车辆系统动力学知识点

车辆系统基础知识

1.车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。）

轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。

蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。

车辆的悬挂特性：

2.车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。

3.轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类脱轨系数，一种与时间相关、一种与时间无关，像这种评价指标的原理，虽与考试没什么关系，但是可以尝试弄清楚，谁整理好了可以弄进来。还有不同标准，比如《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》（TB/T 2360-93）《高速试验列车动力车强度及动力学性能规范》（95J 01-L）《高速试验列车动力车强度及动力学性能规范》（95J 01-M）的限定值，这些个常用标准，值得整理）

轮重减载率：评定车辆在轮对横向力为零或接近于0的条件下，因一侧车轮严重减载而脱轨的安全性指标。（同上）

倾覆系数：评价车辆在侧向风力、离心力和横向振动惯性力的最不利组合下是否会导致使车辆向一侧倾覆。（同上）

2.车辆运行平稳性及评价指标：

Sperling：评定车辆本身的运行品质以及旅客乘坐舒适度，根据振动加速度及其振动频率来衡量，不同类型的振动（横向、垂向、不同频率范围内的振动）得到的W值不同，然后汇总取算术平均得到总的平稳性指标。（关于这样的指标，为什么能衡量稳定性，原理性的东西，，，，太需要了。）

ISO2631-74：用疲劳时间T表示振动对人体的影响。

轮轨接触

1.踏面等效斜度、等效重力刚度、等效重力角刚度的定义：

只要轮轨外形参数确定，上述三者则同时确定。轮对同时发生横移摇头运动时，重力引起横向反力，横向力对轮对产生力矩，该摇头力矩与摇头角之比称为轮对的重力角刚度，因为摇头力矩和摇头角方向一致，所以为负刚度；左右钢轨作用于左右车轮的横向反力的合力，与轮对横移量之比为等效重力刚度。轮轨接触点超出踏面直线段范围时，接触点处左右滚动圆半径差与横移量比值的二分之一则为等效斜度。（此处可以补充不同踏面下的相关公式，以及这些玩意的物理意义及应用。）

2.轮轨蠕滑理论都有哪些，各自有什么特点：（这里需要补充的东西太多了，暂时没有看到哪本中文书能把轮轨蠕滑讲清楚，考试要用的估计就只有线性公式。但有谁有英文方面的专著，尤其是kalker的，可以共享。）

Carter理论：Carter于1926年开始进行带有摩擦的二维滚动接触理论的研究，给出了对于纵向蠕滑力和纵向蠕滑率之间关系的一个较为准确的闭合解。

Johnson和Vermeulen理论：1958年Johnson将Carter的两维理论延伸到两个滚动球体的三维工况（有纵横蠕滑，没有自旋蠕滑），1964年，Johnson与Vermeulen又将光滑的半空间理论引入研究没有自旋蠕滑的纯蠕滑工况。

Kalker纯滚动接触线性理论：荷兰学者Kalker，从20世纪60年代中期开始，先后开发了用于小蠕滑的线性理论、简化理论、三维非线性的精确理论、新简化理论等。在Kalker线性蠕滑理论中，假定接触区全部为粘着区，且切向力分布对称，所以纵向蠕滑力与横向蠕滑率无关，而横向蠕滑力也于纵向蠕滑率无关。

J-V理论结合实验数据，总结出非线性蠕滑力的近似算法，缩减因子法。（需要公式，老师说书上有什么错误，曾经考过，还是有人错。）

3.蠕滑、蠕滑力、蠕滑率的定义：

两弹性体在接触面上有相对运动或相对运动趋势时，由于摩擦力的存在，在接触斑上会产生切向力，该切向力使得轮轨接触面介质发生运动，使两接触体间产生速度差，进而形成蠕滑现象。此时接触斑上的切向力即为蠕滑力。把两接触体相对运动速度在某坐标系下无量纲化，得到蠕滑率，可以方便研究蠕滑力-蠕滑率间关系。（接触力学的东西，有人搞明白吗？）

4.轮轨接触几何关系的计算各有哪些算法，优缺点怎样：

解析法：适用于圆弧形车轮踏面和圆弧形钢轨截面，直观、有数学表达式；

数值法：适用于任意形状的车轮踏面和钢轨截面外形，基于轮轨外形拟合曲线，在给定接触假设和条件下可求接触点位置。（这里搞轮轨接触的人可能需要自己编程自己来算吧。欢迎共享。）