铁道车辆系统动力学及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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罗仁，石怀龙 编

图书标签:

• 铁道车辆
• 动力学
• 系统工程
• 振动
• 轨道交通
• 车辆工程
• 仿真
• 建模
• 控制
• 应用

出版社： 西南交通大学出版社

ISBN：9787564360153

版次：1

商品编码：12317434

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：403

正文语种：中文

内容简介

　　《铁道车辆系统动力学及应用》是我国近年来铁道车辆系统动力学研究的结晶，对动力学理论进行了深入浅出的阐述，系统总结了车辆系统动力学的边界条件、研究方法、评价体系、试验方法、典型动力学问题的解决方案和新研究进展，是高速列车大系统耦合动力学中车辆系统动力学的核心内容。《铁道车辆系统动力学及应用》图文并茂、内容翔实、数据丰富、理论和工程紧密结合，是铁道车辆系统动力学研究不可多得的著作，可作为研究生教材和工程技术人员及科研工作者的参考书。相信《铁道车辆系统动力学及应用》的出版对提升和完善动车组系统动力学的研究具有重要的意义，也必将有利于我国高速铁路的发展。

目录

基础篇
1 铁道车辆系统动力学概述
1．1 铁道车辆的发展
1．1．1 铁路运输的发展
1．1．2 机车车辆的发展
1．1．3 未来发展
1．2 车辆系统动力学发展概述
1．2．1 车辆系统动力学理论
1．2．2 车辆系统动力学仿真
1．2．3 车辆系统动力学试验
1．3 车辆系统动力学研究概述
1．3．1 车辆系统动力学主要研究方法
1．3．2 车辆系统动力学的重要应用
1．3．3 车辆系统动力学的难点
2 车辆系统动力学理论基础
2．1 多体系统动力学理论简介
2．1．1 多体系统简介
2．1．2 坐标系及姿态变换
2．1．3 动力学模型
2．1．4 数值积分
2．2 振动理论简介
2．2．1 线性振动
2．2．2 非线性振动
2．2．3 运动稳定性基本概念
2．2．4 常微分方程几何分岔理论
2．3 减振理论简介
2．3．1 基本概念和分类
2．3．2 两自由度系统
2．3．3 动力吸振器理论
2．3．4 Ruzicka隔振系统
2．4 车辆运动姿态
2．4．1 车辆运动姿态
2．4．2 车辆悬挂模态
2．4．3 轮轨约束
3 轮轨接触和蠕滑理论
3．1 车轮与钢轨型面
3．1．1 车轮型面
3．1．2 钢轨型面
3．2 轮轨几何接触理论
3．2．1 轮轨接触几何关系的定义
3．2．2 轮轨接触几何关系的计算
3．2．3 Hertz和非Hertz接触理论
3．3 轮轨蠕滑率
3．3．1 蠕滑率的定义
3．3．2 简化的蠕滑率公式
3．3．3 更完整的蠕滑率表达式
3．4 轮轨滚动接触经典理论
3．4．1 Kalker线性理论
3．4．2 沈氏理论
3．4．3 Kalker简化理论（FASTSIM）
3．4．4 Polach滚动接触理论
3．4．5 轮轨法向力的求解
3．4．6 各种蠕滑理论的比较和适用范围
4 车辆系统动力学边界条件
4．1 铁路轨道与线路
4．1．1 典型线路
4．1．2 轨道空间坐标描述
4．2 轨道不平顺
4．2．1 轨道不平顺类型
4．2．2 轨道不平顺描述及常用轨道谱
4．3 气动载荷
4．3．1 常用的风载荷获取方法
4．3．2 常用的风载荷类型

理论篇
5 车辆系统蛇行运动稳定性
5．1 蛇行运动的基本概念
5．2 轮对蛇行运动
5．2．1 动力学方程
5．2．2 蛇行运动规律及数值验证
5．3 转向架蛇行运动
5．3．1 刚性转向架
5．3．2 柔性定位转向架
5．3．3 转向架蛇行运动特征
5．4 整车蛇行运动
5．4．1 车辆横向模型
5．4．2 车辆横垂耦合模型
5．4．3 车辆蛇行运动特征
5．5 蛇行运动分岔
5．5．1 分岔类型和特征
5．5．2 蛇行运动分岔图
5．5．3 临界速度
5．6 蛇行稳定性的影响因素
5．6．1 轮轨因素
5．6．2 一系、二系悬挂参数
5．6．3 车辆结构参数
5．6．4 车辆质量参数
5．6．5 车间减振器
6 车辆系统随机振动
6．1 随机振动简介
6．1．1 基本概念
6．1．2 随机变量
6．1．3 随机函数
6．2 车辆系统垂向随机振动
6．2．1 车辆垂向随机振动模型
6．2．2 车辆系统垂向随机振动规律
6．3 车辆系统横向随机振动
6．3．1 车辆横向动力学模型
6．3．2 轮轨蠕滑
6．3．3 车辆横向随机振动规律
6．4 乘坐性能的影响因素
6．4．1 轮轨因素
6．4．2 一系悬挂参数
6．4．3 二系悬挂参数
6．4．4 车辆结构参数
7 车辆系统曲线通过性能
7．1 蠕滑力导向机理
7．1．1 纯滚线
7．1．2 蠕滑力
7．1．3 蠕滑力导向
7．2 车辆曲线通过模型及分析
7．2．1 车辆曲线通过动力学方程
7．2．2 车辆稳态曲线通过
7．2．3 车辆动态曲线通过
7．3 车轮磨耗和损伤
7．3．1 车轮磨耗
7．3．2 车轮损伤
7．4 车辆曲线通过性能影响因素
7．4．1 动力学指标
7．4．2 车辆曲线通过影响因素
8 列车系统动力学
8．1 列车动力学因素
8．1．1 车钩缓冲装置
8．1．2 牵引制动
8．1．3 线路条件
8．2 列车动力学模型
8．2．1 采用单自由度车辆的列车纵向动力学模型
8．2．2 列车横向动力学模型
8．2．3 全自由度列车模型
8．3 列车动力学应用
8．3．1 列车连挂模拟
8．3．2 司机驾驶模拟
8．3．3 尾车晃动分析

实践篇
9 车辆系统动力学评价方法和指标
9．1 蛇行运动稳定性
9．1．1 渐进稳定性判断方法
9．1．2 线路评判蛇行稳定性的方法
9．2 运行平稳性
9．2．1 Sperling平稳性指标
9．2．2 舒适度指标
9．2．3 ISO 2631振动性能
9．2．4 运行品质
9．3 运行安全性
9．3．1 常规指标
9．3．2 扭曲线路通过
9．3．3 转向架转动系数
9．4 其余动力学指标
9．4．1 柔度系数
9．4．21、P2力
9．4．3 轮轨磨耗指标
10 车辆系统动力学试验
10．1 比例模型及部件试验
10．1．1 轮对试验
10．1．2 悬挂元件试验
10．1．3 转向架及车体试验
10．1．4 弓网关系试验台
10．2 整车台架试验
10．2．1 整车滚动试验台
10．2．2 整车振动试验台
10．2．3 机车车辆滚动振动试验台
10．2．4 整车参数试验台
10．3 线路试验
10．3．1 线路常规试验
10．3．2 线路跟踪试验
10．3．3 线路研究性试验
11 车辆系统动力学仿真
11．1 动力学仿真基本方法
11．1．1 车辆动力学建模的基本方法
11．1．2 动力学仿真常用软件
11．2 动力学现象分析
11．2．1 常规动力学现象
11．2．2 车辆异常振动问题
11．2．3 车辆晃动
11．3 动力学性能预测和参数优化
11．3．1 车辆动力学性能预测
11．3．2 车辆系统参数优化
12 车辆系统动力学控制技术
12．1 铁道车辆半主动和主动控制
12．1．1 半主动控制
12．1．2 主动控制
12．2 摆式列车
12．2．1 摆式列车的基本原理
12．2．2 摆式列车类型
12．2．3 摆式列车工程应用
12．3 径向转向架
12．3．1 径向转向架的机理
12．3．2 径向转向架的种类
12．3．3 应用及效果
参考文献

穿越时空的机械脉搏：一窥车辆运行的内在奥秘 当您漫步在熙熙攘攘的车站，望着呼啸而过的列车，是否曾好奇过这些庞然大物如何在钢轨上平稳、高效地运行？它们如何抵御风雨的侵蚀，如何承受巨大的载荷，如何在高速中保持稳定？这些看似简单的运行背后，隐藏着一套复杂而精密的动力学系统，正是这套系统，驱动着现代交通的动脉，连接着千家万户的行程。 本书并非直接探讨“铁道车辆系统动力学及应用”这一特定领域，而是从更广阔的视角出发，深入解析与车辆运行相关的物理原理、工程设计以及它们在不同交通载体中的综合体现。它将带领读者穿越时空的机械脉搏，一窥车辆运行的内在奥秘，感受工程智慧与自然规律的完美融合。 第一篇：运动的基石——基础物理与力学原理 在理解任何动态系统之前，我们必须牢牢掌握其运动的基石。本篇将从最基本的牛顿运动定律开始，层层递进，建立起读者对力和运动关系的深刻认识。我们将解析惯性、质量、加速度等核心概念，并探讨它们如何在车辆的启动、加速、制动和转向过程中发挥作用。 力与运动的辩证关系： 从简单的直线运动到复杂的曲线运动，我们将通过丰富的实例，阐释力如何改变物体的运动状态，以及反作用力在车辆行驶中的重要性。例如，当车辆加速时，牵引力与阻力之间的关系将直接决定其运动模式；在制动时，制动力与摩擦力的相互作用是保证安全停车的关键。 能量的转化与守恒： 车辆的运行离不开能量的驱动与转化。本篇将深入探讨动能、势能、摩擦能以及机械能之间的相互转化过程。我们会分析牵引系统如何将电能或内燃机的化学能转化为动能，以及在制动过程中，能量如何通过再生制动或转化为热能耗散。能量守恒定律在这里将得到生动的体现，帮助我们理解能量利用的效率与优化空间。 振动与阻尼的奥秘： 车辆在行驶过程中，不可避免地会产生振动。这些振动来源于路轨的不平整、部件的相互作用以及空气动力学的影响。本篇将介绍简谐振动、阻尼振动等基本振动形式，并解析阻尼在吸收振动能量、减小系统晃动方面的重要作用。从悬挂系统的设计到车身结构的优化，阻尼的引入是提升乘坐舒适性与保证结构稳定性的核心。 材料的性能与结构强度： 支撑起庞大车体的材料，其性能直接关系到车辆的承载能力与安全性。我们将简要回顾不同工程材料（如钢、铝合金、复合材料）的力学特性，包括弹性、塑性、强度、韧性等。同时，本篇也将探讨结构设计如何通过合理的形状和连接方式，最大程度地发挥材料的性能，抵抗各种外部载荷。 第二篇：驱动的艺术——动力传递与控制系统 车辆的行驶，本质上是一个动力传递与精确控制的过程。本篇将聚焦于驱动系统和控制系统，揭示它们如何协同工作，实现车辆的平稳、高效运行。 动力源的演进与匹配： 从早期的蒸汽机车到现代的高速电力列车，动力源的演进深刻地改变了交通的面貌。我们将简要回顾不同动力源（如内燃机、电力牵引）的工作原理，并探讨其在功率输出、效率、排放等方面的优劣。同时，动力源与传动系统的匹配至关重要，我们将分析不同类型传动系统（如机械传动、液力传动、电力传动）的特点，以及它们如何将动力有效地传递到车轮。 制动系统的智慧： 安全是车辆运行的生命线，而制动系统则是保障安全的最后一道防线。本篇将深入剖析不同类型的制动系统，如摩擦制动、电磁制动、空气制动等。我们将探讨制动力的产生机制、制动能量的转化与释放，以及制动过程中的防滑控制与稳定性保障。对于现代高速车辆而言，复杂的电子控制制动系统（EBS）将是重点关注的对象，它如何通过传感器实时监测车辆状态，并精确控制制动器的介入，是保证安全的科技结晶。 转向系统的精准导航： 车辆在曲线轨道上行驶，离不开精准的转向系统。本篇将探讨不同车辆的转向原理，包括转向架的设计、车轮与轨道之间的几何关系，以及侧向力在车辆过弯时的作用。我们将解析转向系统如何协调车轮的运动，减小磨损，并保证车辆在曲线上的稳定性和操纵性。 传感与反馈的智能大脑： 现代车辆的运行，已经离不开高度智能化的控制系统。本篇将介绍传感器在车辆状态监测中的作用，如速度传感器、加速度传感器、姿态传感器等。同时，我们将探讨反馈控制的原理，以及控制系统如何根据传感器采集到的信息，实时调整动力输出、制动压力、转向角度等，从而实现车辆的精确控制与动态稳定。 第三篇：运行的挑战——环境因素与适应性设计 车辆并非在真空环境中运行，它必须与复杂多变的环境因素相互作用。本篇将探讨这些外部环境因素如何影响车辆的运行，以及工程师如何通过适应性设计来应对这些挑战。 空气动力学的博弈： 随着车辆速度的提升，空气动力学的影响变得越来越显著。本篇将介绍空气阻力、升力、侧向风等空气动力学效应，并分析它们对车辆的牵引功耗、稳定性以及乘坐舒适性造成的挑战。我们将探讨通过优化车身造型、加装扰流板等方式，如何减小空气阻力，提高车辆的空气动力学性能。 轨道与车辆的互动： 钢轨并非完美的直线，其起伏、不平整以及曲线段的超高设计，都对车辆的运行产生着重要影响。本篇将深入分析轨道不平整性引起的振动和冲击，以及它们对车辆结构、乘坐舒适性以及轨道损耗的影响。我们还将探讨车辆悬挂系统、减震器等如何应对这些挑战，并分析车轮与轨道之间的粘着力在驱动与制动中的关键作用。 极端环境的考验： 车辆需要在各种极端环境下运行，如高温、严寒、大雨、大雪、甚至沙漠与高原。本篇将探讨这些极端气候条件对车辆关键部件（如发动机、制动系统、电子设备）性能的影响，以及相应的适应性设计措施。例如，在严寒环境下，如何保证电池的正常工作；在高温环境下，如何有效散热。 安全设计与失效分析： 车辆的运行安全是设计的重中之重。本篇将从宏观到微观，分析车辆在设计中需要考虑的各种安全因素，包括碰撞安全性、防火安全性、电磁兼容性等。我们将探讨结构强度分析、疲劳寿命评估等方法，以及如何通过冗余设计和故障诊断系统，最大限度地减少潜在的风险，并应对突发情况。 第四篇：未来的展望——创新与可持续发展 技术革新永无止境，车辆运行的未来充满了无限可能。本篇将聚焦于前沿技术在车辆工程领域的应用，以及如何实现更高效、更环保、更智能的交通方式。 轻量化与新能源的融合： 随着对能源效率和环境保护的要求日益提高，轻量化材料和新能源技术正成为车辆发展的关键。本篇将探讨新型轻质合金、复合材料在车体制造中的应用，以及它们如何降低车辆自重，提高能源利用效率。同时，我们将展望电池技术、氢燃料电池等新能源在未来车辆中的应用前景，以及它们如何驱动交通的绿色革命。 智能化与自动化驾驶的黎明： 自动驾驶技术正在逐步改变我们的出行方式。本篇将介绍自动驾驶感知、决策、控制等关键技术，以及它们在车辆运行中的应用。我们将探讨如何通过集成先进的传感器、人工智能算法，实现车辆的自主导航、避障与协同运行，从而提高交通效率和安全性。 互联互通与大数据分析： 车辆之间的互联互通，以及车辆与基础设施之间的信息交换，将为交通管理带来革命性的变化。本篇将探讨车联网（V2X）技术的发展，以及如何利用大数据分析优化交通流量、预测交通拥堵，并为车辆提供实时的运行指导。 可持续性与全生命周期设计： 从原材料的开采到车辆的报废，整个生命周期的环境影响正受到越来越多的关注。本篇将强调可持续性设计的重要性，包括绿色制造、节能运行、以及可回收利用的设计理念。我们将展望未来车辆如何成为更加环保、更加负责任的出行工具。 本书旨在为您打开一扇通往车辆工程世界的窗户，让您从一个全新的角度去理解那些承载着您我行程的钢铁巨兽。它将激发您对机械原理的兴趣，对工程智慧的赞叹，以及对未来交通发展的无限遐想。它不是一本枯燥的技术手册，而是一次关于运动、力量、智慧与未来的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

一种全新的视角 在此之前，我对于“火车”的理解，仅仅停留在它是一个由钢铁组成的庞大机器，能够载着人们从一个地方到另一个地方。但通过阅读这本书，我获得的，是一种全新的、更具专业性的视角。它不再是简单地介绍火车的零部件组成，而是深入剖析了这些零部件是如何作为一个整体协同工作，并与外部环境（如轨道、空气阻力等）发生复杂的动力学交互。书中关于车辆动力学建模的详细论述，让我第一次理解到，原来要让一辆火车安全、平稳地运行，需要考虑如此多的因素，例如轮轨接触力的分布、车体和转向架的固有频率、不同工况下的摩擦系数等等。这些概念，对于我这样一个非专业人士来说，无疑是全新的知识领域。它让我意识到，我们习以为常的交通方式，背后隐藏着多么深厚的科学和工程智慧。这本书的阅读体验，更像是一次进入一个专业研究领域的“学术游览”，虽然我可能无法完全掌握所有细节，但它拓展了我的认知边界，让我看到了一个被我忽视已久但又至关重要的专业领域。它让我开始用一种“系统”和“动力学”的思维去审视周遭的交通工具，这是一种非常有价值的思维转变。

评分☆☆☆☆☆

深入与启发 这本书的价值，在于它不仅仅停留在理论层面，更强调了“应用”。在阅读的过程中，我发现很多看似抽象的动力学概念，都被巧妙地与实际的工程设计联系了起来。例如，关于车辆的振动和稳定性分析，书中详细阐述了如何通过调整悬挂系统、轮轨界面参数等来优化乘坐舒适度和运行安全。这让我联想到，我们乘坐高铁时感受到的那种平稳，背后是无数工程师和科学家在进行着如此精密的计算和设计。书中的一些案例分析，比如对不同类型车辆在特定运行工况下的动力学响应的模拟，让我看到了理论如何指导实践，如何解决现实中的难题。我特别欣赏书中对一些复杂耦合现象的分析，例如轮轨磨损与车辆动力学之间的相互影响，以及如何通过动力学模型来预测和减少这些问题。虽然我未必能完全理解每一个公式推导，但其逻辑框架和研究思路，已经足够启发我思考许多与工程相关的设计问题，不仅仅局限于铁路，甚至可以扩展到其他交通工具的设计和优化上。这本书让我明白，工程的进步，往往是基于对复杂系统深层规律的理解和应用。

评分☆☆☆☆☆

初探 翻开这本书，我本来是抱着对“铁道车辆系统动力学”这个概念的模糊好奇心，想着能稍微了解一下火车是怎么动的，大概有哪些力在起作用。结果，这本书的深度远远超出了我的想象。它不像我之前读过的那些科普读物，只是简单地描绘一下原理。这本《铁道车辆系统动力学及应用》更像是一本进入专业殿堂的“入门指南”，但这个“入门”的门槛，对于非专业人士来说，可能有点高。书中涉及的数学模型、微分方程、矩阵运算，都让我这个文科生感到压力山大。我一度想放弃，但又被里面描述的一些实际工程问题所吸引。比如，它会提到车辆在曲线运行时产生的离心力如何影响轨道，或者车厢连接处的冲击如何被缓冲装置吸收。这些场景在日常乘坐火车时是体会不到的，但一旦知道了背后的动力学原理，就会对每一次平稳的加速、减速，甚至是不那么平稳的颠簸，有了更深的理解。这本书虽然一开始让我望而却步，但它揭示了一个我从未深入思考过的复杂世界，让我对“铁道车辆”这个庞然大物有了全新的认识。它不仅仅是交通工具，更是一个精妙的动力学系统的集成。

评分☆☆☆☆☆

对未来交通的想象 阅读完这本书，我仿佛打开了一扇通往未来交通世界的大门。书中对“铁道车辆系统动力学”的深入探讨，让我得以窥见支撑现代铁路系统运转的复杂机制。那些关于车辆与轨道相互作用、振动特性、转向架设计、制动系统稳定性等方面的详细分析，不仅让我对现有铁路技术有了更清晰的认识，更激发了我对未来交通方式的无限想象。书中所阐述的动力学原理，是未来更高效、更安全、更智能的轨道交通系统的基础。我想象着，通过更精密的动力学模型，我们可以设计出运行速度更快、乘坐体验更舒适的超高速列车；通过对车辆与环境动力学的深入研究，我们可以创造出更环保、更节能的绿色轨道交通解决方案。甚至，这本书所涵盖的系统动力学思想，也可能为未来的磁悬浮列车、真空管道列车等新型交通方式的设计提供重要的理论指导。虽然我不是这本书的直接读者群体，但它所传递的“系统思考”和“精密设计”的理念，无疑会影响我对未来交通发展的看法。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一份关于交通科技发展潜力的展望。

评分☆☆☆☆☆

理论的重量与工程的温度 第一次尝试阅读一本如此“硬核”的书籍，确实是一次挑战。我承认，书中的数学公式和理论模型，对我来说像是一道道高墙，需要花费大量的时间和精力去理解。例如，在分析车辆通过不平顺轨道时的响应时，涉及到的多体动力学模型和求解方法，让我的大脑飞速运转，甚至需要查阅一些补充资料才能勉强跟上。然而，正是这种“理论的重量”，才构成了这本书的基石。它所呈现的，是经过严谨数学推导和物理建模后形成的专业知识体系。但有趣的是，这种理论的深度并没有让这本书变得枯燥乏味。相反，当它开始阐述这些理论如何转化为实际的工程解决方案时，我感受到了“工程的温度”。书中所描绘的，是如何通过精确的动力学分析，来提高列车的运行速度，确保乘客的安全，减少能源消耗，甚至是如何设计出更具弹性的轨道结构，以适应不同的气候条件。这让我意识到，每一个看似简单的技术突破，背后都凝聚着无数科学家和工程师对动力学原理的深刻洞察和不懈努力。这本书让我看到了科学理论的严谨与工程实践的紧密结合，以及这种结合所能带来的巨大社会效益。