高速铁路道岔设计理论与实践(第3版)
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作者王平，徐井芒著
出版社科学出版社
ISBN9787030712103
出版时间2023-11
装帧精装
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定价398元
货号14868286
上书时间2024-12-23
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目录
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第一章 概述 1
第一节 高速铁路道岔性能要求与设计理念 1
一、高速铁路道岔的性能要求 2
二、高速铁路道岔的设计理念 2
三、高速铁路道岔的技术特点 3
四、高速铁路道岔的发展趋势 4
第二节 中国高速铁路道岔运用状态及评估 5
一、中国高速铁路长期安全运营面临的挑战 6
二、中国高速铁路动车组运用状态 7
三、中国高速铁路轨道结构运用状态 15
四、中国高速铁路道岔运用状态 39
第三节 高速铁路道岔设计、分析理论及发展方向 48
一、高速列车-道岔系统耦合动力学分析理论 49
二、高速铁路道岔转换及控制分析理论 51
三、高速铁路道岔部件疲劳强度分析理论 52
四、高速铁路道岔设计评估及验证技术 53
本章小结 53
参考文献 54
第二章 高速铁路道岔轮轨稳态滚动接触理论 57
第一节 高速铁路道岔轮轨静态接触几何关系 57
一、道岔钢轨廓形的数学描述 57
二、基于道岔区变截面特点的轮轨接触几何算法——法向切割法 62
三、轮轨准弹性接触计算 66
四、道岔区多点接触计算 68
第二节 高速铁路道岔轮轨接触几何关系评价 72
一、轮对横移量分布规律 72
二、道岔区等效锥度 73
三、基于优选概率轮对横移的道岔结构不平顺 76
四、道岔区接触带宽 76
第三节 道岔区三维非赫兹轮轨稳态滚动接触行为 77
一、轮轨滚动接触理论的发展 77
二、三维非对称接触几何的轮轨滚动接触行为 81
三、曲面接触时的轮轨滚动接触行为 88
四、高速铁路道岔区轮轨滚动接触行为 91
第四节 轮轨三维非赫兹滚动接触快速算法 97
一、基于影响因子的滚动接触模型及其算法INFCON 98
二、算法验证与分析 100
三、简化算法在列车-轨道动力学中的应用 103
本章小结 104
参考文献 104
第三章 高速铁路道岔轮轨弹塑性瞬态滚动接触理论 107
第一节 轮轨系统动力学及滚动接触研究历程 107
一、轮轨系统动力学研究现状分析 107
二、轮轨滚动接触理论研究现状分析 108
第二节 有限元法轮轨弹塑性滚动接触理论 111
一、有限元参数二次规划法 112
二、基于ALE方法的滚动接触有限元 113
三、基于ALE方法的道岔轮轨接触行为 115
第三节 轮轨三维弹塑性瞬态滚动接触理论 117
一、基本理论及算法描述 118
二、三维轮轨瞬态滚动接触模型的建立 128
三、光滑接触表面滚动接触行为 131
四、基于显式有限元法建立的三维轮轨高速滚动接触模型特点 134
第四节 转辙器区轮轨瞬态滚动接触的显式有限元算法及接触行为 135
一、控制及边界条件 136
二、基于轮轨相互作用的显式有限元模型计算流程 141
三、转辙器区轮轨瞬态滚动接触行为研究 142
第五节 高速铁路道岔辙叉部分瞬态轮轨接触行为分析 164
一、动态轮轨力 164
二、接触应力 165
三、等效应力 166
四、黏滑分布 166
本章小结 167
参考文献 167
第四章 高速列车-道岔刚柔耦合动力学分析模型 171
第一节 列车-道岔系统动力学的发展现状 171
一、轮轨系统动力学的发展现状 172
二、列车-道岔系统动力学发展现状 179
第二节 高速列车-道岔刚柔耦合系统动力学建模 181
一、刚柔耦合系统动力学原理 182
二、高速列车及柔性轮对模型 184
三、基于模态叠加法的高速铁路道岔动力学模型 195
四、轮轨接触模型 206
第三节 高速铁路道岔区轮轨系统动力学行为 209
一、道岔区轮轨动态相互作用 209
二、轮轨系统柔性对道岔区轮轨动态相互作用的影响 210
本章小结 217
参考文献 217
第五章 高速运营车辆通过道岔时的动力响应 222
第一节 车轮凹形磨耗对高速车辆过岔时的动力影响 222
一、车轮踏面廓形演变 222
二、道岔转辙器部分轮轨接触行为 223
三、车轮凹形磨耗对列车过岔时的动力影响 227
第二节 车轮多边形磨耗对高速车辆过岔时的动力影响 232
一、多边形车轮数学描述 233
二、简谐形式的多边形车轮通过道岔时动力响应 233
三、实测多边形车轮通过道岔时动力响应 235
第三节 车轮扁疤对高速车辆过岔时的动力影响 238
一、扁疤车轮的数学描述 238
二、扁疤车轮过岔时的动力学时域响应 239
三、扁疤车轮过岔时的动力学频域响应 241
第四节 具有轮径差的高速车辆通过道岔时的动力响应 243
一、轮径差与转向架运动状态 243
二、轮径差对道岔区轮轨接触几何关系的影响 246
三、轮径差对道岔区轮轨动态相互作用的影响 248
四、轮径差对过岔安全性的影响 251
五、轮径差对过岔平稳性的影响 251
六、轮径差对钢轨磨耗的影响 252
第五节 轮对安装偏转角对高速车辆过岔时的动力影响 253
一、初始安装偏转角类型与入岔姿态分析 253
二、安装偏转角对道岔区轮轨动态作用的影响 255
三、安装偏转角对转辙器部分轮轨接触的影响 258
四、安装偏转角对过岔安全性的影响 258
五、安装偏转角对过岔平稳性的影响 259
六、安装偏转角对轮轨磨耗的影响 259
本章小结 260
参考文献 260
第六章 高速铁路道岔的长时动力学行为分析 261
第一节 高速铁路道岔曲尖轨磨耗特征及影响分析 261
一、轮轨磨耗模型 262
二、高速铁路道岔曲尖轨磨耗的关键动力学参数分析 265
三、道岔钢轨磨耗仿真分析方法 270
四、高速铁路道岔曲尖轨磨耗规律 278
五、钢轨磨耗对道岔区轮轨动态响应的影响 281
第二节 高速铁路道岔直尖轨滚动接触疲劳行为 283
一、道岔钢轨滚动接触疲劳预测模型 284
二、高速铁路道岔钢轨滚动接触疲劳系数分布 289
三、高速铁路道岔钢轨滚动接触疲劳仿真分析方法 291
四、高速铁路道岔直尖轨非工作边水平裂纹分析 295
五、高速铁路道岔直尖轨非工作边水平裂纹控制措施 298
第三节 道岔钢轨表面层流等离子强化技术研究 299
一、层流等离子强化技术工作原理 300
二、层流等离子强化钢轨试验研究 301
三、道岔尖轨表面强化后的接触行为分析 309
四、钢轨表面强化对抑制波磨发展的作用 311
五、道岔强化尖轨的应用实践 313
本章小结 314
参考文献 314
第七章 高速铁路道岔钢轨组合廓形设计优化 316
第一节 400km/h高速铁路道岔钢轨组合廓形设计研究 316
一、轮轨型面匹配优化的研究现状 317
二、高速铁路道岔转辙器部分组合廓形优化方法 317
三、直基本轨廓形优化对轮轨接触几何关系的影响 322
四、直基本轨廓形优化对列车-道岔系统动力响应的影响 324
五、翼轨抬高对列车-道岔系统动力响应的影响 326
第二节 直曲组合尖轨线型提高曲尖轨耐磨性分析 330
一、曲股尖轨线型研究现状 330
二、高速铁路道岔直曲组合曲尖轨设计 332
三、直曲组合曲尖轨磨耗特性分析 333
四、列车侧向通过直曲组合曲尖轨时的动力响应分析 334
第三节 60N钢轨在高速铁路道岔中的应用研究 337
一、60N钢轨廓形设计与实践 337
二、60N钢轨高速铁路道岔设计 348
三、60N钢轨道岔的动力仿真分析 352
四、60N钢轨道岔的疲劳寿命 354
五、60N钢轨道岔的试铺及动测试验 356
第四节 高速铁路道岔钢轨打磨廓形设计 358
一、钢轨打磨技术 358
二、高速铁路道岔打磨技术 361
三、高速铁路道岔打磨廓形优化 366
四、高速铁路道岔直股廓形优化对道岔性能的影响 369
五、高速铁路道岔侧股廓形优化对道岔性能的影响 372
本章小结 374
参考文献 375
第八章 短波激励下高速轮轨滚动接触与瞬态响应 376
第一节 车轮局部损伤引起的轴箱加速度响应 376
一、车轮擦伤引起的轴箱加速度响应 376
二、车轮硌伤下的滚动接触及瞬态响应 382
第二节 钢轨焊缝短波不平顺引起的轮轨瞬态响应 386
一、钢轨焊接接头的数学表达 387
二、焊接接头处的瞬态响应 388
三、基于实测轴箱加速度的钢轨焊接接头质量评估 391
四、基于实测焊接接头几何的质量评估 392
第三节 钢轨波磨下的轮轨瞬态滚动接触 393
一、钢轨波磨几何模型 393
二、瞬态轮轨接触 394
三、波磨几何的影响 396
四、牵引系数的影响 397
五、滚动速度的影响 398
六、与传统多体动力学模型对比 399
七、函数型摩擦系数的影响 399
第四节 钢轨断缝处的轮轨瞬态冲击 401
一、断缝处瞬态分析模型 402
二、断缝长度的影响 402
第五节 低黏着区轮轨滚动接触与擦伤萌生 405
一、低黏着模型 406
二、低黏着区滚动接触行为 406
三、低黏着区段长度的影响 409
四、牵引系数的影响 409
第六节 高速轮轨瞬态滚动接触模型的其他工程应用 411
一、考虑橡胶垫板非线性力学行为时轮轨高频振动 411
二、轨道结构动荷载放大系数的确定 414
三、轨腰螺栓孔动力响应分析 416
四、轨枕承轨槽接触应力分析 419
本章小结 420
参考文献 421
第九章 道岔区列车脱轨机理及评判准则研究 424
第一节 道岔区轮对准静态脱轨安全限值研究 425
一、车辆脱轨评判准则的研究现状 425
二、轮对三维准静态脱轨分析 428
三、道岔转辙器部分轮对爬轨行为分析 434
四、道岔转辙器部分轮对爬轨临界限值 438
第二节 组合廓形下的轮对动态脱轨过程分析 441
一、轮对动态脱轨仿真模型 441
二、轮对动态脱轨临界状态的判识 442
三、轮对动态脱轨过程中的接触行为 443
第三节 道岔区轮对动态脱轨仿真分析 446
一、轮对通过道岔转辙器部分的动态脱轨仿真 446
二、轮对过岔动态脱轨影响因素分析 450
三、轮重减载对过岔动态脱轨的影响 452
四、基于多体动力学软件进行列车脱轨仿真分析 453
第四节 列车通过小号码道岔的安全性提升技术 458
一、导曲线半径对转辙器部分脱轨安全性的影响 459
二、岔前曲线及其半径对过岔安全性的影响 460
三、岔前夹直线长度对过岔安全性的影响 463
四、尖轨降低值对过岔安全性的影响 465
五、构架在岔区的动态脱轨行为及影响因素分析 467
六、道岔钢轨磨耗对过岔安全性的影响 476
本章小结 483
参考文献 483
第十章 高速铁路道岔转换运动与关键部件动力特性 485
第一节 考虑锁闭装置运动的尖轨转换力计算分析 485
一、道岔转换力计算方法研究现状 486
二、尖轨扳动模型 486
三、尖轨外锁闭装置运动模型的建立 490
四、外锁闭装置运动对锁闭杆处转换力的影响规律 492
五、尖轨转换力试验验证 493
六、考虑锁闭装置运动的尖轨转换力分析 495
七、新型摇摆式外锁闭装置运动对尖轨转换力的影响 496
第二节 考虑锁闭装置运动的可动心轨转换力计算分析 499
一、心轨扳动模型 499
二、心轨外锁闭装置运动分析模型 500
三、外锁闭装置运动对锁闭杆处转换力的影响规律 502
四、心轨转换力试验验证 503
五、考虑锁闭装置运动的心轨转换力分析 504
第三节 道岔转换锁闭装置关键部件动力特性 505
一、尖轨外锁闭装置动态响应分析 506
二、心轨外锁闭装置动态响应分析 510
三、道岔内锁闭装置中螺栓折断原因分析 511
第四节 尖轨转换不足位移整治技术 514
一、尖轨转换不足位移原因分析 515
二、尖轨转换不足位移的常用整治方法 515
三、尖轨后段增设转换辅助装置方案 516
四、分动顶杆装置转换计算分析 518
五、分动顶杆装置的试验验证 519
本章小结 521
参考文献 522
第十一章 高速铁路道岔健康管理与状态监测系统 523
第一节 基于声发射的高速铁路道岔轨件损伤监测平台 523
一、声发射检测 524
二、基于大数据的声发射信号处理 526
三、高速铁路道岔轨件损伤监测平台 530
第二节 无源无线轨道状态监测技术研究 537
一、轨道振动发电技术研究 537
二、无线传感监测网络搭建 540
三、智能轨道监测系统的架构设计和软硬件平台 541
四、智能轨道监测系统的应用案例 543
第三节 基于BIM和PHM的道岔监测信息全景化管理系统 549
一、BIM概述 550
二、运维管理概述 551
三、基于Revit的道岔可视化智能检测系统构建 555
本章小结 562
参考文献 563
内容摘要
本书系统阐述了高速铁路道岔结构设计与服役安全的理论基础及应用实践。全书共11章，主要包括高速铁路道岔设计及运用状态评估概论、高速铁路道岔轮轨稳态/弹塑性瞬态滚动接触理论、高速列车-道岔刚柔耦合动力学分析模型、高速运营车辆通过道岔时的动力响应、高速铁路道岔的长时动力学行为分析、高速铁路道岔钢轨组合廓形设计优化、短波激励下高速轮轨滚动接触与瞬态响应、道岔区列车脱轨机理及评判准则研究、高速铁路道岔转换运动与关键部件动力特性、高速铁路道岔健康管理与状态监测系统等内容。
精彩内容
本书系统阐述了高速铁路道岔结构设计与服役安全的理论基础及应用实践。全书共11章，主要包括高速铁路道岔设计及运用状态评估概论、高速铁路道岔轮轨稳态/弹塑性瞬态滚动接触理论、高速列车-道岔刚柔耦合动力学分析模型、高速运营车辆通过道岔时的动力响应、高速铁路道岔的长时动力学行为分析、高速铁路道岔钢轨组合廊形设计优化、短波激励下高速轮轨滚动接触与瞬态响应、道岔区列车脱轨机理及评判准则研究、高速铁路道岔转换运动与关键部件动力特性、高速铁路道岔健康管理与状态监测系统等内容。
本书理论学术水平及工程实用性高，可供从事铁路轨道相关专业院校与科研机构的研究生、研究人员和工程技术人员查阅、参考。
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