機車車輛形成了多種多樣的類型與結構，但基本是由車體、轉向架、牽引裝置及制動裝置等組成，如圖1.2所示。 圖1.2 機車車輛的基本組成 （1）車體：車體的主要功能是容納運輸對象（旅客、貨物），一般軌道車輛是采用前后兩個獨立的走行部（轉向架）支承并引導車體運行。車體可相對轉向架的構架運動，彈簧懸掛緩和軌道不平順等引起的外部激勵，提高旅客乘坐舒適性。多級懸掛中的減振器充當阻尼作用，外部激勵引起的車體振動能量將在振蕩時被耗散。 車體作為剛體彈性支承在走行部上，因而此剛體稱為簧上質量。車體具有6個自由度和相應的主振型：車體沿z軸方向所作的鉛垂振動為沉浮振動；沿y軸方向所作的橫向振動為橫擺振動；沿z軸方向所作的縱向振動為伸縮振動；車體繞z軸作幅角為的回轉振動為搖頭振動；繞y軸作幅角為士。的回轉振動為點頭振動；繞z軸作幅角為的回轉振動為側滾振動，如圖1.3所示。 圖1.3 車體的振動形式 （2）走行部：它位于車體與軌道之間，引導車輛沿軌道運行和承受來自車體及線路的各種載荷并緩和動作用力，它是車輛的關鍵部件，又稱為轉向架。由于車輛的用途、運行條件、制造和檢修能力及歷史傳統等因素的不同，轉向架的類型繁多、結構各異。但它們又都具有共同的特點，其基本組成部分和作用是相同的。一般轉向架的組成可以分為以下幾部分，如圖1.4所示。 構架：它是轉向架的骨架，是安裝各種零件的載體，承受和傳遞運行過程中產生的各向力。轉向架構架具有與車體類似的剛體振動自由度，即浮沉、橫擺、伸縮、搖頭、點頭、側滾。 輪對：直接向鋼軌傳遞列車重量和動作用力。通過輪對的回轉實現列車在鋼軌上的軸箱遠行。 軸箱及定位裝置：它是聯系構架和輪對的活動"關節"，它除了保證輪對能自由回轉外，還能通過其定位裝置使輪對適應線路條件，相對于構架前后、左右運動。 圖1.4 轉向架示意圖 彈性懸掛裝置：它是用來保證一定的軸重分配、緩和輪軌沖擊作用、保證車輛運行平穩性等動力學性能的重要裝置。該裝置一般由彈簧、減振器及彈性定位元件組成。設置在輪對與轉向架之間的彈簧懸掛裝置稱為軸箱懸掛裝置或者一系懸掛裝置，設置在構架與車體之間的彈簧懸掛裝置稱為中央懸掛裝置或者二系懸掛裝置。 轉向架按彈簧懸掛裝置的不同可以分為一系彈簧懸掛轉向架和二系懸掛轉向架.采用一系懸掛的車輛，從車體至輪對之間，只設有一系彈簧減振裝置，如圖1.5（a）所示。所謂"一系"，是指車體的振動只經過一次彈簧減振裝置實施減振。采用一系彈簧懸掛，轉向架比較簡單，便于檢修，制造成本較低。所以一般多在對運行品質要求相對較低的貨車轉向架上采用.采用工系懸掛的車輛上，從車體至輪軌之間，設有二系彈簧減振裝置，如圖1.5（b）所示。在轉向架中同時有搖枕彈簧減振裝置和軸箱彈簧減振裝置，使軍體的振動經歷二次彈簧減振裝置衰減。三系彈簧懸掛的轉向架結構比較復雜，采用的零部件數目較多，但由于它是從上向下由車體至構架再由構架到輪對，先后兩次充分利用從車體底架至輪對之間的有限空間，具有較大的彈簧裝置總靜撓度，并對搖枕懸掛和軸箱懸掛分別選擇各自的減振阻尼及剛度，確定適宜的撓度比，改善車輛的運行品質。所以，二系彈簧懸掛多在對運行品質要求較高的客車轉向架上采用。 圖1.5 彈簧懸掛簡圖 （3）牽引與制動裝置：它們是保證列車安全運行及準確停車所必不可少的裝置，提供和控制列車運行或停止運動的縱向力。 按有無牽引動力，大致分為動幸與拖車兩種形式。動車是通過變速系統驅動動輪轉動，在導向軌道上產生帶摩擦性質的水平教著力，推動動車并牽引拖車前進。由于列車的慣性很大，因而不僅要在動車上安裝制動裝置，還必須在拖車上設置制動裝置，這樣才能使運行中的車輛按需要減速或在規定距離內停車。 （4）連接和緩沖裝置：列車成列運行必須借助連接裝置，即在車輛間的連接部位設置連接器或軍鉤緩沖器，傳遞列車的縱向力并吸收縱向載荷變化時產生的縱向振動或沖動。 緩沖裝置一般位于幸輛間的車鉤后部，具有彈簧與阻尼性質，在一定程度上緩和沖擊并吸收縱向振動能量，對減小車組間縱向沖動有很大作用。 1.1.2 軌道線路的基本特點及軌道不平順 1.軌道線路的基本特點 軌道支承與引導機車車輛沿既定線路運行，它承載車輛重量、橫向荷載以及牽引制動時的縱向力。軌道一般由鋼軌、軌枕、道床及路基等組成，如圖1.6所示。軌道的幾何與力學特性是影響軌道車輛運行性能的主要因素，其主要作用如下： 圖1.6 軌道基本結構 1-鋼軌；2-中間連接件；3-軌枕；4-道床；5-路基 （1）承載減振。軌枕下的道床由石昨或軌道板組成，能有效吸收輪軌振動，將輪軸載荷擴展到面積更大的路基上。 （2）降低磨耗。鋼軌軌頭具有與車輪踏面相匹配的斷面輪廓，且軌面平滑，滾動阻力小，從而在提供導向力的同時提高車輛抗蛇行的動力性能和輪軌磨耗性能。 （3）彈性阻尼性。軌道的結構具有彈性阻尼特點，軌道的幾何和彈性不平順是形成輪軌振動的基本要素，軌道的不平順是不可避免的，它不僅包括軌道的幾何不平順而且包括彈性不平順，因而要設計良好的軌道車輛，必須考慮軌道的幾何與力學特性。 2.線路平面構造 一般的線路平面圖是由直線區段、圓曲線區段以及連接兩者的緩和曲線組成，在站場中的多股道之間是通過道岔來連接的。 1）直線 兩股鋼軌在直線區段時，軌頂應在同一水平面上.當車輛在直線上運行時，如果軌頂不在同一水平面，將使車輛輪對所受的垂向力不均勻分布。為減少垂向載荷的不均勻分布，需控制線路的平順性。 直線線路分為有縫線路和無縫線路兩種。有縫線路采用左、右軌同時出現軌縫的對接接頭方法，這種形式比軌縫左、右錯開排列的錯接接頭容易保證軌頂的平順性。元縫線路是用普通標準長度的鋼軌在線路上焊接而成的長鋼軌，而不是在元限長的線路上不出現軌縫，僅僅是減少了軌縫的數量。由于接頭減少，車輛運行更趨平順。 鋼軌的熱脹冷縮是元法避免的，元縫線路靠軌枕、道床等形成的縱向阻力阻礙鋼軌變形。夏季高溫時，線路內的溫度壓應力較大，在輪對與線路間的橫向力作用下，可能會產生"漲軌"這一種扭曲變形。
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