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1．绪论1

1．1 铁路发展历史简介3

1．2 铁路系统简介6

1．3 机车车辆动态模拟方法8

1．4 本书的主要内容10

2．国内外机车车辆整车试验台15

2．1 铁路机车车辆试验的必要性和优越性17

2．2 机车车辆试验台的发展历史和试验台模式18

2．3 国内外主要机车车辆整车试验台介绍22

2．3.1 慕尼黑滚动振动试验台23

2．3.2 那不勒斯滚动试验台27

2．3.3 东京滚动试验台（RTRI）31

2．3.4 普韦布洛滚动试验台（TTC）33

2．3.5 青岛滚、振试验台34

3．机车车辆整车滚动振动试验台研制39

3．1 机车车辆动态运行模拟的最佳方案41

3．1.1 试验台基本方案41

3．1.2 激振谱43

3．1.3 轨道谱应用分析45

3．2 成都机车车辆滚动振动试验台总体设计45

3．2.1 必要性45

3．2.2 试验要求和总体方案47

3．2.3 滚动振动试验台系统介绍48

3．3.1 考虑滚轮三维耦合运动的设计55

3．3 滚动振动试验台的关键技术55

3．3.2 考虑滚轮的高速重载运行的设计56

3．3.3 中间齿轮联轴器的设计57

3．3.4 试验台基础设计57

3．4 滚动振动试验台动力特性的验证59

3．4.1 试验台满足400 km/h模拟运行速度的要求59

3．4.2 试验台的频响特性满足激振要求60

3．4.3 系统传递精度满足要求63

3．4.4 滚动振动试验台的应用情况63

4．机车车辆参数测定方法69

4．1.1 车体重心和重量测定71

4．1 车体参数测定71

4．1.2 车体转动惯量测定73

4．2 转向架悬挂参数测定方法76

4．2.1 轴箱定位刚度测定76

4．2.2 二系悬挂刚度的测定77

4．2.3 心盘、旁承回转摩擦力矩测试78

4．2.4 转向架相对摩擦系数的测定78

4．2.5 转向架抗菱刚度测定79

4．3 机车车辆参数测定综合试验台79

4．4 机车车辆参数测定举例80

4．4.1 车体参数测定81

4．4.2 转向架悬挂参数测定82

5．机车车辆动力学性能台架试验方法87

5．1 试验准备89

5．1.1 试验台和被试车条件89

5．1.2 轨道谱的准备90

5．1.3 轨道不平顺谱的反演94

5．1.4 试验速度100

5．2 试验和评估方法102

5．2.1 运动稳定性试验102

5．2.2 运行响应试验104

5．2.3 机车车辆曲线通过模拟试验109

5．2.4 机车车辆悬挂自振特性试验111

5．2.5 机车车辆车体振动模态的试验112

6．轮轮接触关系115

6．1 轮轨接触关系基础117

6．1.1 轮轨接触几何关系117

6．1.2 轮轨接触几何关系的特征参数118

6．1.3 轮轨接触状态121

6．1.4 典型轮轨型面121

6．1.5 轮轨型面设计原则123

6．2 轮轨（轮）接触几何关系计算124

6．2.1 平面轮轨和轮轮接触几何关系125

6．2.2 空间轮轮接触几何关系128

6．2.3 轮轮接触几何关系的计算137

6．2.4 轮轮、轮轨接触工况的接触几何关系比较142

6．2.5 轮轮接触工况的接触斑蠕滑系数计算144

6．2.6 接触点区轮轮（轨）曲面间距计算148

7．轮对运动方程及机车车辆系统非线性稳定性153

7．1 轮轮接触蠕滑率计算155

7．2 轮对方程158

7．3 机车车辆非线性运动稳定性163

7．3.1 非线性运动稳定性理论163

7．3.2 机车车辆非线性稳定性举例165

7．4 机车车辆运动稳定性试验台试验169

7．4.1 机车车辆运动稳定性极限环图的形式169

7．4.2 机车车辆运动稳定性试验台试验实例170

8．轮轨关系动态模拟177

8．1 轮轨蠕滑力试验179

8．1.1 试验装置180

8．1.2 纵、横向蠕滑力测试及计算结果181

8．2 脱轨试验186

8．2.1 单轮对脱轨分析187

8．2.2 单轮对脱轨试验和仿真计算189

8．3 黏着试验191

8．3.1 试验装置和试验方法193

8．3.2 试验结果196

8．4 波浪形磨耗试验201

8．4.1 试验装置203

8．4.2 试验系统固有特性测试204

8．4.3 试验结果205

9．机车车辆试验台试验与数值仿真215

9．1 重载低动力作用货车试验和理论研究217

9．1.1 重载低动力作用货车试验台试验研究218

9．1.2 重载低动力作用货车仿真计算221

9．1.3 转8A型转向架改进方案动力学性能研究229

9．2 提速机车车辆运动稳定性试验和分析计算比较238

9．2.1 200 km/h衡广铁路豪华客车稳定性试验和计算结果比较239

9．2.2 SS8型电力机车稳定性试验和计算分析239

9．2.3 120 km/h集装箱快运平车试验研究和计算分析240

9．3 250 km/h高速客车车辆运行平稳性试验241

9．4 车辆自振特性试验243

10．机车车辆试验台试验误差分析249

10．1 运动稳定性试验的误差分析251

10．1.1 定性分析251

10．1.2 准高速客车试验结果误差分析252

10．1.3 试验台状态对运动稳定性试验结果的影响257

10．2 运行平稳性试验的误差分析262

10．2.1 定性分析262

10．2.2 实车分析263

10．2.3 滚动振动试验台弹性对车辆垂向振动的影响分析264

10．3 曲线模拟误差分析269

11．比例车辆模型试验台试验分析273

11．1 基本相似比例275

11．2 DLR比例模型转向架试验台和相似关系276

11．2.1 滚动试验台结构介绍277

11．2.2 相似关系的确定278

11．2.3 试验结果和理论分析比较280

11．3 MMU比例模型车辆转向架试验台和相似关系283

11．3.1 滚动试验台试验系统介绍283

11．3.2 相似比例分析284

11．3.3 1∶5车辆非线性模型稳定性性能及误差分析288

11．3.4 试验台蛇行试验290

12．受电弓-接触网系统动态模拟研究293

12．1 受电弓-接触网系统数学模型296

12．1.1 接触网模型296

12．1.2 受电弓模型300

12．2 受电弓-接触网系统仿真研究306

12．2.1 接触线弛度和不平顺的表述方法306

12．2.2 接触线弛度对受流的影响307

12．2.3 接触线表面不平顺对受流的影响309

12．2.4 减小接触线表面不平顺对接触受流影响的措施310

12．3 受电弓接触网系统混合模拟研究312

12．3.1 试验设备313

12．3.2 试验结果315

12．4 接触网动应力仿真研究322

12．4.1 动应力计算方法323

12．4.2 接触网模型324

12．4.3 动应力计算结果324

12．4.4 试验验证327

12．5 主动受电弓研究329

12．5.1 控制系统数学模型的建立329

12．5.2 控制器的设计330

12．5.3 仿真结果分析331

13．列车系统动力学仿真337

13．1 列车动力学研究现状339

13．2 新列车动力学建模方法341

13．3 列车动力学模型345

13．3.1 纵向车钩力的计算346

13．3.2 横向车钩力的计算346

13．3.3 垂向车钩力的计算348

13．4 列车动力学仿真软件TPLTrain348

13．5 （旅客）列车动力学仿真结果分析351

13．5.1 模型参数和计算条件351

13．5.2 列车中前后车动力学仿真结果的比较353

13．5.3 列车与车辆曲线通过性能的比较354

13．6 （货物）列车动力学仿真结果分析355

13．6.1 计算模型355

13．6.2 运动稳定性355

13．6.3 运行平稳性357

13．6.4 曲线通过性能358

14．机车车辆虚拟样机365

14．1 机车车辆虚拟样机平台框架368

14．2 机车车辆虚拟样机设计平台的结构及流程分析370

14．2.1 机车车辆虚拟样机设计平台总的要求及结构体系370

14．2.2 机车车辆虚拟样机设计平台各模块的具体要求374

14．3 虚拟样机研究实例：基于虚拟样机技术的受电弓-接触网系统研究381

14．3.1 受电弓三维设计和基本性能分析382

14．3.2 接触网模型和振型384

14．3.3 弓网耦合模型和耦合振动384

14．3.4 接触网动应力386

15．高速列车动态模拟研究的发展391

15．1 机车车辆动力学研究与铁路技术的关系393

15．2 高速列车基础力学问题395

15．3 高速列车研究中的课题398

15．4 机车车辆动态模拟技术的发展405

15．4.1 机车车辆和线桥隧、弓网系统耦合作用405

15．4.2 机车车辆综合性能优化和参数的全局优化406

15．4.3 机车车辆参数的敏感度分析408

15．4.4 机车车辆零部件的弹性考虑409

15．4.5 机车车辆频变悬挂参数的考虑410

15．4.6 气流作用对机车车辆运动的影响411

15．5 机车车辆试验技术的发展趋势412