高速列車系統(tǒng)集成

目錄
“軌道交通科技攻關(guān)學(xué)術(shù)著作系列”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高速鐵路發(fā)展的概況 1
1.1.1 世界高速鐵路的發(fā)展 1
1.1.2 中國高速鐵路的發(fā)展 2
1.1.3 中國高速列車的研發(fā)歷程 8
1.2 高速列車遇到的科學(xué)問題 9
1.3 本書內(nèi)容的幾點(diǎn)說明 13
參考文獻(xiàn) 16
第2章 高速列車系統(tǒng)的模型化分析方法 18
2.1 系統(tǒng)概述 18
2.1.1 系統(tǒng)的概念 18
2.1.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡介 20
2.1.3 系統(tǒng)的分類 20
2.2 系統(tǒng)模型與分析的基礎(chǔ)知識 22
2.2.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的表達(dá) 22
2.2.2 系統(tǒng)的方框圖描述 38
2.2.3 頻率特性及其與傳遞函數(shù)的關(guān)系 48
2.2.4 系統(tǒng)頻率特性的求取 57
2.2.5 離散系統(tǒng)的頻率特性 59
2.2.6 非線性系統(tǒng)的分析方法 60
2.3 高速列車系統(tǒng)分析方程 69
2.4 系統(tǒng)辨識知識 70
2.4.1 系統(tǒng)辨識的基本概念 71
2.4.2 系統(tǒng)辨識的分類 72
2.4.3 系統(tǒng)辨識的過程 73
2.4.4 系統(tǒng)辨識的方法 75
2.5 系統(tǒng)辨識在車輛系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用 76
2.5.1 鐵道車輛采用系統(tǒng)辨識的必要性 76
2.5.2 車輛系統(tǒng)故障診斷的任務(wù) 77
2.5.3 車輛轉(zhuǎn)向架監(jiān)測診斷子系統(tǒng)的構(gòu)成 79
2.5.4 故障診斷的灰箱辨識方法 80
2.5.5 用模態(tài)理論辨識車輛參數(shù) 82
參考文獻(xiàn) 86
第3章 高速列車系統(tǒng)輸入 87
3.1 環(huán)境 87
3.1.1 海拔 87
3.1.2 氣溫 89
3.1.3 濕度 93
3.1.4 風(fēng) 96
3.1.5 粉塵 98
3.1.6 雨和雷 99
3.1.7 雪 102
3.1.8 霧 103
3.1.9 日照 105
3.1.10 污染與腐蝕 106
3.1.11 熱負(fù)荷 107
3.2 線路 107
3.2.1 線路等級 107
3.2.2 區(qū)間平面*小*線半徑 108
3.2.3 列車可通過*小*線半徑 110
3.2.4 *線超高的設(shè)置 111
3.2.5 緩和*線的設(shè)置 115
3.2.6 隧道與線間距 117
3.2.7 坡道與*小縱斷面*線半徑 119
3.2.8 道岔 121
3.2.9 橋梁 122
3.2.10 鋼軌 123
3.2.11 軌底坡 123
3.2.12 車站 123
3.2.13 線路不平順 124
3.2.14 典型的線路輸入 135
3.3 機(jī)械載荷 136
3.3.1 高速列車的載荷工況 136
3.3.2 基本作用載荷 137
3.3.3 車輛基本作用載荷的使用概要 138
3.3.4 車輛所承受的載荷種類 138
3.3.5 與質(zhì)量有關(guān)的幾個(gè)定義 138
3.3.6 輪重與軸重 143
3.3.7 與重量有關(guān)的各種載荷的計(jì)算方法 147
3.3.8 垂直載荷 147
3.3.9 橫向載荷 153
3.3.10 縱向載荷 157
3.3.11 扭轉(zhuǎn)載荷(斜對稱載荷) 161
3.3.12 車體的頂車載荷 162
3.3.13 車頂?shù)淖鳂I(yè)載荷 162
3.3.14 零部件的固結(jié)強(qiáng)度 162
3.3.15 牽引電機(jī)的扭矩 163
3.3.16 輪軌縱向摩擦力 163
3.3.17 輪軌黏著力 164
3.3.18 列車運(yùn)行阻力 167
3.4 氣動(dòng)載荷 169
3.4.1 列車高速運(yùn)行帶來的問題 169
3.4.2 運(yùn)行阻力 169
3.4.3 列車交會(huì)壓力波 175
3.4.4 氣動(dòng)升力 177
3.4.5 側(cè)風(fēng) 178
3.4.6 通風(fēng)冷卻進(jìn)排氣口的微氣壓 178
3.4.7 車內(nèi)微氣壓波 179
3.4.8 礫石沖擊載荷和飛彈沖擊載荷 179
3.4.9 鳥撞載荷 179
3.5 電力 179
3.5.1 牽引供電系統(tǒng)簡介 180
3.5.2 互聯(lián)互通對牽引供電制式的要求 180
3.5.3 接觸網(wǎng) 181
3.5.4 與高速列車有關(guān)的供電系統(tǒng)品質(zhì)的幾個(gè)問題 183
3.6 運(yùn)輸組織相關(guān)問題 183
3.7 輸入的動(dòng)態(tài)特性知識 184
參考文獻(xiàn) 187
第4章 高速列車系統(tǒng)輸出 188
4.1 輸出的種類與利用 188
4.2 典型輸入信號下的系統(tǒng)輸出響應(yīng) 191
4.2.1 一階微分方程描述的系統(tǒng)對典型輸入信號的響應(yīng) 192
4.2.2 二階微分方程描述的系統(tǒng)對典型輸入信號的響應(yīng) 195
4.2.3 狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)對典型輸入信號的響應(yīng) 197
4.2.4 離散系統(tǒng)對典型輸入信號的響應(yīng) 200
4.3 利用高速列車的響應(yīng)進(jìn)行安全監(jiān)測 200
4.3.1 高速列車安全監(jiān)測的任務(wù) 201
4.3.2 安全監(jiān)測與診斷決策系統(tǒng)構(gòu)成 203
4.3.3 基本單元硬件架構(gòu) 206
4.3.4 傳感器的選擇與布置 207
4.3.5 安全監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性 209
4.3.6 安全監(jiān)測的基本分析方法介紹 210
4.4 利用高速列車的響應(yīng)進(jìn)行故障診斷 215
4.4.1 不利速度區(qū)的概念 215
4.4.2 單一頻率振動(dòng)形成的不利速度區(qū) 220
4.4.3 兩個(gè)頻率振動(dòng)疊加形成的不利速度區(qū) 224
4.4.4 不利速度區(qū)的調(diào)整 226
4.4.5 常見的一些不利速度區(qū)波形 230
4.5 利用高速列車的響應(yīng)改善車輛性能 233
4.5.1 控制工程中改善系統(tǒng)性能的方法 233
4.5.2 主動(dòng)半主動(dòng)控制技術(shù) 239
參考文獻(xiàn) 247
第5章 高速列車系統(tǒng)特性 248
5.1 高速列車系統(tǒng)特性的基本要求 248
5.1.1 高速列車的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 248
5.1.2 高速列車設(shè)計(jì)原則 249
5.2 環(huán)境友好性能 250
5.2.1 噪聲特性 250
5.2.2 振動(dòng)特性 252
5.2.3 大氣污染性能 252
5.2.4 廢水廢物排放 253
5.2.5 線路下沉 254
5.2.6 日照障礙 254
5.2.7 電磁兼容性能 254
5.2.8 防霉防蟲要求 256
5.3 防火阻燃性能 256
5.4 重量均衡性能 259
5.4.1 軸重的限制 259
5.4.2 軸重的均衡 260
5.4.3 重量的計(jì)算方法 261
5.4.4 關(guān)于稱重試驗(yàn) 262
5.5 高速走行性能 263
5.5.1 性能要求 263
5.5.2 高速動(dòng)力學(xué)性能 264
5.5.3 直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 264
5.5.4 抗爬軌穩(wěn)定性 265
5.5.5 抗跳軌穩(wěn)定性 267
5.5.6 抗傾覆穩(wěn)定性 268
5.5.7 輪軸*大橫向力 269
5.5.8 輪軌*大垂向力 270
5.5.9 輪軸平均橫向力 270
5.5.10 運(yùn)行平穩(wěn)性 271
5.6 承載性能 273
5.6.1 強(qiáng)度評定內(nèi)容 273
5.6.2 應(yīng)力評定 273
5.6.3 變形評定 274
5.6.4 穩(wěn)定性評定 274
5.6.5 疲勞強(qiáng)度評定 275
5.6.6 應(yīng)力集中問題 278
5.6.7 剛度的判定 279
5.6.8 自振頻率的評定 279
5.6.9 氣密強(qiáng)度 279
5.6.10 沖擊強(qiáng)度 280
5.7 設(shè)備的耐沖擊和耐振動(dòng)性能 280
5.8 牽引性能 281
5.8.1 性能要求 281
5.8.2 定速功能 283
5.8.3 牽引計(jì)算 284
5.8.4 網(wǎng)側(cè)性能指標(biāo) 284
5.9 制動(dòng)性能 285
5.10 列車的重聯(lián)性能 293
5.11 氣動(dòng)性能 294
5.12 密封性能 297
5.13 車內(nèi)環(huán)境參數(shù)控制性能 302
5.13.1 列車高速走行對車內(nèi)環(huán)境的影響 302
5.13.2 車內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)的任務(wù)及控制目標(biāo) 302
5.13.3 壓力保護(hù) 304
5.13.4 通風(fēng) 305
5.13.5 應(yīng)急通風(fēng) 306
5.13.6 溫度控制 306
5.13.7 車內(nèi)噪聲 308
5.13.8 照明 309
5.13.9 衛(wèi)生與排污 310
5.14 車體隔熱性能 310
5.14.1 高速列車的隔熱 310
5.14.2 車體隔熱性能與能量的關(guān)系 310
5.14.3 車體隔熱的組成 311
5.14.4 車體隔熱材料 311
5.14.5 車體隔熱性能試驗(yàn) 311
5.15 RAMS性能 312
5.15.1 定義 312
5.15.2 可靠性 315
5.15.3 可用性 316
5.15.4 可維護(hù)性 317
5.15.5 安全性 324
參考文獻(xiàn) 326
第6章 高速列車與相關(guān)系統(tǒng)的關(guān)系 327
6.1 高速列車與限界的關(guān)系 327
6.1.1 限界的種類與區(qū)別 327
6.1.2 我國鐵路既有線限界的改變過程 329
6.1.3 我國高速機(jī)車車輛限界的發(fā)展歷程 333
6.1.4 動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的計(jì)算 337
6.1.5 與互聯(lián)互通的關(guān)系 341
6.1.6 我國鐵路機(jī)車車輛限界的改進(jìn)方向 343
6.2 高速列車與線路相關(guān)問題 344
6.2.1 軸重對線路的影響 344
6.2.2 線間距 349
6.2.3 坡道 349
6.2.4 *線半徑 350
6.2.5 緩和*線 350
6.2.6 隧道 351
6.2.7 道岔 351
6.2.8 線路不平順管理 351
6.2.9 鋼軌 352
6.2.10 橋梁 352
6.2.11 站臺 353
6.2.12 高速列車橫向載荷與欠超高的關(guān)系 354
6.2.13 關(guān)于選線的幾個(gè)問題 354
6.3 高速列車與互聯(lián)互通相關(guān)的問題 355
6.3.1 高速鐵路與既有線的互通問題 355
6.3.2 高速動(dòng)車組之間的互聯(lián)問題 358
6.3.3 高速列車與救援機(jī)車的互聯(lián)問題 363
6.3.4 與通信信號的相關(guān)問題 364
6.4 高速列車與運(yùn)營相關(guān)的問題 365
6.4.1 與各種交通運(yùn)輸工具的銜接 365
6.4.2 多種經(jīng)營模式探究 365
6.4.3 運(yùn)營與高速列車的關(guān)系 365
6.4.4 整備作業(yè) 367
6.4.5 客運(yùn)與貨運(yùn) 369
6.5 高速列車與電氣化線路的供電關(guān)系 370
6.5.1 供電網(wǎng)網(wǎng)壓波動(dòng)范圍 370
6.5.2 電源三相電壓的不平衡現(xiàn)象 371
6.5.3 功率因數(shù) 371
6.5.4 諧波 372
6.5.5 關(guān)于過分相區(qū) 373
6.5.6 接觸網(wǎng) 376
6.6 高速列車與通信信號相關(guān)的問題 378
6.6.1