高速列車系統集成

目錄
“軌道交通科技攻關學術著作系列”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問題 9
1.3 本書內容的幾點說明 13
參考文獻 16
第2章 高速列車系統的模型化分析方法 18
2.1 系統概述 18
2.1.1 系統的概念 18
2.1.2 系統動力學簡介 20
2.1.3 系統的分類 20
2.2 系統模型與分析的基礎知識 22
2.2.1 系統數學模型的表達 22
2.2.2 系統的方框圖描述 38
2.2.3 頻率特性及其與傳遞函數的關系 48
2.2.4 系統頻率特性的求取 57
2.2.5 離散系統的頻率特性 59
2.2.6 非線性系統的分析方法 60
2.3 高速列車系統分析方程 69
2.4 系統辨識知識 70
2.4.1 系統辨識的基本概念 71
2.4.2 系統辨識的分類 72
2.4.3 系統辨識的過程 73
2.4.4 系統辨識的方法 75
2.5 系統辨識在車輛系統故障診斷中的應用 76
2.5.1 鐵道車輛采用系統辨識的必要性 76
2.5.2 車輛系統故障診斷的任務 77
2.5.3 車輛轉向架監(jiān)測診斷子系統的構成 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 82
參考文獻 86
第3章 高速列車系統輸入 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 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 *線超高的設置 111
3.2.5 緩和*線的設置 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 與質量有關的幾個定義 138
3.3.6 輪重與軸重 143
3.3.7 與重量有關的各種載荷的計算方法 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 扭轉載荷(斜對稱載荷) 161
3.3.12 車體的頂車載荷 162
3.3.13 車頂的作業(yè)載荷 162
3.3.14 零部件的固結強度 162
3.3.15 牽引電機的扭矩 163
3.3.16 輪軌縱向摩擦力 163
3.3.17 輪軌黏著力 164
3.3.18 列車運行阻力 167
3.4 氣動載荷 169
3.4.1 列車高速運行帶來的問題 169
3.4.2 運行阻力 169
3.4.3 列車交會壓力波 175
3.4.4 氣動升力 177
3.4.5 側風 178
3.4.6 通風冷卻進排氣口的微氣壓 178
3.4.7 車內微氣壓波 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 牽引供電系統簡介 180
3.5.2 互聯互通對牽引供電制式的要求 180
3.5.3 接觸網 181
3.5.4 與高速列車有關的供電系統品質的幾個問題 183
3.6 運輸組織相關問題 183
3.7 輸入的動態(tài)特性知識 184
參考文獻 187
第4章 高速列車系統輸出 188
4.1 輸出的種類與利用 188
4.2 典型輸入信號下的系統輸出響應 191
4.2.1 一階微分方程描述的系統對典型輸入信號的響應 192
4.2.2 二階微分方程描述的系統對典型輸入信號的響應 195
4.2.3 狀態(tài)方程描述的系統對典型輸入信號的響應 197
4.2.4 離散系統對典型輸入信號的響應 200
4.3 利用高速列車的響應進行安全監(jiān)測 200
4.3.1 高速列車安全監(jiān)測的任務 201
4.3.2 安全監(jiān)測與診斷決策系統構成 203
4.3.3 基本單元硬件架構 206
4.3.4 傳感器的選擇與布置 207
4.3.5 安全監(jiān)測系統的可靠性 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進行故障診斷 215
4.4.1 不利速度區(qū)的概念 215
4.4.2 單一頻率振動形成的不利速度區(qū) 220
4.4.3 兩個頻率振動疊加形成的不利速度區(qū) 224
4.4.4 不利速度區(qū)的調整 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改善車輛性能 233
4.5.1 控制工程中改善系統性能的方法 233
4.5.2 主動半主動控制技術 239
參考文獻 247
第5章 高速列車系統特性 248
5.1 高速列車系統特性的基本要求 248
5.1.1 高速列車的主要技術經濟指標 248
5.1.2 高速列車設計原則 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 重量的計算方法 261
5.4.4 關于稱重試驗 262
5.5 高速走行性能 263
5.5.1 性能要求 263
5.5.2 高速動力學性能 264
5.5.3 直線運動穩(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 運行平穩(wěn)性 271
5.6 承載性能 273
5.6.1 強度評定內容 273
5.6.2 應力評定 273
5.6.3 變形評定 274
5.6.4 穩(wěn)定性評定 274
5.6.5 疲勞強度評定 275
5.6.6 應力集中問題 278
5.6.7 剛度的判定 279
5.6.8 自振頻率的評定 279
5.6.9 氣密強度 279
5.6.10 沖擊強度 280
5.7 設備的耐沖擊和耐振動性能 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 牽引計算 284
5.8.4 網側性能指標 284
5.9 制動性能 285
5.10 列車的重聯性能 293
5.11 氣動性能 294
5.12 密封性能 297
5.13 車內環(huán)境參數控制性能 302
5.13.1 列車高速走行對車內環(huán)境的影響 302
5.13.2 車內環(huán)境控制系統的任務及控制目標 302
5.13.3 壓力保護 304
5.13.4 通風 305
5.13.5 應急通風 306
5.13.6 溫度控制 306
5.13.7 車內噪聲 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 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 可維護性 317
5.15.5 安全性 324
參考文獻 326
第6章 高速列車與相關系統的關系 327
6.1 高速列車與限界的關系 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 我國高速機車車輛限界的發(fā)展歷程 333
6.1.4 動態(tài)包絡線的計算 337
6.1.5 與互聯互通的關系 341
6.1.6 我國鐵路機車車輛限界的改進方向 343
6.2 高速列車與線路相關問題 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系 354
6.2.13 關于選線的幾個問題 354
6.3 高速列車與互聯互通相關的問題 355
6.3.1 高速鐵路與既有線的互通問題 355
6.3.2 高速動車組之間的互聯問題 358
6.3.3 高速列車與救援機車的互聯問題 363
6.3.4 與通信信號的相關問題 364
6.4 高速列車與運營相關的問題 365
6.4.1 與各種交通運輸工具的銜接 365
6.4.2 多種經營模式探究 365
6.4.3 運營與高速列車的關系 365
6.4.4 整備作業(yè) 367
6.4.5 客運與貨運 369
6.5 高速列車與電氣化線路的供電關系 370
6.5.1 供電網網壓波動范圍 370
6.5.2 電源三相電壓的不平衡現象 371
6.5.3 功率因數 371
6.5.4 諧波 372
6.5.5 關于過分相區(qū) 373
6.5.6 接觸網 376
6.6 高速列車與通信信號相關的問題 378
6.6.1