【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、系統(tǒng)的彈性作用1. 形成國(guó)內(nèi)高速列車速度提升主要制約因素研究分析報(bào)告，高速列車既有成果的總結(jié)分析報(bào)告； 形成以了解輪軌、弓網(wǎng)、流固三個(gè)耦合激勵(lì)源為主線，表征這三方面耦合振動(dòng) 特性為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證圍繞這三個(gè)因素建立的高速列車極速極限速度理論模型。 2. 完成依托京滬先導(dǎo)段科學(xué)試驗(yàn)研究的試驗(yàn) 方案 ；形成求解高速列車技術(shù)極限速度前期研究的理論分析研究報(bào)告 。 3. 建立能夠精確模擬高速列車底部流動(dòng)的數(shù)值方法。 分析單車和兩車交會(huì)壓力波形成機(jī)理，提煉壓力波影響要素。 掌握高速列車多尺度幾何特性對(duì)氣動(dòng)阻力的影響機(jī)理。 4. 建立 時(shí)速 500公里條件下的含輪軌剛?cè)崮Ｐ偷能囕v軌道耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型、輪軌滾動(dòng)接觸行為理論模型、輪軌黏著理論模型、黏著控制理論模型建模。 5. 建立列車、線路（軌道或橋梁）、弓網(wǎng)耦合系統(tǒng) 的流固耦合 動(dòng)力學(xué)模型，研究其準(zhǔn)確建模方法；研究高速列車動(dòng)力載荷的等效簡(jiǎn)化模型與方法。 時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 和高速氣流擾動(dòng)的弓網(wǎng)耦合模型的建模和仿真方法；分析弓網(wǎng)電弧發(fā)展的規(guī)律以及每一階段的宏觀與微觀特性，建立描述弓網(wǎng)電弧的動(dòng)態(tài)方程和弓網(wǎng)電弧時(shí)空分布模型，揭示弓網(wǎng)電弧產(chǎn)生、發(fā)展及熄滅規(guī)律； 10. 研究 時(shí)速 500 公里條件下 ，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析給出的邊界條件與線路試驗(yàn)測(cè)量的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行列車部件振動(dòng)分析方法，揭示氣動(dòng)力非均勻分布對(duì)部件振動(dòng)特征的影響機(jī)理，建立氣動(dòng)力與車輛振動(dòng)耦合作用下列車關(guān)鍵部件振動(dòng)分析模型與方法。 11. 在時(shí)速 500 公里條件下， 建立列車、線路（軌道或橋梁）、弓網(wǎng)耦合系統(tǒng) 的流固耦合 動(dòng)力學(xué)模型，研究其準(zhǔn)確建模方法；研究高速列車動(dòng)力載荷的等效簡(jiǎn)化模型與方法。 6. 建立描述弓網(wǎng)電弧的動(dòng) 態(tài)方程和弓網(wǎng)電弧時(shí)空分布模型，揭示弓網(wǎng)電弧產(chǎn)生、發(fā)展及熄滅規(guī)律。 7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 ~10篇；培養(yǎng)碩士研究生 ~10名 。 第 二 年 5. 開展時(shí)速 500 公里實(shí)車線路試驗(yàn)，通過列車速度系列變化，測(cè)得列車阻力、升力和橫向擾動(dòng)力與速度的關(guān)系曲線，分析在時(shí)速500 公里條件下高速列車的氣動(dòng)阻力特性 ， 探索耦合條件下氣動(dòng)1. 通過實(shí)驗(yàn) 確定不同速度條件下列車運(yùn)行阻力與速度的關(guān)系，揭示氣動(dòng)升力和側(cè)向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。 通過實(shí)驗(yàn)得到氣動(dòng)載荷、輪軌振動(dòng)與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動(dòng)在 100500 公里范圍內(nèi)的特征。 時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 技術(shù)極限速度 。 6. 完善與輪軌接觸相關(guān)的理論模型并發(fā)展相應(yīng)的數(shù)值程序，進(jìn)行部分工況的輪軌接觸行 為仿真；完成試驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)加工，調(diào)試試驗(yàn)裝置，進(jìn)行部分工況黏著特性試驗(yàn) ，探索耦合條件下輪軌技術(shù)極限速度 。 7. 完善并建立接觸網(wǎng)的波動(dòng)理論，提出準(zhǔn)確的接觸網(wǎng)波速表達(dá)形式；揭示弓網(wǎng)高速滑動(dòng)和跳動(dòng)接觸行為，以及快速變化的接觸網(wǎng)電壓與負(fù)荷等因素對(duì)電弧的影響規(guī)律 ，探索耦合條件下弓網(wǎng)技術(shù)極限速度 。 8. 研究列車、線路和弓網(wǎng)各子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系及其表征方法；研究高速輪軌系統(tǒng)各種不平順激擾的描述方法； 研究車體結(jié)構(gòu)整體模態(tài)和局部模態(tài)特征及其頻率范圍 ； 研究列車高速運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)激擾對(duì)列車（含 受電弓）作用關(guān)系。 2. 建立數(shù)值模擬 復(fù)雜地面效應(yīng)下高速列車底部流動(dòng) 的精確數(shù)值算法。 確定高速列車隧道壓力波的主要影響因素，歸納出 阻塞比、舒適性三者之間的關(guān)系。 建立復(fù)雜氣流激擾下氣動(dòng)載荷與車體振動(dòng)及局部振動(dòng)特性的關(guān)系。 3. 完成時(shí)速 500 公里條件下， 考慮滾動(dòng) /滑動(dòng)、接觸 /分離特征的輪軌三維彈性滾動(dòng)接觸模型。 初步確定接觸疲勞對(duì)輪軌材料表層組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。 完成高能束流非均勻改 性裝置改造，使其能夠加工處理時(shí)速 500 公里列車輪對(duì)。 4. 構(gòu)建輪對(duì)、構(gòu)架振動(dòng)規(guī)律和頻譜特征。 初步提出 列車、線路 等 各子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系及其表征方法 ， 高速輪軌系統(tǒng)各種不平順激擾的描述方法。 5. 掌握計(jì)及車體振動(dòng)時(shí)弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)特性 。確定弓網(wǎng)系統(tǒng)的高速氣流特征 。探明快速變化的接觸網(wǎng)電壓與負(fù)荷等因素對(duì)電弧的影響 。 形成受電弓風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告 。 6. 提出 求解高速列車技術(shù)極限速度的試驗(yàn)手段和理論方法； 完成 京滬先導(dǎo)段科學(xué)試驗(yàn) 關(guān)鍵參數(shù)與指標(biāo)極值分布及規(guī)律研究分析報(bào)告 ； 細(xì)化為驗(yàn)證 高速列車技術(shù)極時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 限速度 理論模型需從黏著、輪軌、氣動(dòng)、弓網(wǎng) 關(guān)系等方面需要進(jìn)一步進(jìn)行的 試驗(yàn) 研究。 7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 ~20 篇；培養(yǎng)碩士研究生 ~10 名，博士 生 ~5 名。 第 三 年 6. 時(shí)速 500 公里條件下的列車整車氣動(dòng)行為機(jī)理研究。通過時(shí)速500 公里高速試驗(yàn)列車線路試驗(yàn)，結(jié)合 動(dòng)模型試驗(yàn)和 數(shù)值模擬結(jié)果，分析復(fù)雜地面效應(yīng)下高速列車表面分離渦流結(jié)構(gòu)、大長(zhǎng)細(xì)比列車表面邊界層發(fā)展不穩(wěn)定性等關(guān)鍵空氣動(dòng)力學(xué)特征。 7. 完善數(shù)值仿真程序，全面開展時(shí)速 500 公里 條件下的運(yùn)行狀態(tài)輪軌滾、滑、跳接觸行為和 黏著特性 的 數(shù)值仿真。借助于車輛軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，完成不同速度等級(jí)運(yùn)營(yíng)條件下輪軌不平順度安全閾 值。 完成輪軌黏著理論模型試驗(yàn)驗(yàn)證和輪軌表面高能束流非均勻改性試驗(yàn)研究及黏著控制試驗(yàn)。 8. 分析不同波速利用率下的弓網(wǎng)振動(dòng)特性，提出接觸網(wǎng)波速的最佳利用率和利用極限；辨識(shí)強(qiáng)氣流擾動(dòng)條件下弓網(wǎng)耦合振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)軌跡的演變規(guī)律；揭示高速運(yùn)行1. 剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解耦氣動(dòng)載荷、輪軌振動(dòng)與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動(dòng)在不同速度段對(duì)整車振動(dòng)的影響。 2. 掌握高速列車與地面復(fù)雜形貌下的氣流的流動(dòng)現(xiàn)象以及渦流狀態(tài)， 揭示單車通過隧道和隧道內(nèi)交會(huì)等情形下，不同時(shí)刻隧道內(nèi)氣動(dòng)參數(shù)的分布與變化規(guī)律 及 壓縮波與膨脹波的 傳播 。 3. 建立強(qiáng)側(cè)風(fēng)﹑隧道交匯等強(qiáng)氣流激擾下氣動(dòng)載荷與車體振動(dòng)及局部振動(dòng)特性的關(guān)系；掌握高速列車蛇行運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)特性（包括失穩(wěn)頻率 和振動(dòng)幅值）對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性的影響規(guī)律； 4. 發(fā)現(xiàn)超高速運(yùn)行條件下輪軌接觸點(diǎn)軌跡 /斑和輪軌蠕滑率 /力的變化規(guī)律。輪軌表面粗糙度和輪軌材料的表面性能對(duì)輪軌黏著特性的影響規(guī)律曲線。單節(jié)車多輪對(duì)黏著同步控制策略和制動(dòng)極限值。通過輪軌表面高能束流非均勻改性 1:1 臺(tái)架試驗(yàn)研究，為線路實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。 時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 條件下強(qiáng)氣流對(duì)弓網(wǎng)電弧的影響規(guī)律。 9. 研究 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與車體結(jié)構(gòu)諧振、共振及多耦合振動(dòng)特性，給出避免 乘坐舒適 度 惡化 與避免整車出現(xiàn)亞諧波共振、超諧波共振、組合共振、內(nèi)共振等非線性現(xiàn)象的模態(tài)控制策略與方法。 10. 研究列車高速運(yùn)行的輪對(duì)陀螺效應(yīng)，車輪、轉(zhuǎn)向架和車體慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響；掌握高速列車蛇 行運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)特性（包括失穩(wěn)頻率和振動(dòng)幅值）對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性的影響規(guī)律；分析高速鐵路地面和高架線路的軌道穩(wěn)定性特性。研究整車動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析方法。 5. 完成基于輪軌振動(dòng)與載荷演化得到的高速列車運(yùn)行穩(wěn)定性及運(yùn)行平穩(wěn)性研究報(bào)告。完善利用輪軌激勵(lì)邊界條件與實(shí)車測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)高速列車進(jìn)行運(yùn)行模態(tài)分析的方法；給出運(yùn)行速度對(duì)列車動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。 6. 通過實(shí)驗(yàn)中的弓網(wǎng)振動(dòng)特性，揭示接觸網(wǎng)波速的最佳利用率和利用極限；確定接觸網(wǎng)不平順、車體振動(dòng)對(duì)弓網(wǎng)隨機(jī)振動(dòng)特性的影響規(guī)律；給出合理的弓網(wǎng)流固耦合方式和加載方法；辨識(shí)非線性吊弦對(duì)弓網(wǎng)耦合振動(dòng)特性的影響比重；建立強(qiáng)氣流場(chǎng)下電弧動(dòng)態(tài)模型，揭示弓網(wǎng)電弧在不同氣流場(chǎng)下的形貌特征及等離子狀態(tài)；形成受電弓氣動(dòng)特性試驗(yàn)研究報(bào)告；形成接觸網(wǎng)振動(dòng)及波動(dòng)傳播試驗(yàn)研究報(bào)告。 7. 建立單一因素（ 氣動(dòng) 、 輪軌 、 弓網(wǎng) ）決定的高速列車 極限速度模型 。 構(gòu)建 各因素 耦合條件下， 滿足系統(tǒng)整體性能的 高速列車技術(shù)極限速度 研究 模型 。 8. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 ~30 篇；培養(yǎng)碩 士研究生 ~20 名，博士 生 ~10 名。 第 四 5. 通過時(shí)速 500 公里試驗(yàn)列車線路試驗(yàn)和數(shù)值模擬，分析時(shí)速 500公里條件下的列車非定常流動(dòng)及1. 建立氣動(dòng)載荷、輪軌振動(dòng)與輪軌作用力、弓網(wǎng)振動(dòng)對(duì)整車平穩(wěn)性及舒適性的影響的理論模型。 時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 年 其導(dǎo)致的列車表面壓力周期性變化，研究 列車各車廂氣動(dòng)升力和橫向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。 6. 完善理論分析，得到 500km/h 條件下輪軌黏著理論和試驗(yàn)曲線；全面開展時(shí)速 500 公里條件下的輪軌黏著試驗(yàn)、輪軌接觸表面形貌高能束流非均勻改性試驗(yàn)及黏著控制試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。 7. 確定多弓受流狀態(tài)下的接觸網(wǎng)波動(dòng)特征，揭示復(fù)雜波動(dòng)源下接觸網(wǎng)振動(dòng)波的傳播規(guī)律和干涉機(jī)制；揭示接觸網(wǎng)不 平順、弓網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)和弓網(wǎng)接觸副廓型對(duì)弓網(wǎng)耦合振動(dòng)及接觸壓力的影響規(guī)律；揭示弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸壓力、接觸副廓型、弓網(wǎng)接觸斑形貌等對(duì)接觸電阻的影響規(guī)律； 8. 將各種激擾在動(dòng)力學(xué)模型中綜合考慮， 發(fā)展流固耦合動(dòng)力學(xué)分析模型， 研究 時(shí)速 500 公里條件下的 高速列車整車動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征。 研究車體結(jié)構(gòu)在復(fù)雜 氣動(dòng)激擾力作用下 局部結(jié)構(gòu) 顫振、 屈曲特性 。 2. 揭示 列車各車廂氣動(dòng)升力和橫向力大小、方向隨速度增加的變化規(guī)律。 確定單列車通過隧道和隧道內(nèi)兩列車交會(huì)等情形下， 不同列車和隧道參數(shù)對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)參數(shù)的分布和變化規(guī)律的影響。 3. 獲取 輪軌﹑氣動(dòng)等多種激擾下車體結(jié)構(gòu) 振動(dòng)及局部振動(dòng)規(guī)律，闡明各 激擾對(duì)振動(dòng)的影響范圍 ； 揭示 時(shí)速 500 公里條件下的 高速列車整車動(dòng)力學(xué)演化規(guī)律 。 4. 確定出時(shí)速 500km 條件下 輪軌粗糙度安全容限，輪軌模態(tài)和噪聲輻射規(guī)律 ； 超高速運(yùn)行條件下，輪軌黏著特 性 曲線 ； 三維條件下輪軌黏著特性曲線理論和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 ； 多 節(jié) 車黏著控制和安全制動(dòng)極限初步策略 ； 探索輪式列車的速度極限。 5. 揭示復(fù)雜波動(dòng)源下接觸網(wǎng)振動(dòng)波的傳播規(guī)律和干涉機(jī)制；確定軌道 車體 弓網(wǎng)系統(tǒng)間振動(dòng)傳遞規(guī)律 ； 揭 示弓網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)、接觸副廓型對(duì)弓網(wǎng)接觸特性的影響規(guī)律；找出弓網(wǎng)接觸壓力、接觸副廓型、弓網(wǎng)接觸斑形貌與接觸電阻的關(guān)系 ； 形成弓網(wǎng)受流性能線路試驗(yàn)研究報(bào)告 6. 提出在耦合條件下基于輪軌、弓網(wǎng)、流固三大耦合關(guān)系的 高速列車技術(shù)極限速度 的分析報(bào)告及理時(shí)速 500 公里條件下的高速列車基礎(chǔ)力學(xué)問題研究 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 論模型。 7. 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 ~50 篇；培養(yǎng)碩士研究生 ~30 名，博士研究生 ~15 名；申請(qǐng)專利 12 項(xiàng)。 第 五 年 7. 綜合分析線路實(shí)驗(yàn)、動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真等研究結(jié)果，分析時(shí)速 500 公里條件下的列車氣動(dòng)效應(yīng)特征，建立列車隨速度變化的氣動(dòng)效應(yīng)綜合分析體系；建立氣動(dòng)效應(yīng)對(duì)高速列車運(yùn)行安全 性、平穩(wěn)性、舒適性及環(huán)境友好性的影響關(guān)系。 8. 完成高速輪軌接觸行為和高速輪軌黏著的數(shù)值仿真。深入進(jìn)行高速輪軌黏著試驗(yàn)研究，得到考慮更多因素黏著規(guī)律曲線、動(dòng)態(tài)安全 /脫軌準(zhǔn)則。優(yōu)化高能束流非均勻改性輪軌表面接觸形貌試驗(yàn)研究 和黏著控制方法 。 9. 分析受電弓雙向運(yùn)行的氣流差異、明線和隧道的