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第六章机车车辆动力学第一节总论一、机车车辆动力学及研究对象铁路运输是依靠列车在线路上的运行来实现的。由机车和车辆组成的列车以及铁道线路是一个整体系统,在这个复杂的系统中,它们互相联系又互相作用。列车运行时,系统中各组成构件将会产生各种力和位移的动力过程,这些力和位移是由于机车车辆与线路的相互作用以及机车与车辆之间和各连接车辆之间的相互作用所引起的,对这些过程进行研究的一门学科就是机车车辆动力学,也称车辆动力学轮轨动力学。轮轨动力学是以轮轨系作为研究对象的。实际上,轮轨系所描述的是两个独立物理系统的相互作用系,即线路系统和机车车辆系统。轮和轨作为相互作用系的直接接触媒介,它们在接触面上发生的物理过程及其性状,无论在质上还是量上都支配着各独立系统的运动。刚体动力学而言,单一机车车辆或由若干机车和车辆组成的列车和线路的相互作用,可以用系统的“输入一传递函数-响应输出”的模式来描述,研究三者的关系是车辆动力学的另一个研究对象。两个独立的系统都可以从对方获得输人,并经由自身系统的传递函数,对输入产生响应。不同的传递函数对输人谱有不同的选择性和灵敏度。1.车辆动力学① 垂向与横向动力学模型。用于研究车辆对各种轨道不平顺的响应。② 横向稳定性模型。用于预测车辆蛇行运动的特性及临界速度。③ 曲线通过模型。用于分析车辆通过曲线时轮对的偏移和轮轨间的作用力，以及检验车轮脱轨条件。2.列车动力学① 纵向动力学模型。用用来研究由于列车操纵、编编组、制动和各种运行工况下作用在车辆之间的纵向动力特性。② 横向动力学模型。用来分析列车在轮轨作用力、曲线超高力和离心力以及纵向力分量等综合作用下，在横向平面内的稳定性。③ 垂向动力学模型。主要研究列车中车钩分离及车体与转向架分离的垂向稳定性。三、车辆动力学性能的主要指标1. Sperling 平稳性指标(P.534)2. 蛇行运动的稳定性在轮轨间蠕滑力的作用下，车辆运行到达某一临界速度时会产生失稳的自激振动即蛇行运动。高速时的蛇行运动动表现为轮对和转向架激烈的横向振动，它威胁到运行安全。为此，要求车辆蛇行运动的临界速度 D。远高于其最高运行速度，以保证有足够的安全裕量。3•脱轨的稳定性(P535)4.车辆倾覆稳定性(P535)四、轨道不平顺1.轨道不平顺的几何描述在线路的平直道区段，钢钢轨并不是呈理想的平直状态，两根钢轨在高低和左右方向相对于理想的平直轨道呈某种波状变化而产生偏差，这种几何参数的偏差就称...