《高速鐵路軌道動力學：模型、算法與應用》是雷曉燕教授帶領的課題組十余年來關于高速鐵路軌道動力學研究成果的系統(tǒng)總結(jié)。研究內(nèi)容屬現(xiàn)代鐵路軌道動力學理論中的前沿問題，涉及高速列車軌道耦合系統(tǒng)動力學理論、模型、算法及工程應用�！陡咚勹F路軌道動力學：模型、算法與應用》共十五章，包括軌道動力學分析內(nèi)容及相關標準、軌道結(jié)構(gòu)動力分析的解析法、軌道結(jié)構(gòu)動力分析的傅里葉變換法、高架軌道結(jié)構(gòu)振動特性分析、軌道不平順功率譜及數(shù)值模擬、車輛軌道耦合系統(tǒng)豎向動力分析模型、車輛軌道耦合系統(tǒng)動力分析的交叉迭代算法、動輪單元模型及算法、軌道單元和車輛單元模型及算法、車輛軌道耦合系統(tǒng)動力分析的移動單元法、車輛軌道路基大地耦合系統(tǒng)豎向動力分析模型、列車有砟軌道路基耦合系統(tǒng)動力特性分析、列車板式軌道路基耦合系統(tǒng)動力特性分析、有砟無砟軌道過渡段動力特性分析、交疊地鐵列車引起的環(huán)境振動分析。
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《高速鐵路軌道動力學：模型、算法與應用》：
第一章 軌道動力學分析內(nèi)容及相關標準
隨著列車速度的提高、軸重的增加、行車密度的提高，以及新型車輛和新型軌道結(jié)構(gòu)大量地投入工程應用，導致車輛與軌道間的相互作用更加復雜，動應力增大，影響到列車運行的安全與穩(wěn)定。列車作用在軌道上的動荷載可分為移動的軸荷載、固定作用點的動荷載以及移動的動荷載。軸荷載的作用與車輛動力學無關，其大小不變，但由于其作用點是移動的，故對軌道-路基-大地系統(tǒng)的作用為動荷載作用。當移動軸荷載的速度接近軌道的臨界速度時，軌道將產(chǎn)生劇烈的振動。固定作用點的動荷載來自車輛通過固定不平順，如鋼軌接頭、無縫鋼軌焊縫及道岔岔心引起的撞擊。移動動荷載則由輪軌接觸表面的不平順而產(chǎn)生。進行列車-軌道系統(tǒng)動力學分析是研究復雜輪軌關系和相互作用機制的基礎，也是指導和優(yōu)化車輛、軌道結(jié)構(gòu)設計必不可少的內(nèi)容。
1.1軌道動力學模型與方法研究回顧
國內(nèi)外學者在軌道動力學模型的建立與方法的研究方面做了許多工作，并取得了豐富的研究成果。軌道動力學模型與方法的研究經(jīng)歷了一個從簡單到復雜的發(fā)展過程，從歷史上看，移動荷載/車輛結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)動力學中，尤其是列車軌道系統(tǒng)中最早的實際問題之一。Knothe和Grassie等發(fā)表了幾篇在頻域內(nèi)軌道動力學和車輛-軌道相互作用研究進展的文章。Mathews采用傅里葉變換的方法（FTM）和移動的坐標系統(tǒng)，解決了任意移動荷載作用在彈性基礎無限長梁上的動力問題。傅里葉變換方法屬于頻域分析法。運用傅里葉變換的方法，Trochanis，Ono和Yamada也做了一些類似的研究工作。Jezequel將軌道結(jié)構(gòu)簡化為彈性基礎上無限長的Euler-Bernoulli梁，考慮其轉(zhuǎn)動和橫向剪切效應，列車荷載為勻速運動的集中力。Timoshenko通過模態(tài)疊加，在時域內(nèi)解決了移動荷載作用于簡支梁上的控制微分方程的求解。Warburton用解析的方法分析了相同的問題，并發(fā)現(xiàn)移動荷載在特定的速度下，梁的撓曲量將達到最大。Cai等運用模態(tài)疊加法研究了移動荷載作用于周期滾動支座上無限長梁的動力響應問題。
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