2.高速轨道交通系统动力学性能演化及控制

“高速轨道交通系统动力学性能演化及控制”重大项目指南
高速轨道交通是现代铁路客运发展方向，在世界范围内蓬勃发展。

以往关于高速轨道交通系统动力学的研究，主要侧重于多刚体系统与柔性基础耦合系统建模问题、运动稳定性问题、轮轨滚动接触力学问题等，聚焦于解决功能性设计、安全性评估、动力学性能优化等关键科学技术问题，以使高速轨道交通系统能够成功运行。

随着我国高速铁路大规模运营，出现了一系列长期服役性能演化的实际问题，开始重视高速轨道交通系统长期性能方面的研究，如车辆系统故障机理与演化问题、基础结构疲劳损伤与性能劣化问题，相关研究刚刚起步，尚不能从本质上阐释系统动态性能演化的力学机制。

深入开展高速轨道交通系统动力学性能演化及控制研究是解决上述问题的基本前提与根本保障。

本项目拟以高速铁路车辆与基础结构为研究对象，通过车辆装备和基础结构长期动力学性能演化规律的理论和试验研究，揭示长期运营过程中车辆及基础结构复杂非线性振动的力学演化机制，提出保障高速轨道交通系统动态服役稳定性与安全性的控制策略与方法。

开展相关领域基础研究能够促进力学、信息与机械、土木学科交叉，为满足轨道交通领域国家重大装备与基础设施应用需求提供基础理论保障。

一、科学目标
以高速铁路车辆与基础结构构成的耦合系统为研究载体，开展复杂环境下系统运行性能的预测与评估理论方法研究，探明高速轨道交通车辆与轨下基础结构的长期动力学性能演变规律；开展动力学反问题研究，揭示高速列车强非线性振动与车辆服役状态的本质关系，探索系统长期服役过程中的载荷识别方法、故障诊断方法和动力学性能控制方法。

由此，推动动力学与控制学科在轨道交通领域的理论创新与工程应用，提升我国在非线性动力学和破坏力学领域的创新能力。

二、研究内容
（一）高速轨道交通系统载荷特征与识别及载荷谱。

研究高速列车/轨道强非线性系统的载荷溯源方法，探明载荷作用机制，揭示系统动态载荷的源头，探索不同类型载荷传递路径及其在频域内的分布规律。

提出车辆系统关键部件多种载荷的精准辨识方法和测试方法，构建覆盖复杂线路及运行工况的关键部件载荷数据库，揭示车辆系统关键部件载荷的统计学规律和演化规律。

（二）高速轨道交通车辆系统动力学行为演化及控制。

结合高速车辆服役性能跟踪试验海量数据及理论分析模型，揭示高速车辆动力学性能演化机理，发展车辆关键运动部件故障诊断的非线性动力学方法，揭示故障产生机理，探求高速车辆关键运动部件的故障演化规律。

研究适用于高维、强非线性车辆系统的多点协调控制方法，发展适用于高速车辆振动控制策略与方法。

（三）高速轨道交通基础结构动力学性能演化、破坏机理及控制。

研究复杂服役环境条件下多种类型动态载荷的表征方法与耦合机制，探索基础结构劣化规律、关键部件的破坏机理及其与动力学性能演变的关联机制。

构建表征高速轨道交通基础结构不同劣化特征模型，揭示基础结构不同劣化状态对系统动力学性能的影响规律，发展系统动态服役安全的评估方法及控制策略。

三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“高速轨道交通系统动力学性能演化及控制”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。

（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。

（三）本项目由数理科学部负责受理。