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