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1、1.1 论文选题背景和研究意义 11-141.2 列车动力学研究现状 14-161.3 牵引制动动力学研究现状 16-181.4 论文主要工作 18-19第 2 章 基于循环变量的模块化建模和求解方法 19-302.1 列车动力学研究方法的发展 19-202.2 基于循环变量的模块化建模方法 20-232.2.1 传统动力学建模存在的局限性 20-212.2.2 基于循环变量的模块化建模方法的思路 21-232.3 三维空间耦合列车动力学仿真的优点 23-242.4 仿真软件正确性验证 24-292.4.1 重载货车单车模型验证 24-272.4.2 重载列车模型验证 27-292.5 本章小

2、结 29-30第 3 章 列车空气制动理论及仿真软件 30-403.1 国内外列车空气制动系统研究现状 30-313.2 列车空气制动系统理论 31-353.2.1 列车空气制动系统数学模型 31-323.2.2 气体流动基本方程 32-333.2.3 数学方程的求解方法 33-343.2.4 边界条件 34-353.3 重载列车运行仿真系统 35-373.4 三维耦合动力学仿真系统联合仿真 37-393.5 本章小结 39-40第 4 章 重载列车牵引和制动分析 40-894.1 重载列车直线线路牵引制动动力学性能 40-584.1.1 列车直线线路牵引动力学性能 40-424.1.2 列车

3、直线线路制动动力学性能 42-494.1.3 列车直线线路惰行动力学性能 49-504.1.4 列车直线线路不同牵引力牵引时动力学性能比较 50-524.1.5 组合重载列车牵引制动动力学性能 52-584.1.6 不同编组辆数在直线线路制动时动力学性能 584.2 重载列车曲线线路牵引和制动工况分析 58-644.2.1 曲线对列车动力学性能的影响 58-604.2.2 列车牵引通过曲线时动力学性能 60-624.2.3 列车惰行通过曲线时动力学性能 62-634.2.4 列车在曲线线路上牵引制动工况对比 63-644.3 重载列车坡道牵引和制动工况分析 64-754.3.1 坡道对列车动力

4、学性能的影响 64-664.3.2 上坡道牵引时的动力学性能 66-674.3.3 下坡道惰行时的动力学性能 67-694.3.4 下坡道制动时的动力学性能 69-704.3.5 下坡道混合制动时的动力学性能 70-724.3.6 下坡道缓解时的动力学性能 72-754.4 空重车混编牵引制动工况分析 75-884.4.1 空重车混编牵引运行时的动力学性能 75-804.4.2 空重车混编制动时的动力学性能 80-884.5 本章小结 88-89结论 89-90致谢 90-91参考文献 91-95摘要： 重载运输是除高速以外,铁路现代化的又一个标志。发展铁路重载运输得到世界上越来越多国家的重视

5、,已被国际上公认为铁路货运发展的方向。20 世纪80 年代,我国修建了第一条电气化重载铁路大秦线,在此之后重载运输在我国得到了快速发展。随着重载列车编组的扩大、列车重量增大,长度增加,轴重增大和运营速度的提高,列车运行中的牵引力及制动力加大,制动波传递时间加长, 各种与牵引和制动特性相关的安全事故频发,已经严重影响重载列车的安全运行, 因而对长大重载列车牵引和制动动力学进行系统的研究,对于确保长大重载列车运输系统的行车安全具有非常重大的意义。而目前对牵引和制动动力学的研究都集中在纵向动力学方面,没有对其垂向和横向动力学的研究,所以很有必要展开对牵引和制动纵向、横向和垂向综合考虑的系统动力学研究

6、,这也正是本文的研究目的。此外,目前列车动力学仿真中普遍采用等波速传播的空气制动特性,没有考虑空气制动的动态制动特性,因而会造成较大的误差。针对传统列车动力学研究中出现的自由度众多,难于计算处理等局限以及动力学仿真中采用等波速制动特性带来的误差,本文运用基于循环变量的模块化建模及数值求解方法结合基于空气流动理论的空气制动仿真系统对重载列车牵引和制动动力学做了较为系统的研究,主要从以下几个方面进行分析：（1）重载列车牵引和制动对动力学影响的基本原理；（2）重载列车在直线、曲线和坡道上牵引、惰行和制动时的动力学性能；（3）分析比较在牵引和制动工况下机车不同组合编组时纵向冲动的差异,确定机车最佳组合

7、方式（4）分析比较在牵引和制动工况下空重车混合编组时空车编组在不同位置时动力学性能,确定空车最佳编组位置。通过对重载列车牵引和制动系统动力学的全面分析,初步揭示了其与线路、编组和操纵方式之间的相互作用关系,反映了重载列车运行过程中的动态运行行为。3. 田光荣.重载列车系统动力学研究.西南交通大学.2009 目录：第 1 章 绪论 11-181.1 铁路重载运输的发展 11-141.1.1 国外重载运输发展现状 11-131.1.2 国内重载运输发展现状 13-141.2 列车动力学的研究发展及其现状 14-161.2.1 国外研究现状 14-151.2.2 国内研究现状 15-161.3 论文

8、选题背景及研究意义 16-171.4 论文主要工作 171.5 本章小结 17-18第 2 章 列车动力学研究方法及相关理论 18-232.1 铁路车辆多体系统动力学概述 18-192.2 列车动力学建模及求解新方法 19-222.2.1 概述 192.2.2 基于循环变量的模块化建模方法的思路 19-222.2.3 三维空间耦合列车动力学仿真的优点 222.3 本章小结 22-23第 3 章 列车动力学仿真软件验证 23-323.1 重载货车动力学模型及仿真验证 23-273.1.1 重载货车计算模型 23-263.1.2 重载货车模型仿真计算 26-273.2 重载列车动力学模型及仿真验证

9、 27-313.2.1 重载列车模型的建立 27-303.2.2 重载列车动力学仿真计算 30-313.3 本章小结 31-32第 4 章 重载货车动力学分析 32-464.1 铁路重载车辆的特点 324.2 车辆系统运动方程 324.3 动力学性能评定标准 32-344.4 重载货车直线运行动力响应分析 34-404.4.1 运行平稳性分析 34-354.4.2 运动稳定性分析 35-384.4.3 运行安全性分析 38-404.5 重载货车通过曲线时动力学性能分析 40-454.5.1 运行平稳性分析 40-424.5.2 运行安全性分析 42-454.6 本章小结 45-46第 5 章

10、重载列车系统动力学研究 46-765.1 线路曲线参数对列车动力学性能的影响 46-565.1.1 曲线参数对列车动力学性能的影响 47-505.1.2 列车动力学性能与曲线位置的关系 50-565.2 线路坡道参数对列车动力学性能的影响 56-615.2.1 坡度对列车动力学性能的影响 57-585.2.2 列车动力学性能与坡道位置的关系 58-615.3 列车编组对列车动力学性能的影响 61-695.3.1 牵引方式对重载列车动力学性能的影响 61-635.3.2 空重车混编对重载列车动力学性能的影响 63-685.3.3 列车编组辆数对重载列车动力学性能的影响 68-695.4 列车操纵

11、方式对列车动力学性能的影响 69-745.4.1 列车纵向冲动机理 69-705.4.2 列车操纵方式对列车动力学性能的影响 70-745.5 不同匀速工况比较 74-755.6 本章小结 75-76第 6 章 列车空气制动系统仿真研究 76-906.1 列车空气制动系统研究现状 76-786.1.1 国外列车空气制动系统研究现状 76-776.1.2 国内列车空气制动系统研究现状 77-786.2 列车空气制动系统理论 78-846.2.1 列车空气制动系统数学模型 78-836.2.2 边界条件 83-846.2.3 数学求解方法 846.3 列车空气制动系统仿真初步研究 84-896.4

12、 本章小结 89-90结论 90-91致谢 91-92参考文献 92-99自 20 世纪 60 年代以来,发展铁路重载运输得到世界上越来越多国家的重视。长期以来,铁路运输以其速度快、运量大、安全方便、耗能低等优点在我国交通运输中占据着十分重要的地位。但是,多方面的原因导致我国运能与运量之间的矛盾异常突出。发展重载运输,大幅度提高列车的运载量是解决我国日益激化的铁路货运矛盾的重要途径和根本对策。然而,由于列车重量增加,长度增加,车辆轴重增大,列车运行中的牵引力及制动力加大,制动波传递时间加长,而且列车所占的线路纵横断面比较复杂,因此,重载列车的受力情况远比一般列车复杂。列车的冲动、断钩、脱钩、脱

13、轨,以至货物及车辆设备损坏增多、线路变形及养护维修工作量增大、轮轨磨耗加剧等,已成为重载铁路运输中的突出问题。重载列车系统动力学是随着重载列车的发展而建立起来的,其研究对象是重载列车在线路上运行时的动态行为特性,研究目的是分析重载列车在运行过程中机车车辆与线路、列车中机车车辆之间相互关系和相互作用,并寻求合理措施来改善他们之间的动态相互关系,降低其有害作用,保证重载列车运行安全可靠。重载列车系统动力学研究的问题比较多, 涉及面广,有机车的、车辆的、线路的各种问题,还有列车编组的、机车配置的以及机车操纵等方面的问题。 本文首先以作为列车构成的基本要素的重载货车为对象,分析了车辆结构或特性参数对车

14、辆动力学性能的影响规律。接着,针对传统列车动力学研究中出现的自由度众多,难于计算处理等局限,本文运用基于循环变量的模块化建模及数值求解方法对重载列车动力学做了较为系统的研究,主要从以下几个方面进行分析:（1）重载列车与线路之间的相互作用和相互关系,具体而言包括直线、曲线、坡道以及由三者构成的空间曲线; （2）重载列车动力学性能与编组之间的关系,具体而言涉及编组辆数、机车配置以及空重车混编等方面;（3） 重载列车机车操纵与系统动力学之间的密切关系,具体分析列车加速、匀速（包括理想匀速、均衡匀速）和减速之间的关系;（4）重载列车空气制动系统初步仿真研究,主要分析列车空气制动系统中空气传播特性以及多种参数对制动性能的影响规律。经过初步分析,系统反映了重载货车结构和特性参数对动力学性