【摘 要】
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在这篇文章中,我们给出了定性和定量解释,说明了在可能导致火车出轨的扰动存在下,一列火车为什么还能保持在轨道上.列车的稳定性可溯源于车轮的圆锥形状,当有横向扰动时会产
【机 构】
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康乃尔大学力学与航空航天工程斯博利学院理论与应用力学系,南开大学物理科学学院
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在这篇文章中,我们给出了定性和定量解释,说明了在可能导致火车出轨的扰动存在下,一列火车为什么还能保持在轨道上.列车的稳定性可溯源于车轮的圆锥形状,当有横向扰动时会产生法向回复力.我们首先考虑简单的情况,假设轨道为无摩擦的并且忽略轮子的旋转.然后我们再建立一个更全面的模型,即全面考虑摩擦和旋转.我们证明了滚动摩擦使得旋转运动与平移运动叠加,从而增强了整体稳定性.最后,我们找到获得稳定参数的近似公式,计算获得的结果与真实铁路客车的参数非常一致.
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