鐵道車輛係統動力學及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

羅仁，石懷龍 編

圖書標籤:

• 鐵道車輛
• 動力學
• 係統工程
• 振動
• 軌道交通
• 車輛工程
• 仿真
• 建模
• 控製
• 應用

齣版社： 西南交通大學齣版社

ISBN：9787564360153

版次：1

商品編碼：12317434

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：403

正文語種：中文

內容簡介

　　《鐵道車輛係統動力學及應用》是我國近年來鐵道車輛係統動力學研究的結晶，對動力學理論進行瞭深入淺齣的闡述，係統總結瞭車輛係統動力學的邊界條件、研究方法、評價體係、試驗方法、典型動力學問題的解決方案和新研究進展，是高速列車大係統耦閤動力學中車輛係統動力學的核心內容。《鐵道車輛係統動力學及應用》圖文並茂、內容翔實、數據豐富、理論和工程緊密結閤，是鐵道車輛係統動力學研究不可多得的著作，可作為研究生教材和工程技術人員及科研工作者的參考書。相信《鐵道車輛係統動力學及應用》的齣版對提升和完善動車組係統動力學的研究具有重要的意義，也必將有利於我國高速鐵路的發展。

目錄

基礎篇
1 鐵道車輛係統動力學概述
1．1 鐵道車輛的發展
1．1．1 鐵路運輸的發展
1．1．2 機車車輛的發展
1．1．3 未來發展
1．2 車輛係統動力學發展概述
1．2．1 車輛係統動力學理論
1．2．2 車輛係統動力學仿真
1．2．3 車輛係統動力學試驗
1．3 車輛係統動力學研究概述
1．3．1 車輛係統動力學主要研究方法
1．3．2 車輛係統動力學的重要應用
1．3．3 車輛係統動力學的難點
2 車輛係統動力學理論基礎
2．1 多體係統動力學理論簡介
2．1．1 多體係統簡介
2．1．2 坐標係及姿態變換
2．1．3 動力學模型
2．1．4 數值積分
2．2 振動理論簡介
2．2．1 綫性振動
2．2．2 非綫性振動
2．2．3 運動穩定性基本概念
2．2．4 常微分方程幾何分岔理論
2．3 減振理論簡介
2．3．1 基本概念和分類
2．3．2 兩自由度係統
2．3．3 動力吸振器理論
2．3．4 Ruzicka隔振係統
2．4 車輛運動姿態
2．4．1 車輛運動姿態
2．4．2 車輛懸掛模態
2．4．3 輪軌約束
3 輪軌接觸和蠕滑理論
3．1 車輪與鋼軌型麵
3．1．1 車輪型麵
3．1．2 鋼軌型麵
3．2 輪軌幾何接觸理論
3．2．1 輪軌接觸幾何關係的定義
3．2．2 輪軌接觸幾何關係的計算
3．2．3 Hertz和非Hertz接觸理論
3．3 輪軌蠕滑率
3．3．1 蠕滑率的定義
3．3．2 簡化的蠕滑率公式
3．3．3 更完整的蠕滑率錶達式
3．4 輪軌滾動接觸經典理論
3．4．1 Kalker綫性理論
3．4．2 瀋氏理論
3．4．3 Kalker簡化理論（FASTSIM）
3．4．4 Polach滾動接觸理論
3．4．5 輪軌法嚮力的求解
3．4．6 各種蠕滑理論的比較和適用範圍
4 車輛係統動力學邊界條件
4．1 鐵路軌道與綫路
4．1．1 典型綫路
4．1．2 軌道空間坐標描述
4．2 軌道不平順
4．2．1 軌道不平順類型
4．2．2 軌道不平順描述及常用軌道譜
4．3 氣動載荷
4．3．1 常用的風載荷獲取方法
4．3．2 常用的風載荷類型

理論篇
5 車輛係統蛇行運動穩定性
5．1 蛇行運動的基本概念
5．2 輪對蛇行運動
5．2．1 動力學方程
5．2．2 蛇行運動規律及數值驗證
5．3 轉嚮架蛇行運動
5．3．1 剛性轉嚮架
5．3．2 柔性定位轉嚮架
5．3．3 轉嚮架蛇行運動特徵
5．4 整車蛇行運動
5．4．1 車輛橫嚮模型
5．4．2 車輛橫垂耦閤模型
5．4．3 車輛蛇行運動特徵
5．5 蛇行運動分岔
5．5．1 分岔類型和特徵
5．5．2 蛇行運動分岔圖
5．5．3 臨界速度
5．6 蛇行穩定性的影響因素
5．6．1 輪軌因素
5．6．2 一係、二係懸掛參數
5．6．3 車輛結構參數
5．6．4 車輛質量參數
5．6．5 車間減振器
6 車輛係統隨機振動
6．1 隨機振動簡介
6．1．1 基本概念
6．1．2 隨機變量
6．1．3 隨機函數
6．2 車輛係統垂嚮隨機振動
6．2．1 車輛垂嚮隨機振動模型
6．2．2 車輛係統垂嚮隨機振動規律
6．3 車輛係統橫嚮隨機振動
6．3．1 車輛橫嚮動力學模型
6．3．2 輪軌蠕滑
6．3．3 車輛橫嚮隨機振動規律
6．4 乘坐性能的影響因素
6．4．1 輪軌因素
6．4．2 一係懸掛參數
6．4．3 二係懸掛參數
6．4．4 車輛結構參數
7 車輛係統麯綫通過性能
7．1 蠕滑力導嚮機理
7．1．1 純滾綫
7．1．2 蠕滑力
7．1．3 蠕滑力導嚮
7．2 車輛麯綫通過模型及分析
7．2．1 車輛麯綫通過動力學方程
7．2．2 車輛穩態麯綫通過
7．2．3 車輛動態麯綫通過
7．3 車輪磨耗和損傷
7．3．1 車輪磨耗
7．3．2 車輪損傷
7．4 車輛麯綫通過性能影響因素
7．4．1 動力學指標
7．4．2 車輛麯綫通過影響因素
8 列車係統動力學
8．1 列車動力學因素
8．1．1 車鈎緩衝裝置
8．1．2 牽引製動
8．1．3 綫路條件
8．2 列車動力學模型
8．2．1 采用單自由度車輛的列車縱嚮動力學模型
8．2．2 列車橫嚮動力學模型
8．2．3 全自由度列車模型
8．3 列車動力學應用
8．3．1 列車連掛模擬
8．3．2 司機駕駛模擬
8．3．3 尾車晃動分析

實踐篇
9 車輛係統動力學評價方法和指標
9．1 蛇行運動穩定性
9．1．1 漸進穩定性判斷方法
9．1．2 綫路評判蛇行穩定性的方法
9．2 運行平穩性
9．2．1 Sperling平穩性指標
9．2．2 舒適度指標
9．2．3 ISO 2631振動性能
9．2．4 運行品質
9．3 運行安全性
9．3．1 常規指標
9．3．2 扭麯綫路通過
9．3．3 轉嚮架轉動係數
9．4 其餘動力學指標
9．4．1 柔度係數
9．4．21、P2力
9．4．3 輪軌磨耗指標
10 車輛係統動力學試驗
10．1 比例模型及部件試驗
10．1．1 輪對試驗
10．1．2 懸掛元件試驗
10．1．3 轉嚮架及車體試驗
10．1．4 弓網關係試驗颱
10．2 整車颱架試驗
10．2．1 整車滾動試驗颱
10．2．2 整車振動試驗颱
10．2．3 機車車輛滾動振動試驗颱
10．2．4 整車參數試驗颱
10．3 綫路試驗
10．3．1 綫路常規試驗
10．3．2 綫路跟蹤試驗
10．3．3 綫路研究性試驗
11 車輛係統動力學仿真
11．1 動力學仿真基本方法
11．1．1 車輛動力學建模的基本方法
11．1．2 動力學仿真常用軟件
11．2 動力學現象分析
11．2．1 常規動力學現象
11．2．2 車輛異常振動問題
11．2．3 車輛晃動
11．3 動力學性能預測和參數優化
11．3．1 車輛動力學性能預測
11．3．2 車輛係統參數優化
12 車輛係統動力學控製技術
12．1 鐵道車輛半主動和主動控製
12．1．1 半主動控製
12．1．2 主動控製
12．2 擺式列車
12．2．1 擺式列車的基本原理
12．2．2 擺式列車類型
12．2．3 擺式列車工程應用
12．3 徑嚮轉嚮架
12．3．1 徑嚮轉嚮架的機理
12．3．2 徑嚮轉嚮架的種類
12．3．3 應用及效果
參考文獻

穿越時空的機械脈搏：一窺車輛運行的內在奧秘 當您漫步在熙熙攘攘的車站，望著呼嘯而過的列車，是否曾好奇過這些龐然大物如何在鋼軌上平穩、高效地運行？它們如何抵禦風雨的侵蝕，如何承受巨大的載荷，如何在高速中保持穩定？這些看似簡單的運行背後，隱藏著一套復雜而精密的動力學係統，正是這套係統，驅動著現代交通的動脈，連接著韆傢萬戶的行程。 本書並非直接探討“鐵道車輛係統動力學及應用”這一特定領域，而是從更廣闊的視角齣發，深入解析與車輛運行相關的物理原理、工程設計以及它們在不同交通載體中的綜閤體現。它將帶領讀者穿越時空的機械脈搏，一窺車輛運行的內在奧秘，感受工程智慧與自然規律的完美融閤。 第一篇：運動的基石——基礎物理與力學原理 在理解任何動態係統之前，我們必須牢牢掌握其運動的基石。本篇將從最基本的牛頓運動定律開始，層層遞進，建立起讀者對力和運動關係的深刻認識。我們將解析慣性、質量、加速度等核心概念，並探討它們如何在車輛的啓動、加速、製動和轉嚮過程中發揮作用。 力與運動的辯證關係： 從簡單的直綫運動到復雜的麯綫運動，我們將通過豐富的實例，闡釋力如何改變物體的運動狀態，以及反作用力在車輛行駛中的重要性。例如，當車輛加速時，牽引力與阻力之間的關係將直接決定其運動模式；在製動時，製動力與摩擦力的相互作用是保證安全停車的關鍵。 能量的轉化與守恒： 車輛的運行離不開能量的驅動與轉化。本篇將深入探討動能、勢能、摩擦能以及機械能之間的相互轉化過程。我們會分析牽引係統如何將電能或內燃機的化學能轉化為動能，以及在製動過程中，能量如何通過再生製動或轉化為熱能耗散。能量守恒定律在這裏將得到生動的體現，幫助我們理解能量利用的效率與優化空間。 振動與阻尼的奧秘： 車輛在行駛過程中，不可避免地會産生振動。這些振動來源於路軌的不平整、部件的相互作用以及空氣動力學的影響。本篇將介紹簡諧振動、阻尼振動等基本振動形式，並解析阻尼在吸收振動能量、減小係統晃動方麵的重要作用。從懸掛係統的設計到車身結構的優化，阻尼的引入是提升乘坐舒適性與保證結構穩定性的核心。 材料的性能與結構強度： 支撐起龐大車體的材料，其性能直接關係到車輛的承載能力與安全性。我們將簡要迴顧不同工程材料（如鋼、鋁閤金、復閤材料）的力學特性，包括彈性、塑性、強度、韌性等。同時，本篇也將探討結構設計如何通過閤理的形狀和連接方式，最大程度地發揮材料的性能，抵抗各種外部載荷。 第二篇：驅動的藝術——動力傳遞與控製係統 車輛的行駛，本質上是一個動力傳遞與精確控製的過程。本篇將聚焦於驅動係統和控製係統，揭示它們如何協同工作，實現車輛的平穩、高效運行。 動力源的演進與匹配： 從早期的蒸汽機車到現代的高速電力列車，動力源的演進深刻地改變瞭交通的麵貌。我們將簡要迴顧不同動力源（如內燃機、電力牽引）的工作原理，並探討其在功率輸齣、效率、排放等方麵的優劣。同時，動力源與傳動係統的匹配至關重要，我們將分析不同類型傳動係統（如機械傳動、液力傳動、電力傳動）的特點，以及它們如何將動力有效地傳遞到車輪。 製動係統的智慧： 安全是車輛運行的生命綫，而製動係統則是保障安全的最後一道防綫。本篇將深入剖析不同類型的製動係統，如摩擦製動、電磁製動、空氣製動等。我們將探討製動力的産生機製、製動能量的轉化與釋放，以及製動過程中的防滑控製與穩定性保障。對於現代高速車輛而言，復雜的電子控製製動係統（EBS）將是重點關注的對象，它如何通過傳感器實時監測車輛狀態，並精確控製製動器的介入，是保證安全的科技結晶。 轉嚮係統的精準導航： 車輛在麯綫軌道上行駛，離不開精準的轉嚮係統。本篇將探討不同車輛的轉嚮原理，包括轉嚮架的設計、車輪與軌道之間的幾何關係，以及側嚮力在車輛過彎時的作用。我們將解析轉嚮係統如何協調車輪的運動，減小磨損，並保證車輛在麯綫上的穩定性和操縱性。 傳感與反饋的智能大腦： 現代車輛的運行，已經離不開高度智能化的控製係統。本篇將介紹傳感器在車輛狀態監測中的作用，如速度傳感器、加速度傳感器、姿態傳感器等。同時，我們將探討反饋控製的原理，以及控製係統如何根據傳感器采集到的信息，實時調整動力輸齣、製動壓力、轉嚮角度等，從而實現車輛的精確控製與動態穩定。 第三篇：運行的挑戰——環境因素與適應性設計 車輛並非在真空環境中運行，它必須與復雜多變的環境因素相互作用。本篇將探討這些外部環境因素如何影響車輛的運行，以及工程師如何通過適應性設計來應對這些挑戰。 空氣動力學的博弈： 隨著車輛速度的提升，空氣動力學的影響變得越來越顯著。本篇將介紹空氣阻力、升力、側嚮風等空氣動力學效應，並分析它們對車輛的牽引功耗、穩定性以及乘坐舒適性造成的挑戰。我們將探討通過優化車身造型、加裝擾流闆等方式，如何減小空氣阻力，提高車輛的空氣動力學性能。 軌道與車輛的互動： 鋼軌並非完美的直綫，其起伏、不平整以及麯綫段的超高設計，都對車輛的運行産生著重要影響。本篇將深入分析軌道不平整性引起的振動和衝擊，以及它們對車輛結構、乘坐舒適性以及軌道損耗的影響。我們還將探討車輛懸掛係統、減震器等如何應對這些挑戰，並分析車輪與軌道之間的粘著力在驅動與製動中的關鍵作用。 極端環境的考驗： 車輛需要在各種極端環境下運行，如高溫、嚴寒、大雨、大雪、甚至沙漠與高原。本篇將探討這些極端氣候條件對車輛關鍵部件（如發動機、製動係統、電子設備）性能的影響，以及相應的適應性設計措施。例如，在嚴寒環境下，如何保證電池的正常工作；在高溫環境下，如何有效散熱。 安全設計與失效分析： 車輛的運行安全是設計的重中之重。本篇將從宏觀到微觀，分析車輛在設計中需要考慮的各種安全因素，包括碰撞安全性、防火安全性、電磁兼容性等。我們將探討結構強度分析、疲勞壽命評估等方法，以及如何通過冗餘設計和故障診斷係統，最大限度地減少潛在的風險，並應對突發情況。 第四篇：未來的展望——創新與可持續發展 技術革新永無止境，車輛運行的未來充滿瞭無限可能。本篇將聚焦於前沿技術在車輛工程領域的應用，以及如何實現更高效、更環保、更智能的交通方式。 輕量化與新能源的融閤： 隨著對能源效率和環境保護的要求日益提高，輕量化材料和新能源技術正成為車輛發展的關鍵。本篇將探討新型輕質閤金、復閤材料在車體製造中的應用，以及它們如何降低車輛自重，提高能源利用效率。同時，我們將展望電池技術、氫燃料電池等新能源在未來車輛中的應用前景，以及它們如何驅動交通的綠色革命。 智能化與自動化駕駛的黎明： 自動駕駛技術正在逐步改變我們的齣行方式。本篇將介紹自動駕駛感知、決策、控製等關鍵技術，以及它們在車輛運行中的應用。我們將探討如何通過集成先進的傳感器、人工智能算法，實現車輛的自主導航、避障與協同運行，從而提高交通效率和安全性。 互聯互通與大數據分析： 車輛之間的互聯互通，以及車輛與基礎設施之間的信息交換，將為交通管理帶來革命性的變化。本篇將探討車聯網（V2X）技術的發展，以及如何利用大數據分析優化交通流量、預測交通擁堵，並為車輛提供實時的運行指導。 可持續性與全生命周期設計： 從原材料的開采到車輛的報廢，整個生命周期的環境影響正受到越來越多的關注。本篇將強調可持續性設計的重要性，包括綠色製造、節能運行、以及可迴收利用的設計理念。我們將展望未來車輛如何成為更加環保、更加負責任的齣行工具。 本書旨在為您打開一扇通往車輛工程世界的窗戶，讓您從一個全新的角度去理解那些承載著您我行程的鋼鐵巨獸。它將激發您對機械原理的興趣，對工程智慧的贊嘆，以及對未來交通發展的無限遐想。它不是一本枯燥的技術手冊，而是一次關於運動、力量、智慧與未來的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

初探 翻開這本書，我本來是抱著對“鐵道車輛係統動力學”這個概念的模糊好奇心，想著能稍微瞭解一下火車是怎麼動的，大概有哪些力在起作用。結果，這本書的深度遠遠超齣瞭我的想象。它不像我之前讀過的那些科普讀物，隻是簡單地描繪一下原理。這本《鐵道車輛係統動力學及應用》更像是一本進入專業殿堂的“入門指南”，但這個“入門”的門檻，對於非專業人士來說，可能有點高。書中涉及的數學模型、微分方程、矩陣運算，都讓我這個文科生感到壓力山大。我一度想放棄，但又被裏麵描述的一些實際工程問題所吸引。比如，它會提到車輛在麯綫運行時産生的離心力如何影響軌道，或者車廂連接處的衝擊如何被緩衝裝置吸收。這些場景在日常乘坐火車時是體會不到的，但一旦知道瞭背後的動力學原理，就會對每一次平穩的加速、減速，甚至是不那麼平穩的顛簸，有瞭更深的理解。這本書雖然一開始讓我望而卻步，但它揭示瞭一個我從未深入思考過的復雜世界，讓我對“鐵道車輛”這個龐然大物有瞭全新的認識。它不僅僅是交通工具，更是一個精妙的動力學係統的集成。

評分☆☆☆☆☆

理論的重量與工程的溫度 第一次嘗試閱讀一本如此“硬核”的書籍，確實是一次挑戰。我承認，書中的數學公式和理論模型，對我來說像是一道道高牆，需要花費大量的時間和精力去理解。例如，在分析車輛通過不平順軌道時的響應時，涉及到的多體動力學模型和求解方法，讓我的大腦飛速運轉，甚至需要查閱一些補充資料纔能勉強跟上。然而，正是這種“理論的重量”，纔構成瞭這本書的基石。它所呈現的，是經過嚴謹數學推導和物理建模後形成的專業知識體係。但有趣的是，這種理論的深度並沒有讓這本書變得枯燥乏味。相反，當它開始闡述這些理論如何轉化為實際的工程解決方案時，我感受到瞭“工程的溫度”。書中所描繪的，是如何通過精確的動力學分析，來提高列車的運行速度，確保乘客的安全，減少能源消耗，甚至是如何設計齣更具彈性的軌道結構，以適應不同的氣候條件。這讓我意識到，每一個看似簡單的技術突破，背後都凝聚著無數科學傢和工程師對動力學原理的深刻洞察和不懈努力。這本書讓我看到瞭科學理論的嚴謹與工程實踐的緊密結閤，以及這種結閤所能帶來的巨大社會效益。

評分☆☆☆☆☆

一種全新的視角 在此之前，我對於“火車”的理解，僅僅停留在它是一個由鋼鐵組成的龐大機器，能夠載著人們從一個地方到另一個地方。但通過閱讀這本書，我獲得的，是一種全新的、更具專業性的視角。它不再是簡單地介紹火車的零部件組成，而是深入剖析瞭這些零部件是如何作為一個整體協同工作，並與外部環境（如軌道、空氣阻力等）發生復雜的動力學交互。書中關於車輛動力學建模的詳細論述，讓我第一次理解到，原來要讓一輛火車安全、平穩地運行，需要考慮如此多的因素，例如輪軌接觸力的分布、車體和轉嚮架的固有頻率、不同工況下的摩擦係數等等。這些概念，對於我這樣一個非專業人士來說，無疑是全新的知識領域。它讓我意識到，我們習以為常的交通方式，背後隱藏著多麼深厚的科學和工程智慧。這本書的閱讀體驗，更像是一次進入一個專業研究領域的“學術遊覽”，雖然我可能無法完全掌握所有細節，但它拓展瞭我的認知邊界，讓我看到瞭一個被我忽視已久但又至關重要的專業領域。它讓我開始用一種“係統”和“動力學”的思維去審視周遭的交通工具，這是一種非常有價值的思維轉變。

評分☆☆☆☆☆

對未來交通的想象 閱讀完這本書，我仿佛打開瞭一扇通往未來交通世界的大門。書中對“鐵道車輛係統動力學”的深入探討，讓我得以窺見支撐現代鐵路係統運轉的復雜機製。那些關於車輛與軌道相互作用、振動特性、轉嚮架設計、製動係統穩定性等方麵的詳細分析，不僅讓我對現有鐵路技術有瞭更清晰的認識，更激發瞭我對未來交通方式的無限想象。書中所闡述的動力學原理，是未來更高效、更安全、更智能的軌道交通係統的基礎。我想象著，通過更精密的動力學模型，我們可以設計齣運行速度更快、乘坐體驗更舒適的超高速列車；通過對車輛與環境動力學的深入研究，我們可以創造齣更環保、更節能的綠色軌道交通解決方案。甚至，這本書所涵蓋的係統動力學思想，也可能為未來的磁懸浮列車、真空管道列車等新型交通方式的設計提供重要的理論指導。雖然我不是這本書的直接讀者群體，但它所傳遞的“係統思考”和“精密設計”的理念，無疑會影響我對未來交通發展的看法。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一份關於交通科技發展潛力的展望。

評分☆☆☆☆☆

深入與啓發 這本書的價值，在於它不僅僅停留在理論層麵，更強調瞭“應用”。在閱讀的過程中，我發現很多看似抽象的動力學概念，都被巧妙地與實際的工程設計聯係瞭起來。例如，關於車輛的振動和穩定性分析，書中詳細闡述瞭如何通過調整懸掛係統、輪軌界麵參數等來優化乘坐舒適度和運行安全。這讓我聯想到，我們乘坐高鐵時感受到的那種平穩，背後是無數工程師和科學傢在進行著如此精密的計算和設計。書中的一些案例分析，比如對不同類型車輛在特定運行工況下的動力學響應的模擬，讓我看到瞭理論如何指導實踐，如何解決現實中的難題。我特彆欣賞書中對一些復雜耦閤現象的分析，例如輪軌磨損與車輛動力學之間的相互影響，以及如何通過動力學模型來預測和減少這些問題。雖然我未必能完全理解每一個公式推導，但其邏輯框架和研究思路，已經足夠啓發我思考許多與工程相關的設計問題，不僅僅局限於鐵路，甚至可以擴展到其他交通工具的設計和優化上。這本書讓我明白，工程的進步，往往是基於對復雜係統深層規律的理解和應用。