Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2014 Vol.15 No.12 P.925-1038

<<< CONTENTS >>>

The Second Special Issue on High-speed Railways Technology

Guest Editor-in-Chief: Xue-song JIN

Reviews

Review: Background of recent developments of passenger railways in China, the UK and other European countries

Roderick A. Smith, Jing Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A1400295 Downloaded: 4717 Clicked: 21510 Cited: 6 Commented: 0(p.925-935) <Full Text> <PPT> 3675

Chinese summary <1153> 中(zhōng)國，英國與歐洲的客運鐵路的近期發展背景

本文基于作者于2014年5月在中(zhōng)國參觀鐵路建設成就時的一(yī)篇報告而寫成。内容涵蓋鐵路發展曆史簡介，英國和中(zhōng)國鐵路的對比，英國過去(qù)數十年間鐵路提速情況的說明以及現有高速鐵路的介紹。此外(wài)，本文還詳細讨論了歐洲高鐵的發展情況和鐵路系統安全的分(fēn)析比較，并對中(zhōng)國高鐵的發展及英國高鐵建設計劃進行了說明。得出高速鐵路系統在提高能量利用效率、增加旅客舒适度、控制碳排放(fàng)量等方面有顯著優勢。

鐵路；高速；安全；曆史；列車(chē)；基礎設施；系統

Review: Key problems faced in high-speed train operation

Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1400338 Downloaded: 4533 Clicked: 10063 Cited: 16 Commented: 0(p.936-945) <Full Text> <PPT> 3635

Chinese summary <1020> 高速鐵路運營過程中(zhōng)的關鍵問題：輪軌磨耗等

随着高速鐵路運營裏程和列車(chē)運營速度的不斷增長，出現了一(yī)些和列車(chē)軌道耦合大(dà)系統密切相關的關鍵科學和技術問題。這些問題不僅影響到列車(chē)的運行品質，甚至威脅到安全運行，是當前高速鐵路運用和發展中(zhōng)急需解決的問題。本文系統描述了高速鐵路在運營過程中(zhōng)所出現的一(yī)些關鍵科學和技術問題，并述評了全世界有關這些問題的研究進展、現狀和不足之處，提出了今後有利于認識和解決這些問題的發展方向。在長期高速運營的鐵路大(dà)系統環境中(zhōng)，這些問題的形成的機理、發生(shēng)、發展過程和預防措施的研究，需要從列車(chē)/軌道耦合大(dà)系統運營環境（速度、路況、氣候和運用維修）、系統的自身參數匹配、材料選用和運營成本等全面系統考慮，并從理論、技術、工(gōng)藝、監控和維修等方面解決。

高速鐵路；高速列車(chē)；輪軌磨耗；列車(chē)/軌道耦合動力學；輪軌滾動接觸理論；減振降噪理論和技術

Articles

Modeling of high-speed wheel-rail rolling contact on a corrugated rail and corrugation development

Xin Zhao, Ze-feng Wen, Heng-yu Wang, Xue-song Jin, Min-hao Zhu

DOI: 10.1631/jzus.A1400191 Downloaded: 6948 Clicked: 8538 Cited: 9 Commented: 0(p.946-963) <Full Text> <PPT> 2315

Chinese summary <42> 鋼軌波磨處高速輪軌滾動接觸行爲與波磨發展的模拟研究

爲求解鋼軌（短波）波磨處的高速輪軌瞬态滾動接觸建立有限元模型，研究影響高速鋼軌波磨發展的重要因素。 1. 求解不同牽引條件下(xià)輪軌間的瞬态法和切向滾動接觸問題，并考慮真實輪軌幾何和鋼軌波磨，最高模拟速度達500 km/h；2. 基于模拟結果，解釋了中(zhōng)國高速線路上發現的鋼軌波磨很快穩定下(xià)來的現象。 1. 詳細分(fēn)析鋼軌波磨處高速輪軌瞬态滾動接觸的法、切向解以及由此導緻的V-M等效應力和摩擦功沿軌面的波動；2. 變化波磨波長、波深及重要滾動參數如速度和牽引系數等，研究它們對波磨處滾動接觸行爲的影響；3. 對比上述有限元模型與傳統多體(tǐ)動力模型在波磨處的法向輪軌力結果。 1. 法、切向輪軌力及法、切向接觸應力均随着波磨幾何呈周期性波動，但相位略有差異，V-M等效應力和摩擦功的波動形式接近切向接觸應力；2. 牽引系數越大(dà)，波磨處V-M等效應力和摩擦功的波動範圍越大(dà)；3. 名義參數下(xià)，對于所研究高鐵系統，波長爲80 mm左右、速度爲250-300 km/h時波磨的動态響應最大(dà)，這與現場觀測相符；4. 傳統多體(tǐ)動力模型會高估鋼軌波磨激勵的法向輪軌力；5. 鋼軌波磨會逐漸穩定下(xià)來，通過速度越高進入穩定越快。

高速鋼軌波磨；輪軌滾動接觸；車(chē)輛-軌道耦合動力學；牽引系數；顯式有限元法

A 3D model for coupling dynamics analysis of high-speed train/track system

Liang Ling, Xin-biao Xiao, Jia-yang Xiong, Li Zhou, Ze-feng Wen, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1400192 Downloaded: 7171 Clicked: 16812 Cited: 19 Commented: 0(p.964-983) <Full Text> <PPT> 2663

Chinese summary <51> 一(yī)種高速列車(chē)-軌道三維空間耦合動力學模型

基于車(chē)輛-軌道耦合動力學理論分(fēn)析方法，建立一(yī)種高速列車(chē)-軌道三維耦合動力學模型，并明确列車(chē)-軌道耦合模型與單節車(chē)輛-軌道耦合模型在高速列車(chē)-軌道耦合動力學性能分(fēn)析中(zhōng)的差異。建立一(yī)種高速列車(chē)-軌道三維耦合動力學模型，模型中(zhōng)考慮列車(chē)的縱向動力學行爲以及車(chē)間連接裝置對列車(chē)中(zhōng)不同車(chē)輛動态響應的影響，并基本明确完善的列車(chē)-軌道耦合模型在高速列車(chē)-軌道耦合動力學性能分(fēn)析中(zhōng)的重要性。單節車(chē)輛-軌道耦合模型會過高地估計高速列車(chē)在運營過程中(zhōng)的振動響應和動力學性能指标，而完善的列車(chē)-軌道耦合動力學模型的計算結果則更加接近實際情況。

高速鐵路；高速列車(chē)；軌道；列車(chē)-軌道耦合模型；車(chē)輛-軌道耦合模型

Effect of the first two wheelset bending modes on wheel-rail contact behavior

Shuo-qiao Zhong, Jia-yang Xiong, Xin-biao Xiao, Ze-feng Wen, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1400199 Downloaded: 5663 Clicked: 7238 Cited: 5 Commented: 1(p.984-1001) <Full Text> <PPT> 2256

Chinese summary <42> 輪對前2階彎曲模态對動力學行爲的影響

擴展動力學模型的分(fēn)析頻(pín)域，建立能考慮輪對柔性的車(chē)輛軌道耦合動力學系統模型，爲研究輪軌磨耗的形成和發展以及輪軌噪聲的來源提供基礎。利用歐拉梁橫向彎曲模型，建立輪軸在垂直于軌道平面和平行于軌道平面内的彎曲振動模型；建立考慮輪軸彎曲的輪對模型與輪軌接觸模塊之間的耦合關系，進而研究輪軌接觸行爲受輪軸彎曲變形的影響。 1. 把輪軸模拟爲歐拉梁，左右車(chē)輪模拟爲固結于輪軸上的質量塊；2. 假設左右車(chē)輪始終垂直于輪軸，引入虛拟的兩個半邊剛性輪對模型，建立輪軌接觸模型和柔性輪對耦合的關系；3. 基于多剛體(tǐ)車(chē)輛-軌道耦合動力學模型，利用以上柔性輪對模型和此耦合關系，建立考慮輪軸柔性的車(chē)輛-軌道耦合動力學模型。 1. 建立的剛柔耦合的車(chē)輛-軌道耦合動力學模型能夠有效地描述輪軸彎曲對輪軌接觸行爲的影響；2. 在0-150 Hz的随機不平順激勵下(xià)，多剛體(tǐ)模型和考慮輪對柔性的模型受到的輪軌力和輪軌接觸點軌迹不同；這主要是由第1階彎曲模态被激發導緻。

高速鐵路車(chē)輛；輪軌接觸行爲；剛性輪對；柔性輪對；模态分(fēn)析；随機軌道不平順

Influence of wheel polygonal wear on interior noise of high-speed trains

Jie Zhang, Guang-xu Han, Xin-biao Xiao, Rui-qian Wang, Yue Zhao, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1400233 Downloaded: 3334 Clicked: 7870 Cited: 3 Commented: 0(p.1002-1018) <Full Text> <PPT> 2291

Chinese summary <44> 高速列車(chē)車(chē)輪多邊形對車(chē)内噪聲的影響

研究高速列車(chē)車(chē)輪多邊形特征對輪軌噪聲和車(chē)内噪聲的影響規律，讨論目前國内高速列車(chē)車(chē)輪镟修指标的不足，爲高速列車(chē)車(chē)輪镟修方法的優化改進提供科學依據。系統分(fēn)析高速列車(chē)車(chē)輪多邊形階次、幅值和相位等參數對車(chē)内噪聲的影響規律；提出車(chē)輪镟修中(zhōng)僅考慮車(chē)輪徑跳作爲限值是不夠的。 1. 基于線路試驗，初步分(fēn)析高速列車(chē)車(chē)輪多邊形狀态對車(chē)内噪聲的影響，進而對車(chē)輪多邊形特征進行剖析；2. 基于帶通濾波和快速傅裏葉變換，使用MATLAB程序生(shēng)成不同階次、幅值和相位的車(chē)輪多邊形粗糙度數據；3. 基于TWINS輪軌噪聲原理，使用HWTNS預測含有不同車(chē)輪多邊形特性的輪軌噪聲；4. 基于混合有限元-統計能量分(fēn)析（FE-SEA）方法，建立高速列車(chē)客室端部車(chē)内噪聲預測模型，預測車(chē)内噪聲；5. 通過分(fēn)析車(chē)輪多邊形參數、車(chē)輪徑跳和車(chē)内噪聲之間的相互關系，研究目前的高速列車(chē)車(chē)輪镟修指标是否合适。 1. 高速列車(chē)車(chē)輪徑跳值相同，但車(chē)輪多邊形狀态不同時，輪軌噪聲與車(chē)内噪聲有明顯差異；2. 當車(chē)輪多邊形幅值相同時，高階多邊形可以引起更高的輪軌噪聲和車(chē)内噪聲；3. 改變車(chē)輪多邊形的相位，可以獲得不同的車(chē)輪徑跳值，但是對輪軌噪聲和車(chē)内噪聲幾乎沒有影響。

高速列車(chē)；車(chē)輪多邊形；镟修；車(chē)内噪聲；輪軌噪聲

Investigation into external noise of a high-speed train at different speeds

Bin He, Xin-biao Xiao, Qiang Zhou, Zhi-hui Li, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1400307 Downloaded: 3216 Clicked: 7237 Cited: 6 Commented: 0(p.1019-1033) <Full Text> <PPT> 2051

Chinese summary <44> 不同速度高速列車(chē)車(chē)外(wài)噪聲的調查研究

基于聲源識别，得出車(chē)外(wài)噪聲分(fēn)布特性及場點主要噪聲源。 1. 研究高速列車(chē)噪聲源強特性及頻(pín)譜特性；2. 揭示不同速度下(xià)不同聲源頻(pín)譜變化規律；3. 分(fēn)析車(chē)外(wài)聲場場點噪聲變化規律及主要聲源。 1. 利用車(chē)外(wài)聲源識别系統（圖2）分(fēn)析高速列車(chē)聲源分(fēn)布規律及頻(pín)譜特性；2. 利用聲源的垂向（圖10）分(fēn)布研究不同聲源在各頻(pín)率下(xià)垂向分(fēn)布規律；3. 利用場點聲源與速度的拟合關系（圖16）研究場點主要噪聲源。 1. 高速列車(chē)車(chē)外(wài)噪聲源主要分(fēn)布在輪軌區域、受電弓和車(chē)間連接區域；2. 輪軌區域噪聲包括滾動噪聲和氣動噪聲，在各頻(pín)率均爲最顯著聲源；3. 在整個列車(chē)高度，輪軌滾動噪聲對總噪聲貢獻率大(dà)于氣動噪聲；4. 車(chē)外(wài)場點噪聲主要頻(pín)率爲630-2500 Hz，主要來自輪軌滾動噪聲。

車(chē)外(wài)噪聲；聲源識别；高速鐵路；聲暴露級；通過噪聲

Report

Recent research on the track-subgrade of high-speed railways

Ren-peng Chen, Jin-miao Chen, Han-lin Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1400342 Downloaded: 3604 Clicked: 5771 Cited: 3 Commented: 0(p.1034-1038) <Full Text>

Chinese summary <44> 高鐵路基近期研究

随着高速鐵路的快速發展，高鐵路基的研究成爲一(yī)大(dà)熱點。目前大(dà)量的研究工(gōng)作集中(zhōng)在高鐵路基動力響應、工(gōng)後沉降和長期服役性能。這些工(gōng)作促進了對高鐵路基一(yī)般規律的了解，但距準确評價路基在百年服役過程中(zhōng)經受幹濕循環、溫度變化與動荷載耦合作用下(xià)服役性能的改變尚遠。本文總結了高鐵路基近期的研究成果，并提出了未來的研究方向。

高鐵路基；動力響應；工(gōng)後沉降；長期服役性能